Глава 9. Окислительно-восстановительные реакции

Важнейшие понятия

Степень окисления и правила её нахождения.

Основные положения теории окислительно-восстановительных

Реакций.

Факторы, влияющие на протекание окислительно- восстановительных

Реакций.

Типы окислительно-восстановительных реакций.

Составление уравнений окислительно-восстановительных

Реакций.

При изучении данной темы студент должен:

- усвоить основные понятия: степень окисления, процессы окисления и восстановления, окислитель и восстановитель, электронный баланс;

- получить четкие представления о связи окислительно-восстановительных свойств веществ с электронной структурой атомов в их составе, изменяющих свою степень окисления;

- научиться составлять и решать (находить стехиометрические коэффициенты) уравнения окислительно-восстановительных реакций.

Все химические реакции можно разделить на два типа:

- реакции, протекающие без изменения степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ;

- реакции, идущие с изменением степени окисления атомов, реагирующих веществ.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – это реакции, сопровождающиеся изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ.

Реакции последнего типа весьма распространены и играют большую роль в природе и технике. Они являются основой жизнедеятельности всех биологических объектов, с ними связаны процессы дыхания, обмен веществ, гниение брожение, фотосинтез и пр.

Степень окисления и правила её нахождения

Ранее (п. 4.2.) было дано определение понятия «степень окисления». Это понятие очень важно для классификации веществ по признаку окислителя или восстановителя и нахождения стехиометрических коэффициентов в уравнении ОВР.

Для определения степени окисления (с.о.) используют следующие правила:

1. Степень окисления атомов в молекулах простых веществ равна нулю:

0 0 0

Mg, O₂, H₂.

2. Степень окисления катионов металлов равны: для щелочных металлов +1, для щелочноземельных +2, для металлов подгруппы алюминия +3:

+1 +2 +3

NaOH, CaCl_2, Al₂(SO₄)₃

3. Водород во всех своих соединениях имеет степень окисления +1. Исключение: гидриды щелочных и щелочноземельных металлов, где у водорода с.о. = -1:

+1 +1 -1

H₂SO₄, NaHSO₃, CaH₂

4. Кислород почти всегда имеет степень окисления -2, за исключением перекисных соединений, где у него с.о. = -1, и фторида кислорода (с.о. = +2):

-2 -2 -1 +2 -1

MnO, KMnO₄, H₂O₂, OF₂

5. Фтор во всех соединениях имеет с.о. -1.

6. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав электронейтральной молекулы вещества, равна нулю:

Вычислим с.о марганца в молекуле KMnO₄. В соответствии с вышесказанным, нужно найти алгебраическую сумму степеней окисления всех атомов: калия (правило 2), каждого из четырех атомов кислорода (правило 4) и неизвестную с.о., обозначив через х. 1 + х + 4·(-2) = 0. Отсюда, степень окисления марганца равна +7.

7. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав многоатомного или комплексного иона, равна заряду этого иона.

Вычислим с.о азота в ионе NH₄⁺. Степень окисления атома азота примем за х. Алгебраическа я сумма степеней окисления всех атомов должна быть равна +1: х + (+1)·4 = +1. Следовательно, с.о. азота равна -3.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: