Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Теоретические основы. Реакции, в результате которых изменяются степени окисления элементов, называются окислительно-восстанови-тельными




Читайте также:
  1. I. Основы колориметрии
  2. I. Теоретические сведения.
  3. I. Теоретические сведения.
  4. I. Теоретические сведения.
  5. I. Теоретические сведения.
  6. I. Теоретические сведения.
  7. I. Теоретические сведения.
  8. I. Теоретические сведения.
  9. I. Теоретические сведения.
  10. I. Теоретические сведения.

Реакции, в результате которых изменяются степени окисления элементов, называются окислительно-восстанови-тельными. Окисление - это процесс отдачи электронов, сопровождающийся повышением степени окисления элемента. Восстановление - это процесс присое­динения электронов, сопровождающийся понижением степени окис­ления элемента. Вещество, в состав которого входит окисляющийся элемент, называется восстановителем, а вещество, содержащее вос­станавливающийся элемент, - окислителем («восстановитель окисля­ется, окислитель восстанавливается»).

Степенью окисления называется условный заряд атома в соеди­нении, рассчитанный из предположения, что все связи в нём ион­ного типа. При расчёте степеней окисления нужно учитывать сле­дующее.

1. В простых веществах степени окисления элементов всегда равны нулю: Feo, P4o, Heo, O2o, N2o, H2o, Co .

2. Водород в соединениях с неметаллами имеет степень окисле­ния +1: H+1Cl, H+12O, NaOH+1, а в соединениях с металлами - -1: NaH-1, Ca H-12.

3. Кислород в соединениях характеризуется степенью окисле­ния -2: FeO-2, P2O-25, H2SO-24, Ca(NO-23)2. Исключение состав­ляют пероксиды (H+12О-12, Ва+2О-12) и фторид кислорода (О+2F-12).

4. Элементы главных подгрупп I, II и III групп периодической системы имеют постоянные степени окисления, равные номеру группы: Na+1Cl, Mg+2O, Al+32(SO4)3.

5. Сумма положительных и отрицательных «зарядов» на всех атомах в молекуле равна нулю.

Для элементов с непостоянной степенью окисления её значение можно подсчитать по формуле соединения. Определим в качестве примера степень окисления серы в H2S, SO2, SO3, H2SO3, H2SO4. Обозначим её через c. Зная, что степень окисления водорода равна +1, а кислорода -2, получим:

H2S c(S) + 2(+1) = 0, откуда c(S) = -2

SO2 c(S) + 2(-2) = 0, откуда c(S) = +4

SO3 c(S) + 3(-2) = 0, откуда c(S) = +6

H2SO3 c(S) + 2(+1) + 3(-2) = 0, откуда c(S) = +4

H2SO4 c(S) + 2(+1) + 4(-2) = 0, откуда c(S) = +6

Окислительно-восстановительные свойства веществ зависят от ве­личин степеней окисления входящих в него атомов. Атом в высшей степени окисления может только отдавать электроны, то есть может быть только окислителем (S+6 + 2 ¾® S+4). Атом в низшей сте­пени окисления может только отдавать электроны, то есть может быть только восстановителем (S-2 - 2 ¾® So). Если степень окисления атома промежуточная, он может как отдавать, так и принимать электроны, проявляя окислительно-восстановительную двойственность. Например, в реакции SO2 + O2 ¾® SO3 оксид серы (IV) за счёт атома S(+4) проявляет свойства восстано­вителя, подвергаясь окислению:



S+4 - 2 ¾® S+6.

А в реакции SO2 + Н2S ¾® So + Н2О оксид серы (IV) проявляет свойства окислителя, подвергаясь восстановлению: S+4 + 4 ¾® So.

Кислород проявляет положительную степень окисления только в соединении со фтором, поэтому нулевая сте-

пень окисления для ки­слорода практически является максимальной. Следовательно, свобод­ный кислород может быть только окислителем и подвергаться вос­становлению: Oo2 + 4 ¾® 2О-2.

Коэффициенты в уравнении окислительно-восстанови-тельной ре­акции можно расставить с помощью метода электронного баланса. Метод основан на том, что общее число электронов, отдаваемых восстановителями и принимаемых окислителями в одной и той же реакции должно быть одинаковым. При этом рекомендуется при­держиваться следующих правил.



1. Для данной схемы реакции определить окислитель и восстано­витель, подсчитав степени окисления элементов до и после реакции. Например, в реакции, протекающей по схеме

KMn+7O4 + Na2S+4O4 + H2SO4 ¾®

¾® Mn+2SO4 + Na2S+6O4 + K2SO4 + H2O

изменяют степень окисления только марганец и сера.

2. Составить электронные уравнения процессов окисления и вос­становления:

Mn+7 + 5 ¾® Mn+2 окислитель (восстановление) (1)

S+4 - 2 ¾® S+6 восстановитель (окисление) (2)

3. Найти наименьшее общее кратное (НОК) для числа принятых (уравнение 1) и отданных (уравнение 2) электронов и с его помо­щью расставить множители для обоих уравнений: НОК для 5 и 2 равно 10, множитель для уравнения (1) - 10 : 5 = 2, множи­тель для уравнения (2) - 10 : 2 = 5.

Mn+7 + 5 ¾® Mn+2 2

S+4 - 2 ¾® S+6 5

2 Mn+7 + 5 S+4 ¾® 2 Mn+2 + 5 S+6

Такая процедура получила название «составление электронного ба­ланса».

4. Найденные коэффициенты подставить в уравнение реакции:

2KMnO4 + 5Na2SO3 + H2SO4 ® 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + H2O

5. Подобрать остальные коэффициенты в следующем порядке:

- перед соединениями, содержащими атомы металлов (в данном примере 1 перед K2SO4);

- перед формулой вещества, создающего среду в растворе (в на­шем случае перед формулой H2SO4 необходим коэффициент 3, так как на связывание ионов Mn+2 и К+ идёт три моля кислоты);

- перед формулой воды - по числу атомов водорода (3).

6. Проверить правильность расстановки коэффициентов, подсчи­тав суммарное число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения. Нередко ограничиваются подсчётом числа атомов кислорода в исходных веществах и продуктах реакции. Окончательный вид уравнения:



2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 ═ 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O

Окислительно-восстановительные реакции подразделяются из три типа:

1. Межмолекулярные окислительно-восстановительные реакции. В таких реакциях обмен электронами происходит между различ­ными молекулами разных веществ. К этому типу относятся выше приведённая реакция, а также следующий пример: +2

 
 


Cu+2SO4 + Zn0 ═ Zn+2SO4 + Cu0

-2

 

2. Внутримолекулярные окислительно-восстановительные реакции. В таких реакциях окислитель и восстановитель входят в состав од­ного вещества. Например:

+6

2KCl+5O-23 ═ 2KCl-1 + 3O02

-2

 
 


3. Реакции диспропорционирования (реакции самоокисления-само­восстановления) . В таких реакциях молекулы одного и того же ве­щества взаимодействуют друг с другом как окислитель и восстано­витель. Диспропорционированию подвергаются подвергаются веще­ства, содержащие атомы в промежуточной степени окисления, на­пример: +2

 
 


3K2Mn+6O4 + 2H2O ═ 2KMn+7O4 + Mn+4O2 + 4KOH

-1

 
 


Дата добавления: 2015-01-01; просмотров: 8; Нарушение авторских прав







lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2021 год. (0.013 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты