Важнейшие восстановители

1. Простые вещества – все металлы и некоторые неметаллы, например Н₂, С, Si, P₄ и др.

2. Водородные соединения щелочных и щелочноземельных металлов, а также водородные соединения некоторых неметаллов, например: HI, HBr, H₂O₂, H₂S, H₂Se, H₂Te, NH₃, PH₃, AsH₃, SbH₃, SiH₄, SnH₄.

3. Оксиды элементов, атомы которых находятся в промежуточной степени окисления. Это оксиды ряда неметаллов – СО, SO₂, NO, P₂O₃, а также низшие оксиды некоторых р- и d-элементов – SnO, FeO, СrO, VO и соответствующие им соли, например SnCl₂, FeSO₄ и др.

4. Некоторые кислородсодержащие кислоты и их соли, в состав которых входят атомы элементов в промежуточных степенях окисления, например H₂SO₃, H₃PO₂, H₃PO₃, и их соли, а также тиосульфаты (Na₂S₂O₃), дисульфиты (Na₂S₂O₅), дитиониты (Na₂S₂O₄), нитриты.

5. Некоторые органические вещества, например спирты, альдегиды, некоторые карбоновые кислоты (H─COOH, HOOC─COOH), углеводы (С₆H₁₂O₆).

Важнейшие окислители:

1. Простые вещества – галогены, озон, кислород, сера.

2. Оксиды некоторых р- и d-элементов в высоких степенях окисления, например Cl₂O₇, ClO₂, I₂O₅, SO₃, SeO₃, SeO₂, N₂O₅, NO₂, PbO₂, Mn₂O₇, MnO₂, CrO₃, V₂O₅.

3. Кислородсодержащие кислоты некоторых р- и d-элементов в высоких степенях окисления, например HClO₃, H₅IO₆, HIO₃, HBrO₄, HBrO₃, H₂SO₄, H₂SeO₄, H₂SeO₃, HNO₃, H₂CrO₄, H₂Cr₂O₇, HMnO₄, и соли этих кислот. К окислителям относятся также кислородсодержащие кислоты галогенов, в которых они проявляют и более низкие степени окисления, например HClO, HClO₂, а также их соли;

4. Пероксид водорода Н₂О₂, пероксиды щелочных и щелочноземельных металлов (Na₂O₂, BaO₂).

Ниже приведена классификация окислительно-восстановительных реакций.

Овр межмолекулярного типа

Если а. ч.-восстановители и а. ч.-окислители содержатся в разных веществах, то ОВР относится к реакциям межмолекулярного типа. Например, в реакции

а. ч.-окислители ( ) и а. ч.-восстановители ( ) нахо­дятся в разных веществах.

Когда в ОВР межмолекулярного типа окислителями и восстановителями являются а. ч. одного и того же элемента, такие ОВР относятся к реакциям конпропорционирования или конмутации. Например, в реакции

окислителями и восстановителями являются а. ч. одного элемента – азота.

Овр внутримолекулярного типа

Если а. ч.-восстановители и а. ч.-окислители содержатся в одном и том же исходном веществе, то ОВР относится к реакциям внутримолекулярного типа, например:

В данной реакции а. ч.-окислители ( ) и а. ч.-восстановители ( ) со­держатся в одном веществе.

Когда в реакциях внутримолекулярного типа окислителями и восстановителями являются а. ч. одного и того же элемента, такие ОВР относятся к реакциям диспропорционирования или дисмутации. Например, в реакции

окислителями и восстановителями являются а. ч. одного элемента – хлора.

Расстановка коэффициентов в уравнениях овр методом электронного баланса

Обратите внимание: в уравнениях ОВР межмолекулярного типа расстановка коэффициентов проводится слева направо (пример 9.2), а в уравнениях ОВР внутримолекулярного типа – справа налево (пример 9.3).

Пример 1.9.2. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса в уравнении ОВР:

H_{2 2} + K_{2 2}O₇ + H₂SO₄ → ₂ + ₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O.

Решение.

1. Определим, у а. ч. каких элементов и как изменились степени окисления? В данном случае это – кислород и хром. А. ч. кислорода изменили степень окисления от –1 до 0, а хрома – от +6 до +3.

