ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ
Реакции, идущие с изменением степени окисления одного или нескольких участвующих в реакции элементов, называют окислительно-восстановительными. Степень окисления элемента (n) в соединении определяется как число электронов, смещенных от атома данного элемента к другим атомам (при положительной степени окисления) или от других атомов к атому данного элемента (при отрицательной степени окисления). Для вычисления степени окисления элемента в соединении следует исходить из следующих положений: 1) водород проявляет степень окисления +1 во всех соединениях, кроме гидридов металлов (NаН, СаH2 и т.п.), где его степень окисления равна -1; 2) степень окисления кислорода в соединениях равна -2, за исключением пероксидов (-1) и фторида кислорода OF2 (+2); 3) степени окисления элементов в простых веществах: Н2, О2, хлор, сера, фосфор, графит, алмаз и др. - принимаются равными нулю; 4) постоянную степень окисления в соединениях проявляют щелочные металлы (+1), металлы главной подгруппы II группы (+2), цинк и кадмий (+2), алюминий (+3); 5) алгебраическая сумма произведений чисел атомов, входящих в состав молекулы, на их степень окисления равна нулю: К2СгО4 (+1 .2 + 6-2.4 = 0). Отдача атомом электронов, сопровождающаяся повышением его степени окисления, называется окислением; присоединение атомом электронов, приводящее к понижению его степени окисления, называется восстановлением. Вещество, в состав которого входит окисляющийся элемент, называется восстановителем; вещество, содержащее восстанавливающийся элемент, называется окислителем. О возможности того или иного вещества проявлять окислительные, восстановительные или двойственные (как окислительные, так и восстановительные) свойства можно судить по степени окисления атомов, несущих эти функции. Атом того или иного элемента в своей высшей степени окисления не может ее повысить (отдать электроны) и проявляет только окислительные свойства, а в своей низшей степени окисления не может ее понизить (принять электроны) и проявляет только восстановительные свойства. Атом же элемента, имеющий промежуточную степень окисления, может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Так, N+5(HNO3), S+6(H2SO4) проявляют только окислительные свойства. N+4 (NO2) S4+ (SO2) N+3 (HNO2) S2+ (SO)
N+1 (N2O) N0 (N2) S0 (S2; S8) N-1 (NH2OH) S1- (H2S2) N-2 (N2H4)
При окислительно-восстановительных реакциях валентность атомов может и не меняться. Так, в окислительно-восстановительной реакции Н20 + Сl20 валентность атомов водорода и хлора до и после реакции равна единице. Изменилась их степень окисления. Валентность определяет число связей, образованных данным атомом, и поэтому знака не имеет. Степень же окисления имеет тот или иной знак. Пример 1. Исходя из степени окисления (n) азота, серы имарганца в соединениях NH3, HNO2, HNO3, H2S, H2SO3,H2SO4,MnO2, KMnO4 определите, какие из них могут быть только восстановителями, только окислителями и какие проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства. Решение. Степень окисления n(N) в указанных соединениях соответственно равна: -3 (низшая), +3 (промежуточная), +5 (высшая); n(S) соответственно равна: -2 (низшая), +4 (промежуточная), +6 (высшая); n(Mn) соответственно равна: +4 (промежуточная), +7 (высшая). Отсюда: NH3, H2S – только восстановители; HNO3, H2SO4, KMnO4только окислители; HNO2, H2SO3,MnO2 – окислители и восстановители.
Пример 2. Могут ли происходить окислительно-восстанови-тельные реакции между веществами: а) H2S и НI; б) H2S и H2SO3; в) H2SO3 и НСlО4? Решение. А. Определяем степень окисления: n(S) в H2S = -2; n(I) вНI =-1. Так как и сера, и иод имеют свою низшую степень окисления, то оба взятые вещества проявляют только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут. Б. n(S) в H2S = -2 (низшая); n(S) в H2SO3 = +4 (промежуточная). Следовательно, взаимодействие этих веществ возможно, причем H2SO3 будет окислителем. В. n(S) в H2SO3= +4 (промежуточная); n(Cl) в НСlО4 = +7 (высшая). Взятые вещества могут взаимодействовать. H2SO3 в этом случае будет проявлять уже восстановительные свойства.
Пример 3. Составьте уравнение окислительно-восстано-вительной реакции, идущей по схеме КМnО4 + H2SO4 + Na2SO3 → K2SO4 + Na2SО4 + MnSО4 + Н2О.
Решение. 1. Расставим степени окисления элементов в соединениях и отметим элементы, изменяющие в результате реакции степень окисления +1 +7 -2 +1 +6 -2 +1 +4 -2 +1 +6 -2 +1 +6 -2 +2 +6 -2 +1 -2 КМnО4 + H2SO4 + Na2SO3 → K2SO4 + Na2SO4 + MnSО4 + H2O. 2. Найдем окислитель, восстановитель и составим схемы окисления и восстановления +7 +2 Мn + 5е→Мn (восстановление), окислитель; +4 _ + 6 S - 2е → S (окисление), восстановитель. 3. Найдем наименьшее общее кратное между числом электронов, принятых окислителем, и числом электронов, отданных восстановителем +7 +2 Мn + 5е→Мn; +4 _ + 6 10 наименьшее общее кратное S - 2е → S. 4. Разделим наименьшее общее кратное последовательно на число электронов, принятых окислителем, и отданных восстановителем +7 +2 Мn + 5е→Мn 2 +4 _ + 6 10. S - 2е → S5 5. Полученные от деления множители расставим в реакции перед веществами, содержащими элементы, которые изменяют степень окисления, как основные коэффициенты: 2КМnО4 + H2SO4 + 5Na2SO3 → K2SO4 + 5Na2SО4 + 2MnSО4 + Н2О. 6. Рассмотрим вопрос солеобразования и определим количество кислоты (по сере) 2КМnО4 + 3H2SO4 + 5Na2SO3 → K2SO4 + 5Na2SО4 + 2MnSО4 + Н2О. 7. По водороду определим количество воды 2КМnО4 + 3H2SO4 + 5Na2SO3 → K2SO4 + 5Na2SО4 + 2MnSО4 +3Н2О. 8. По кислороду проверить правильность расстановки коэффициентов. Количество атомов кислорода в правой и левой частях уравнения должно быть равным.
Пример 4. Составьте уравнение реакции взаимодействия цинка с концентрированной серной кислотой, учитывая максимальное восстановление последней. Решение. Цинк, как любой металл, проявляет только восстановительные свойства. В концентрированной серной кислоте окислительную функцию несет сера (+6). Максимальное восстановление серы означает, что она приобретает минимальную степень окисления. Минимальная степень окисления серы как р-элемента VIА группы равна – 2. Цинк как металл IIВ группы имеет постоянную степень окисления + 2. Отражаем сказанное в электронных уравнениях 4 Zn0 – 2e = Zn2+ 1 S6+ + 8e = S2- Составляем уравнение 4Zn + 5H2SO4 = 4ZnSO4 + H2S + 4H2O. Перед формулой серной кислоты стоит коэффициент 5, а не 1, ибо четыре молекулы H2SO4идут на связывание четырех ионов Zn2+. Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|