- •Окислительно- восстановительные реакции
- •Окислительно-восстановительные
- •Химические вещества можно разделить на типичные окислители, типичные восстановители, и вещества, которые могут
- •Типичные восстановители – это, как правило:
- •Классификация окислительно-восстановительных реакций
- •Внутримолекулярные реакции – это такие реакции, в которых разные элементы из одного реагента
- •Основные правила составления окислительно- восстановительных реакций
- •Общие закономерности протекания окислительно-восстановительных реакций
- •Среда протекания реакции позволяет определить состав и форму существования остальных продуктов ОВР. Основной
- •Также на направление протекания ОВР влияет природа реагирующих веществ. Например, при взаимодействии азотной
- •Основные схемы окислительно-восстановительных реакций Схема восстановления перманганатов
- •Перманганаты окисляют:
- •Схема восстановления хроматов/бихроматов
- •Соединения хрома VI окисляют:
- •Разложение нитратов
- •Окислительные свойства азотной кислоты
- •Некоторые закономерности позволят верно определять основной продукт восстановления металлами азотной
- •Азотная кислота не реагирует с металлами платиновой подгруппы — золотом Au, платиной Pt,
- •окисление натрия концентрированной азотной кислотой:
- •Взаимодействие металлов с серной кислотой
- •Основные
- •Пероксид водорода
Соединения хрома VI окисляют:
неметаллы в отрицательной степени окисления до простых веществ (со степенью окисления 0), исключения — фосфор, мышьяк – до +5;
неметаллы в промежуточной степени окисления до высшей
степени окисления; активные металлы из простых веществ (ст.окисления 0) до
соединений со стабильной положительной степенью окисления металла.
Хромат/бихромат + неМе (отрицательная с.о.) = неМе0 + другие
продукты Хромат/бихромат + неМе (промежуточная положительная
с.о.) = неМе(высшая с.о.) + др. продукты Хромат/бихромат + Ме0 = Ме (стабильная с.о.) + др. продукты
Хромат/бихромат + P, As (отрицательная с.о.) = P, As+5 + другие
продукты
Разложение нитратов
Соли-нитраты содержат азот в степени окисления +5 — сильный окислитель. Такой азот может окислять кислород (О-2). Это происходит при нагревании нитратов. При этом в большинстве случаев кислород окисляется до степени окисления 0, т.е. до молекулярного кислорода O2.
В зависимости от типа металла, образующего соль,
при термическом |
(температурном) |
разложении |
||||
нитратов |
образуются |
различные |
продукты: |
|||
если металл |
активный (в |
ряду |
электрохимической |
|||
активности |
находятся до |
магния), |
то |
азот |
||
восстанавливается |
до степени |
окисления |
+3, и |
|||
при разложении образуется |
|
соли-нитриты |
и |
|||
молекулярный кислород. |
|
|
|
|
||
NaNO3 → 2NaNO2 + O2.
Активные металлы в природе встречаются в виде солей (KCl, NaCl).
Если металл в ряду электрохимической активности находится правее магния и левее меди (включая магний и медь), то при разложении образуется оксид металла в устойчивой степени окисления, оксид азота (IV) (бурый газ) и кислород. Оксид металла образует также при разложении нитрат лития.
Например, разложение нитрата цинка: 2Zn(NO3)2 → 2ZnО + 4NO2 + O2.
Металлы средней активности чаще всего в природе встречаются в виде оксидов (Fe2O3, Al2O3 и др.).
Ионы металлов, |
расположенных в |
ряду |
электрохимической |
активности правее |
меди являются |
сильными окислителями. |
|
При разложении нитратов они, как и N+5, участвуют в окислении |
|||
кислорода, и |
восстанавливаются |
до |
простых веществ, |
т.е. образуется металл и выделяются |
газы — оксид азота (IV) и |
||
кислород. |
|
|
|
Окислительные свойства азотной кислоты
Азотная |
кислота HNO3 при взаимодействии с |
металлами |
практически никогда не образует |
водород, в отличие от большинства минеральных кислот.
Это связано с тем, что в составе кислоты есть очень сильный окислитель — азот в степени окисления +5. При взаимодействии с восстановителями — металлами образуются различные продукты восстановления азота.
