книги из ГПНТБ / Рахманкулов, Д. Л. Окислительно-восстановительные реакции [учебное пособие]

Д. Л. РЛХМАНКУЛбВ, М. А. МОЛЯВКС), С. Н. ЗЛОТСКИЙ

ОКИСЛИТЕЛЬНО­ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Уфа —1974

ПРЕДИСЛОВИЕ

Окислительно-восстановительные процессы принадлежат к числу наиболее распространенных химических реакций и имеют огромное значение в теории и практике.

Окисление-восстановление — один из важнейших про­ цессов природы. Дыхание, усвоение углекислого газа расте­ ниями с выделением кислорода, обмен веществ и ряд биоло­ гических процессов в основе своей являются окислительно­ восстановительными реакциями.

Сжигание топлива в топках паровых котлов и двигателях внутреннего сгорания, электролитическое осаждение метал­ лов, процессы, происходящие в гальванических элементах и аккумуляторах, включают реакции окисления-восстановления.

Получение простых веществ, например, железа, хрома, марганца, никеля, кобальта, вольфрама, меди, серебра, цин­ ка, серы, хлора, иода и т. д. и ценных химических продуктов, например, аммиака, щелочей, сернистого газа, азотной, сер­ ной и других кислот, основано на окислительно-восстанови­ тельных реакциях.

Производство строительных материалов, пластических масс, удобрений, медикаментов и т. д. было бы невозможно без использования окислительно-восстановительных процес­ сов.

На процессах окисления-восстановления в аналитиче­ ской химии основаны методы объемного анализа: перманганатометрия, иодометрия, броматометрия и другие, играю­ щие важную роль при контролировании производственных процессов и выполнении научных исследований. Поэтому окислительно-восстановительным реакциям, как разделу курса «Общей химии», необходимо уделить должное внимание. В

настоящем учебном пособии с элементами программированно­ го обучения рассмотрены основные теоретические положения и методы нахождения коэффициентов таких реакции, описа­ ны лабораторные работы но рассматриваемой теме, приведе­ ны контрольные вопросы, задачи и ответы.

Книга рекомендуется студентам нехимических факуль­ тетов вузов. Она может быть использована также преподава­ телями техникумов и учителями средних школ как учебное пособие по теме: окислительно-восстановительные реакции.

4

NaH равно минус единице, а в молекуле HJ плюс единице. Оч, равное минус единице, означает, что атом в данной молекуле как бы присоединил один электрон соседа. Напри­ мер, свободный атом водорода имеет электронную формулу 1S1, а водород с оч, равным —1, будет иметь формулу 1S2, т. е. водород

Из такой записи непосредственно видно, что свободный водород принимает электрон и потому является окислителем.

кулах HJ и NaH равно соответственно +1 и —1.

На основании изложенного можно дать короткое опреде­ ление ОВР.

ОВР — это реакции, сопровождающиеся изменением оч элементов.

Не следует отождествлять оч элемента с его валентно­ стью. Валентность—это число, показывающее, сколько связей

6

N = N валентность его равна 3, а оч=0. В такого рода молекулах (Н2, 0 2 С12 и др.) оба атома равноценны и потому оч= 0.

Для определения оч элементов в разных соединениях сле­

ме гидридов металлов, например, NaH, где оно равно минус единице).

4.У элементов в свободном состоянии, например, всех металлов, серы, фосфора, оч равно нулю.

5.Алгебраическая сумма оч элементов всякой моле­ кулы с учетом числа атомов равна нулю.

Это положение позволяет легко найти оч одного эле­ мента, если известны оч остальных элементов, входящих в состав данной молекулы. Для этого нужно решить простое уравнение с одним неизвестным.

Пример 1. Найти оч серы в молекуле H2S20 7. Со­ ставляем для этой молекулы следующее уравнение:

х-2+1-2+(—2)-7=0, где

х — оч серы в данной молекуле; 2 — число атомов серы в одной молекуле;

1 — оч водорода;

2 — число атомов водорода; (—2) — оч кислорода; 7 — число атомов кислорода.

Решая указанное уравнение с олчим неизвестным, нахо­ дим х = 6.

Пример 2. Найти оч йода в молекуле Н 8 JO„. Состав­ ляем для этой молекулы уравнение:

1-5+х1 + (—2) -6=0, где

1 — оч водорода;

5 — число атомов водорода;

х — оч йода;

(—2) — оч кислорода; 6 — число атомов кислорода.

Решая уравнение, получаем х=+7.

7

ной молекуле? Дело в том, что не все четыре атома серы име­

ры имеют оч, равные минус единице.

Таким образом, в этих довольно редких случаях для опре­ деления оч атомов нужно знать строение молекул (ионов).

6. В случае сложных ионов, например,

оч серы, хрома, фосфора, кремния, меди находятся ана­ логичным путем. Исходят из того, что алгебраическая сумма оч элементов данного иона с учетом числа их атомов равна указанному заряду иона.

Пример 1. Определить оч серы в попе S032~.

х+ (—2)-3 = —2 •

х— оч серы;

(—2) — оч кислорода; 3 — число атомов кислорода; —2 — заряд всего иона.

Отсюда легко находим х= 4.

8