Лабораторная работа №10 окислительно-восстановительные реакции (овр)

(Глинка Н.Л.,2000, 9.1-9.3, Коровин Н.В., 2000, §9.1 )

Цель работы: опытным путем изучить окислительно-восстановительные реакции и установить:

а) зависимость окислительно-восстановительных свойств вещества от степени окисления атома в молекуле;

б) влияние реакции среды на характер протекания окислительно-восстановительных реакций;

в) выработать навыки составления уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса.

Теоретические сведения.

Степень окисления - это условный заряд атома в молекуле, вычисленный в предположении, что молекула состоит из ионов и в целом электронейтральна.

Наиболее электроотрицательные элементы в соединении имеют отрицательные степени окисления, а атомы элементов с меньшей электроотрицательностью - положительные.

Степень окисления - формальное понятие; в ряде случаев степень окисления не совпадает с валентностью.

Например: N₂H₄ (гидразин)

 степень окисления азота – -2; валентность азота – 3.

Расчет степени окисления

Для вычисления степени окисления элемента следует учитывать следующие положения: 

1.      Степени окисления атомов в простых веществах равны нулю (Na⁰; H₂⁰).

2.      Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав молекулы, всегда равна нулю, а в сложном ионе эта сумма равна заряду иона.

3.      Постоянную степень окисления имеют атомы: щелочных металлов (+1), щелочноземельных металлов (+2), водорода (+1) (кроме гидридов NaH, CaH₂ и др., где степень окисления водорода -1), кислорода (-2) (кроме O⁺²F₂^-1 и пероксидов, содержащих группу –O–O–, в которой степень окисления кислорода -1).

4.      Для элементов положительная степень окисления не может превышать величину, равную номеру группы периодической системы.

Примеры:

V₂⁺⁵O₅^-2;  Na₂⁺¹B₄⁺³O₇^-2;  K⁺¹Cl⁺⁷O₄^-2;  N^-3H₃⁺¹;  K₂⁺¹H⁺¹P⁺⁵O₄^-2;  Na₂⁺¹Cr₂⁺⁶O₇^-2

Реакции без изменения и с изменением степени окисления

Существует два типа химических реакций:

1) Реакции, в которых не изменяется степень окисления элементов:

Реакции присоединения SO₂ + Na₂O  Na₂SO₃

Реакции разложения Cu(OH)₂  –^t CuO + H₂O

Реакции обмена AgNO₃ + KCl  AgCl + KNO₃

NaOH + HNO₃  NaNO₃ + H₂O

2) Реакции, в которых происходит изменение степеней окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих соединений:

2Mg⁰ + O₂⁰  2Mg⁺²O^-2

2KCl⁺⁵O₃^-2  –^t 2KCl^-1 + 3O₂⁰­

2KI^-1 + Cl₂⁰  2KCl^-1 + I₂⁰

Mn⁺⁴O₂ + 4HCl^-1  Mn⁺²Cl₂ + Cl₂⁰­ + 2H₂O

Такие реакции называются окислительно - восстановительными.

Окисление, восстановление

В окислительно-восстановительных реакциях электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим. Процесс отдачи электронов - окисление. При окислении степень окисления повышается.

H₂⁰ - 2ē  2H⁺

S^-2 - 2ē  S⁰

Al⁰ - 3ē  Al⁺³

Процесс присоединения электронов - восстановление: При восстановлении степень окисления понижается. Атомы или ионы, которые в данной реакции присоединяют электроны являются окислителями, а которые отдают электроны - восстановителями.

Mn⁺⁴ + 2ē  Mn⁺²

S⁰ + 2ē  S^-2

Cr⁺⁶ +3ē  Cr⁺³