Примеры решения задач

Пример 2.1. Определите, какая из приведенных реакций является окислительно-восстановительной:

1) 2 Na₂CrO₄ + H₂SO₄ = Na₂Cr₂O₇ + Na₂SO₄ + H₂O

2) MnO₂ + 4HCI = MnCI₂ + CI₂ + 2 H₂O

Решение.

Окислительно-восстановительные реакции (овр) – химические реакции, в которых происходит изменение степени окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ

Определим степени окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ в первой реакции

+1 +6 -2 +1 +6 -2 +1 +6 -2 +1 +6 -2 +1 -2

2 Na₂CrO₄ + H₂SO₄ = Na₂Cr₂O₇ + Na₂SO₄ + H₂O.

Как видно, степень окисления каждого из атомов элементов осталась без изменения, данная реакция не является окислительно-восстановительной.

Определим степени окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ во второй реакции.

+4 -2 +1 -1 +2 -1 0 +1 -2

MnO₂ + 4HCI = MnCI₂ + CI₂ + 2 H₂O.

Степень окисления изменилась у атома марганца от +4 до +2 и у атома хлора от −1 до 0, данная реакция является окислительно-восстановительной.

Пример 2.2. Укажите, какие из приведенных процессов являются процессами окисления, а какие – процессами восстановления в схемах:

1) SO₂  → S^2– ; 2) ClO^– → Cl^– ; 3) CrO₂^– →CrO₄^2– .

Решение.

Окисление − процесс отдачи электронов, приводящий

к повышению степени окисления элементов.

Восстановление − процесс присоединения электронов, приводящий

к понижению степени окисления элементов

Для запоминания процессов окисления-восстановления используют мнемоническое правило – слова начинаются с одинаковых букв.

Отдать – Окислиться.

Взять - Восстановиться

Определим степени окисления атомов элементов в молекулах и ионах, участвующих в процессах:

+4 +1 +3 +6

1) SO₂  → S ^2– ; 2) ClO ^– → Cl ^– ; 3) CrO₂^– →CrO₄ ^2– .

У атома серы степень окисления понизилась от +4 до −2, у атома хлора также степень окисления понизилась от +1 до −1, следовательно, это процессы восстановления.

У атома хрома степень окисления повысилась от +3 до + 6, следовательно, это процесс окисления.

Запишем электронные уравнения процессов:

1) S⁴⁺  + 6e^- → S^2–;  2) Cl⁺ + 2e^- →Cl^–; 3) Сr³⁺ – 3e^- → Cr⁶⁺.

Пример 2.3 Для приведенных ниже соединений: SO₂, H₂SO₄, H₂S, S определите, какие из них могут быть только окислителями, только восстановителями, а какие – окислителями и восстановителями (проявлять окислительно-восстановительную двойственность).

Решение.

Соединения, содержащие атомы элементов в высшей степени окисления, могут быть только окислителями.

Соединения, содержащие атомы элементов в низшей степени окисления – только восстановителями.

Соединения, содержащие атомы элементов в промежуточной степени окисления, могут быть и окислителями и восстановителями,

в зависимости от второго вещества в реакции

Определим степени окисления атома серы в соединениях:

+4 +6 -2 0

SO₂, H₂SO₄, H₂S, S.

В соединении H₂SO₄ атом серы проявляет высшую степень окисления +6, которая совпадает с номером группы (см. пример 1.2), следовательно, атом серы может принимать электроны и является только окислителем.

Низшая степень окисления у атомов металлов равна 0,

для неметаллов – (n – 8), где n – номер группы в периодической системе,

и не может быть по абсолютной величине больше четырех

В соединении H₂S атом серы проявляет низшую степень окисления −2, следовательно, может отдавать электроны и является только восстановителем.

В соединениях S и SO₂ атом серы проявляет промежуточные степени окисления 0 и +4 , соответственно, следовательно, может выполнять роль как окислителя, так и восстановителя в зависимости от второго вещества в реакции, т. е. проявлять окислительно-восстановительную двойственность.

Пример 2.4. Возможна ли окислительно-восстановительная реакция между веществами: NaNO₂ и KMnO₄, Na₂SO₃ и HCl, H₂SO₄ и K₂Cr₂O₇.

Решение.