Тема 1.6. Окислительно-восстановительные реакции.

Вопросы по ранее изученной теме:

1. В каких случаях при электролизе водных растворов солей:

1. на катоде выделяется водород;

2. на аноде выделяется кислород;

3. проходит одновременное восстановление катионов металла и катионов водорода воды?

2. Какие процессы, протекающие на электродах, объединяются общим названием ''электролиз''?

3. Чем отличаются электролиз расплава едкого натра от электролиза его раствора?

4. С каким полюсом батареи - положительным или отрицательным должна быть соединена металлическая деталь при её хромировании.

5. Раскрыть значение электролиз; понятие - электролиз.

6. Какие химические процессы происходят у катода и анода при электролизе раствора иодида калия? Расплава иодида калия?

7. Составьте схемы электролиза с использованием угольных электродов расплавов и растворов следующих солей: КСl.

8. В какой последовательности будут восстанавливаться катионы при электролизе их солей одинаковой концентрации (анод нерастворимый) следующего состава: Al, Sn, Ag, Mn?

9. Объясните, почему металлический калий нельзя получить на угольных электродах электролизом водного раствора хлорида калия, но можно получить электролизом расплава этой соли?

10. При электролизе водного раствора нитрата серебра на катоде образуется:

a) Аg b) NО₂ c) NO d) H₂?

Следует:

знать основные понятия и сущность окислительно-восстановительных реакций, правила составления окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса;

уметь классифицировать реакции с точки зрения степени окисления; определять и применять понятия: “степень окисления”, “окислители и восстановители”, “процессы окисления и восстановления”; составлять электронный баланс для окислительно- восстановительных реакций и применять его для расстановки коэффициентов в молекулярном уравнении.

Изменение свойств элементов в зависимости от строения их атомов

Изучив ранее типы химических реакций, строение молекул, взаи­мосвязь основных классов химических соединений, можно сказать, что большинство реакций - присоединения, разложения и замещения, протекают с изменением степени окисления атомов реагирующих ве­ществ, и только в реакциях обмена этого не происходит.

Реакции, в результате которых изменяется степень окисления элементов, называются окислительно-восстановительными.

Существует несколько способов составления уравнений окислитеьно- восстановительных реакций. Остановимся на методе электронного баланса, основанном на определении общего числа перемещающихся электронов. Например:

МnО₂ + КСlO₃ + КОН = К₂МnО₄ + КСl + Н₂О

Определяем, атомы каких элементов изменили степень окисления:

_{+4 +6 +5 -1}

Мn → Мn Сl → Сl

Определяем число потерянных (–) и полученных (+) электронов:

_{+4 +6 +5 -1}

Мn – 2e → Мn Сl + 6e → Сl

Число потерянных и полученных электронов должно быть одинаковым. Оба процесса полуреакций изобразим следующим образом:

_{+4 +6}

восстановитель Мn – 2еˉ → Мn 3 3Мn – 6еˉ → 3Мn окисление

_{+5 -1 +5 -1}

окислитель Сl + 6еˉ → Сl 1 Сl + 6еˉ → Сl восстановление

Основные коэффициенты при окислителе и восстановителе переносим в уравнение реакции

3МnО₂ + КСlO₃ + 6КОН = 3К₂МnО₄ + КСl + 3Н₂О

Процесс превращения марганца +4 в марганец +6 есть провес отдачи (потери) электронов, т.е. окисление; процесс превращения Сl(+5) в Сl(-1) есть процесс получения электронов, т.е. процесс восстановления. Вещество МnО₂ при этом является восстановителем, а КСlO₃ - окислителем.

Иногда одно из веществ, участвующих в реакции, выполняет сразу две функции: окислителя (или восстановителя) и солеобразователя. Рассмотрим в качестве примера реакцию

Zn + НNО₃ = Zn(NO₃) ₂ + NН₄NО₃ + H₂O

Составим полуреакции для окислителя и восстановителя. Цинк теряет два электрона, а азот N(+5) приобретает восемь электронов:

_{0 +2}

Zn – 2eˉ → Zn 8 4

_{+5 -3}

N + 8eˉ → N 2 1

Таким образом, на окисление четырех атомов цинка необходимо восемь молекул НNО₃ и две молекулы НNO₃ на солеобразование.

4Zn + 2НNО₃ + 8НNO₃ = 4Zn(NО₃) ₂ + NН₄NО₃ + 3Н₂О

В итоге:

4Zn + 10НNO₃ = 4Zn(NО₃) ₂ + NН₄NО₃ + 3Н₂О

Типы уравнений окислительно-восстановительных реакций.

Oсновные окислители и восстановители.

Окислительно-восстановительные реакции разделяются на три группы: межмолекулярные, внутримолекулярные и реакции диспропорционирования.

Реакции, в которых одно вещество служит окислителем, а другое - восстановителем, называются межмолекулярными реакциями, например:

_{+7 -1 +2 0}

2КМnО₄ + 16НСl = 2МnСl₂ + 5Сl₂ + 2КСl + 8Н₂О

К межмолекулярным реакциям относятся также реакции между веществами, в которых взаимодействующие атомы одного и того же элемента имеют различную степень окисления:

_{-2 +4 0}

2H₂S + SO₂ = 3S + 2H₂O

Реакции, которые протекают с изменением степени окисления атомов в одной и той же молекуле, называются внутримолекулярными реакциями, например:

_{+5 -2 -1 0}

2KClO₃ = 2KCl + 3O₂

К внутримолекулярным можно отнести реакции, в которых атомы одного и того же элемента имеют разные степени окисления:

_{-3 +5 +1}

NH₄NO₃ = N₂O + H₂O

Реакции, в которых окислительные и восстановительные функции выполняют атомы одного элемента в одной и той же степени окисле­ния, называются реакциями диспропорционирования, например:

_{-1 -2 0}

2Nа₂O₂ + 2СО₂ = 2NаСО₃ + О₂