Основные окислители и восстановители

Восстановители Окислители

1. Металлы (Al,Na,R,Zn,Mg) 1. Галогены ( Cl₂ , F₂ , Br₂ )

2. Н₂ 2. KMnO₄(перманганат калия - «марганцовка»),

3. С , СО (выплавка чугуна) 3. K₂Cr₂O₇ (дихромат)

K₂CrO₄ (хромат)

4. H₂S , SO₂ 4. O₂ , O₃ , H₂O₂

5. HJ , HCl , HBr 5. HNO₃ , H₂SO₄ (конц.)

6. соли Fe⁺² , Mn⁺² 6. CuО , Ag₂O , PbO₂

7. HNO₂ , NO , NH₃ 7. Соли Fe⁺³

(азотистая кислота) 8.KClO₃(бертолетова соль),

KClO₄

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

ОВР обычно протекают в растворах. Вода, водные растворы кислот и оснований являются средой – поставщиком катионов и анионов и в ряде случаев влияют на глубину процессов восстановления и окисления. В отличие от РИО эти реакции трудно уравнять. Для этого используются следующие методы:

1. Метод электронного баланса

Сущность метода – сравнение степеней окисления атомов в исходных и конечных веществах, и уравнивание числа электронов, отдаваемых восстановителем и числа электронов, присоединяемых окислителем.

_{+7 -2 +2 0}

2KMnO₄ + 5H₂S + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 5S + 8H₂O

Mn⁺⁷ + 5e = Mn⁺ 2 – процесс восстановления

окислитель

S^2 – 2e = S⁰ 5 – процесс окисления

восстановитель___________________

2Mn⁺⁷ + 5S^2 = 2Mn⁺² + 5S⁰

Каждую полу-реакцию нужно умножить на такой коэффициент, чтобы при сложении двух полу-реакций электроны сократились.

Дальнейшая последовательность уравнивания (подбора коэффициентов)

1. Уравниваем металлы в левой и правой части (К) .

2. Неметаллы (S), входящие в состав анионов .

3. Водород (Н) .

4. Контроль по кислороду (правильность написания уравнения окислительно-восстановительной реакции). Для этого нужно сосчитать количество атомов кислорода в правой и левой части уравнения.

Правильность написания уравнения является выражением закона сохранения массы вещества.

2. Метод полуреакций или ионно-электронный метод

Этот метод основан на составлении ионных уравнений для процесса окисления и процесса восстановления с последующим суммированием их в общее уравнение.

В качестве примера рассмотрим уравнение той же реакции

KMnO₄ + H₂S + H₂SO₄ = MnSO₄ + K₂SO₄ + S + H₂O

В реакции происходит переход иона MnO₄^ , что можно выразить схемой

MnO₄^  Mn⁺²

Вначале составляем уравнение материального баланса. В кислом растворе кислород, входящий в состав ионов MnO₄^ , вместе с ионами водорода образует воду, что записывается как

MnO₄^ + 8H⁺  Mn⁺² + 4H₂O

Затем составляем баланс зарядов. От схемы перейдем к равенству, т.е. уравняем заряды, т.к. система должна быть электронейтральна.

MnO₄^ + 8H⁺ + 5e = Mn⁺² + 4H₂O

Первая полуреакция – процесс восстановления окислителя MnO₄^–

В результате реакции – раствор мутнеет, что связано с образованием элементарной серы, т.е. протекает реакция

H₂S  S + 2H⁺

Атомы S уровняли, теперь уравниваем заряды в левой и правой части уравнения

H₂S  2е = S + 2H⁺

Вторая полуреакция – процесс окисления восстановителя - H₂S

Суммируем две эти полуреакции для составления общего уравнения реакций

₊MnO₄^ + 8H⁺ + 5e = Mn⁺² + 4H₂O 2

H₂S  2е = S + 2H⁺ 5

2MnO₄ ^+ 16Н⁺ + 5H₂S = 2Mn⁺² + 5S + 10Н⁺ + 4H₂O

2MnO₄ ^+ 6Н⁺ + 5H₂S = 2Mn⁺² + 5S + 4H₂O

нужно добавить ионы водорода, чтобы связать атомы кислорода в Н₂О .

MnO₄^ + 8H⁺ + 5e = Mn⁺² + 4H₂O 2

окисленная форма восст. форма

(малинов.) (бесцветн.)

Кроме того, для баланса левой и правой части нужно добавить 5е .

H₂S  2е = S + 2H⁺ 5

Муть

Таким образом, электронно-ионым методом составим уравнения в ионной форме. Теперь надо перейти к молекулярному уравнению. Для этого поступают следующим образом. В левой части к каждому аниону подбираем катион, а к каждому катиону – анион.

2K⁺ + 3SO₄^2 = 2K⁺ + 3SO₄^2

(KMnO₄ ) (Mn⁺²)

Затем те же ионы и в таком же числе записываем в правую часть.

Только теперь объединим оба эти уравнения

2MnO₄ ^+ 6Н⁺ + 5H₂S = 2Mn⁺² + 5S + 4H₂O

2K⁺ + 3SO₄^2 = 2K⁺ + 3SO₄^2 .

2KMnO₄ + 5H₂S + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 5S + 8H₂O

Достоинства ионно-электронного метода

1.Используют не гипотетические ионы (Mn⁺⁷) а реально существующие в растворе (MnO₄ ^).

2.Проявляется роль среды, т.е .понятно в какой среде лучше осуществлять ОВР.

3.При этом методе не нужно знать все продукты реакции, т.к. они появляются при выводе уравнений реакции.