2. Определим тип ОВР и направление расстановки коэффициентов. Поскольку а. ч. , изменившие степени окисления, содержатся в разных веществах, то данная ОВР относится к реакциям межмолекулярного типа. В таком случае расстановку коэффициентов проводим «слева направо». Это значит, что в электронных уравнениях число атомных частиц равно их числу в формулах соответствующих исходных веществ.

3. Запишем электронные уравнения процессов окисления и восстановления, найдем наименьшее общее кратное чисел отданных и принятых электронов и составим схему электронного баланса:

2 – 2ē → 2	×6	×3	– восстановитель, окисляется;
2 + 6ē → 2	×2	×1	– окислитель, восстанавливается.

4. Найдем числа а. ч., изменивших степени окисления. Для этого каждое из уравнений электронного баланса умножим на соответствующий множитель (первое уравнение – на 3, второе – на 1). Получим: число а. ч. кислорода, изменивших степень окисления, равно 2 · 3 = 6, а число а. ч. хрома равно 2 · 1 = 2.

5. Расставим коэффициенты перед формулами веществ.

а) уравняем числа а. ч. хрома, поставив перед формулами K₂Cr₂O₇ и Cr₂(SO₄)₃ коэффициенты 1;

б) уравняем числа а. ч. кислорода, изменивших степень окисления, поставив перед формулами O₂ и H₂O₂ коэффициенты 3.

в) уравняем числа а. ч. калия, поставив перед формулой K₂SO₄ коэффициент 1;

г) уравняем числа кислотных остатков , поставив перед формулой серной кислоты коэффициент 4;

д) уравняем числа атомов водорода, поставив перед формулой воды коэффициент 7;

6. Проверим, одинаковы ли числа а. ч. кислорода в левой и правой частях уравнения:

3H₂O₂ + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ = 3O₂ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O.

Пример 1.9.3. Методом электронного баланса расставьте коэффициенты в уравнении реакции:

₃)₃ → ₂O₃ + O₂ + ₂.

Решение.

1. Определим степени окисления а. ч. до и после реакции и найдем элементы, у а. ч. которых изменились степени окисления. В данном случае это – азот и кислород. А. ч. азота изменили степень окисления от +5 до +4, а кислорода – от –2 до 0.

2. Определим тип ОВР и направление расстановки коэффициентов. Поскольку а. ч. и , изменившие степени окисления, содержатся в одном и том же веществе, данная ОВР относится к реакциям внутримолекулярного типа. В таком случае расстановку коэффициентов проводим «справа налево». Это значит, что в электронных уравнениях число атомных частиц равно их числу в формулах продуктов реакции.

3. Запишем электронные уравнения процессов окисления и восстановления, найдем наименьшее общее кратное чисел отданных и принятых электронов и составляем схему электронного баланса:

2 – 4ē → 2	×1	×3
+ 1ē →	×4	×12.

4. Найдем числа а. ч., изменивших степени окисления. Для этого каждое из уравнений электронного баланса умножим на соответствующий множитель (первое уравнение – на 1, второе – на 4). Получим, что число а. ч. кислорода, изменивших степень окисления, равно 2 · 1 = 2, а соответствующее число а. ч. азота равно 1 · 4 = 4. Но поскольку в формульной единице Fe(NO₃)₃ содержится 3 а. ч. азота, перед данной формулой придется поставить дробный коэффициент 4/3, что не совсем удобно. Поэтому для избавления от дробного коэффициента найденные числа а. ч. азота и кислорода умножим на 3. Получается, что степени окисления изменились у 6 а. ч. кислорода и у 12 а. ч. азота.

5. Расставим коэффициенты перед формулами веществ.

а) уравняем числа а. ч. азота, поставив перед формулой NO₂ коэффициент 12, а перед формулой Fe(NO₃)₃ – коэффициент 4;

б) уравняем числа а. ч. кислорода, изменивших степень окисления, поставив перед формулой O₂ коэффициент 3;

в) уравняем числа а. ч. железа, поставив перед формулой Fe₂O₃ коэффициент 2.

6. Проверим, одинаковы ли числа атомов кислорода в левой и правой частях уравнения:

4Fe(NO₃)₃ = 2Fe₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂ .