§5.3. Типи окисно-відновних реакцій та вплив на них різних факторів

Виділяють 4 типи окисно-відновних реакцій.

1. Міжмолекулярні реакції, при яких атоми, які змінюють сту­пінь окиснення, знаходяться в різних молекулах. Наприклад:

Mn⁺⁴О₂ + 4HC1^-1 = Мn⁺²Cl₂ + Cl₂⁰ + 2Н₂О

Мn⁺⁴ як окисник приймає 2 електрони і відновлюється до Мn⁺², а аніон хлору (відновник) віддає один електрон і окиснюється до атомарного хлору. Два атоми хлору утворюють молекулу Cl₂.

Mn⁺⁴ + 2е = Мn⁺² │1

2Сl^– – 2е = Cl⁰₂ │1

Mn⁺⁴ + 2Сl^– = Мn⁺² + Cl⁰₂

У окисно-відновному процесі беру участь дві молекули HCI, ще дві молекули НCl потрібні для сполучення катіона Мn⁺² в сіль МnCl₂.

2. Внутрішньомолекулярні реакції, при яких атоми, що змінюють ступінь окиснения, знаходяться в одній і тій же молекулі. До такого типу реакцій відноситься термічний розклад сполук, наприклад: HgO, KCIO₃, AgNO₃ та ін.

2Hg⁺²О^-2 = 2Hg⁰ + О₂⁰

2КCl⁺⁵О₃^-2= 2КСl^-1 + 3O₂⁰

3. Реакції диспропорціонування (самоокиснення-самовіднов­лен­ня), в яких в обміні електронами беруть участь атоми одного еле­менту з однаковою ступіню окиснення:

4КCl⁺⁵О₃ = 3КСl⁺⁷О₄ + КСl^-1

Сl⁺⁵ - 2е = Cl⁺⁷ │3 окиснення

3Cl⁺⁵ + 6е = Сl^-1 │3 відновлення

4. Реакції контрпропорціонування, в яких атоми одного і того ж елементу вирівнюють ступінь окислення:

N^-3H₄N⁺³О₂ = N₂⁰ + 2Н₂О

Фактори, що впливають на окисно-відновні

РЕАКЦІЇ:

• природа реагуючих речовин, наприклад:

3Cu + 8HNO_3(розв.) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

5Mg +12HNO_3(розв.) = 5Mg(NO₃)₂ + N₂ + 6H₂O

Mg - більш активний відновник;

• концентрація окисника, наприклад:

Zn + H₂SO_4(розв.) = ZnSO₄ + H₂

Zn + 2H₂SO_4(конц.) = ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂О

• температура (t₂ > t₁), наприклад:

3Zn + 4H₂SO_4(конц.) 3ZnSO₄ + S + 4H₂O

4Zn + 5H₂SO_4(конц.) 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O

• рН середовища, наприклад:

2KMn⁺⁷O₄ + 5NaNO₂ + 3H₂SO₄ = 2 Mn⁺²SO₄ + 5NaNO₃ + K₂SO₄ + 3H₂O (рН < 7)

2KMn⁺⁷O₄ + 3NaNO₂ + H₂O = 2 Mn⁺⁴O₂ + 3NaNO₃ + 2KOH (рН = 7)

2KMn⁺⁷O₄ + NaNO₂ + 2KOH = 2K₂Mn⁺⁶O₄ + NaNO₃ + H₂O (рН>7)

Відновлення окисника відбувається найбільше у кислому сере­до­вищі.

§5.4. Складання рівнянь окисно-відновних реакцій

Коефіцієнти в окисно-відновних реакціях повинні урівнювати не тільки кількість атомів, але і число електронів в лівій і правій частинах рівняння. Коефіцієнти можуть бути розставлені МЕТОДОМ ЕЛЕКТРОННОГО БАЛАНСУ.

• ЕЛЕКТРОННИЙ БАЛАНС – метод знаходження коефіці­єн­тів в рівняннях окисно-відновних реакцій, в якому розглядається обмін електронами між атомами елементів, що змінюють свій сту­пінь окиснення. Число електронів, віддане відновником рівне чис­лу електронів, одержаних окисником.

Рівняння складається в декілька стадій:

1). Записують схему реакції:

KMnO₄ + HCl  KCl + MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

2). Ставлять ступені окиснення над знаками елементів, які їх змі­ню­­­ють:

KMn⁺⁷O₄ + HCl^-1  KCl + Mn⁺²Cl₂ + Cl₂⁰ + H₂O

3). Виділяють елементи, що змінюють ступені окиснення і визна­чають число електронів, які віддаються відновником і приймаються окисником.

Mn⁺⁷ + 5ē  Mn⁺²

2Cl^-1 - 2ē  Cl₂⁰

4). Урівнюють число прийнятих і відданих електронів, встановлюючи тим самим коефіцієнти для сполук, в яких присутні елементи зі зміним ступенем окиснення:

Mn+7 + 5ē  Mn+2	5	10	2
2Cl-1 - 2ē  Cl20	2		5

––––––––––––––––––––––––

2Mn⁺⁷ + 10Cl^-1  2Mn⁺² + 5Cl₂⁰

5). Підбирають коефіцієнти для решти учасників реакції.

2KMn⁺⁷O₄ + 16HCl^-1  2KCl + 2Mn⁺²Cl₂ + 5Cl₂⁰ + 8H₂O

6). Перевіряють, чи відповідає число атомів всіх елементів в лівій частині рівняння числу атомів в правій частині рівняння.

7). Перевіряють, чи відповідає число атомів Оксигену в лівій і пра­вій частинах рівняння. Це називається «перевірка з киснем»