3.4. Классификация окислительно-восстановительных реакций

Окислительно-восстановительные реакции обычно подразделяются на четыре типа: межмолекулярные, внутримолекулярные, диспропорционирование и конпропорционирование.

В межмолекулярных окислительно-восстановительных реакциях окислитель и восстановитель – различные вещества. Например, в реакции

4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O

окислителем является кислород O₂, а восстановителем аммиак NH₃, а в реакции

5K₂SO₃ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 6K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂O

окислитель – перманганат калия KMnO₄, а восстановителем – сульфит калия K₂SO₃.

Внутримолекулярные окислительно-восстановительные реакции отличаются тем, что элементы окислитель и восстановитель (разные элементы) содержатся в составе одного и того же соединения. Например, в реакции

(NH₄)₂Cr₂O₇ = N₂ + Cr₂O₃ + 4H₂O

восстановителем являются атомы азота, а окислителем атомы хрома в составе разлагающегося дихромата аммония (NH₄)₂Cr₂O₇.

Диспропорционирование (дисмутация) отличается тем, что окисляются и восстанавливаются атомы одного и того же элемента. Например, в реакции

3Cl₂ + 6KOH = 5KCl + KClO₃ + 3H₂O

окисляются и восстанавливаются атомы хлора.

Реакции конпропорционирования – это реакции, обратные реакциям диспропорционирования. В таких реакциях атомы одного и того же элемента в разных соединениях и в различных степенях окисления выступают в качестве окислителя и восстановителя друг друга; обычно продуктом этих реакций является простое вещество, в котором атомы этого элемента имеют нулевую степень окисления:

5HI + HIO₃ = 3I₂ + 3H₂O

Пример 5. Определите тип каждой из данных данных окислительно-восстановительных реакций:

1) KI + HNO₃ → KIO₃ + NO₂ + H₂O 2) KClO₄ → KCl + O₂

3) K₂SO₃ → K₂SO₄ + K₂S 4) H₂S + SO₂ → S + H₂O

Вставка

3.5. Метод электронного баланса

Определение стехиометрических коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций проводят двумя методами: электронного баланса и полуреакций.

По методу электронного баланса сначала находят окислитель, восстановитель и элементы в их составе, у которых изменяется степень окисления, например:

вос ок

После этого записывают электронные схемы отдачи электронов восстановителем и их присоединения окислителем:

2

3

Цифры справа от вертикальной черты показывают, какими должны быть наименьшие числа атомов восстановителя и окислителя, чтобы число отданных и присоединенных электронов было одинаковым. Они являются стехиометрическими коэффициентами в уравнении реакции:

4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O

Метод электронного баланса не согласуется с современными данными, полученными при исследовании механизма реакций. В большинстве окислительно-восстановительных реакций перехода электронов от атома к атому не происходит, а причиной изменения степени окисления элементов является изменение состава и строения веществ. Поэтому электронные схемы в методе электронного баланса не отражают реального механизма окислительно-восстановительных реакций. Но подбирать стехиометрические коэффициенты этим методом можно, если схема реакции дана полностью, если известны исходные вещества и продукты реакции.

Пример. Определите стехиометрические коэффициенты в уравнениях реакций, которые приведены в п. 3.4. Классификация окислительно-восстановительных реакций.

Вставка