Азотная кислота + металл = соль металла + продукт восстановления азота + H2O
Азотная кислота при восстановлении может переходить в оксид азота (IV) NO2 (N+4); оксид азота (II)
NO (N+2); оксид азота (I) N2O («веселящий газ»); молекулярный азот N2; нитрат аммония NH4NO3. Как
правило, |
образуется смесь |
продуктов |
с |
||
преобладанием |
одного |
из |
них. Азот |
||
восстанавливается при этом до степеней окисления от +4 до −3. Глубина восстановления зависит в первую очередь от природы восстановителя и от концентрации азотной кислоты. При этом работает правило: чем меньше концентрация кислоты и выше
активность металла, тем больше электронов получает азот, и тем более восстановленные продукты образуются.
Некоторые закономерности позволят верно определять основной продукт восстановления металлами азотной
кислоты в реакции: |
|
|
|
при |
действии очень |
разбавленной |
азотной |
кислоты на металлы образуется, как правило, нитрат аммония NH4NO3;
Например, взаимодействие цинка с очень разбавленной азотной кислотой:
4Zn + 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O |
|
|
|||
концентрированная |
|
азотная |
кислота на |
||
холоде пассивирует некоторые металлы |
— хром |
Cr, |
|||
алюминий |
Al |
и |
железо |
Fe. |
При |
нагревании или разбавлении раствора реакция идет; |
|
||||
пассивация |
металлов — |
это перевод |
поверхности |
||
металла в неактивное состояние за счет образования на поверхности металла тонких слоев инертных соединений, в данном случае преимущественно оксидов металлов, которые не реагируют с концентрированной азотной кислотой
Азотная кислота не реагирует с металлами платиновой подгруппы — золотом Au, платиной Pt, и палладием Pd;
при взаимодействии концентрированной |
кислоты с |
||
неактивными |
металлами и металлами |
средней |
|
активности азотная кислота |
восстанавливается |
||
до оксида азота (IV) NO2;
Например, окисление меди концентрированной азотной кислотой:
Cu+ 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
при взаимодействии концентрированной азотной кислоты с активными металлами образуется оксид азота (I) N2O;
окисление натрия концентрированной азотной кислотой:
Na+ 10HNO3 = 8NaNO3 + N2O + 5H2O
при взаимодействии разбавленной азотной кислоты с неактивными металлами (в ряду активности правее водорода) кислота восстанавливается до оксида азота (II) NO;
при взаимодействии разбавленной азотной кислоты с металлами средней активности образуется либо оксид азота (II) NO, либо оксид азота N2O, либо молекулярный
азот N2 — в зависимости от дополнительных факторов
(активность металла, степень измельчения металла, степень разбавления кислоты, температура).
при взаимодействии разбавленной азотной кислоты с активными металлами образуется молекулярный азот N2.
Взаимодействие металлов с серной кислотой
Разбавленная |
серная кислота взаимодействует с |
|||
металлами, |
как |
обычная |
минеральная |
кислота. |
Т.е. взаимодействует |
с |
металлами, |
которые |
|
расположены в ряду электрохимических напряжений до водорода. Окислителем здесь выступают ионы H+, которые восстанавливаются до молекулярного водорода H2. При этом металлы окисляются, как правило,
до минимальной степени окисления.
Например:
Fe + H2SO4(разб) = FeSO4 + H2
Концентрированная серная кислота взаимодействует с металлами, стоящими в ряду напряжений как до, так и после водорода.
H2SO4 (конц) + металл = соль металла + продукт восстановления серы (SO2, S, H2S) + вода
Основные |
принципы взаимодействия |
концентрированной |
||||
серной кислоты с металлами: |
|
|
|
|||
1. |
Концентрированная серная |
кислота пассивирует алюминий, |
||||
хром, железо при комнатной температуре, либо на холоду; |
||||||
2. |
Концентрированная |
серная |
|
кислота не |
||
взаимодействует с золотом, платиной и палладием; |
|
|||||
3. |
С неактивными |
металлами концентрированная |
серная |
|||
кислота восстанавливается до оксида серы (IV).
Например, медь окисляется концентрированной серной кислотой:
Cu0 + 2H S+6O |
4(конц) |
= Cu+2SO |
4 |
+ S+4O + 2H O |
|
|
||||
|
2 |
|
|
|
2 |
2 |
|
|
||
4. При |
|
взаимодействии с |
активными |
металлами |
и |
|||||
цинком концентрированная |
серная |
кислота |
образует серу |
S |
||||||
либо |
сероводород H S2- (в |
зависимости |
от температуры, |
|||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
степени измельчения и активности металла).
Например, взаимодействие концентрированной серной кислоты с цинком:
8Na0 + 5H2S+6O4(конц) → 4Na2+SO4 + H2S—2 + 4H2O
