Окислительно-восстановительные реакции

1.

ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ
РЕАКЦИИ

2.

Степень окисления
Степень окисления – условный заряд атома в
молекуле в предположении, что все связи в
молекуле – ионные. +1, +2, +3, -1, -2
Валентность – способность элемента образовать
химическую связь I, V, VII

3.

ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ СЛЕДУЕТ ПОМНИТЬ:
1) Заряд молекулы равен 0;
2) В простом веществе степень окисления элемента равна нулю, Н20, N2;
3) Заряд катиона и аниона в соли можно определить по Таблице растворимости;
4) СО водорода в сложных соединениях равна +1, Н+1, исключение – гидриды
металлов, Na+1H–1;
5) СО кислорода в сложных соединениях обычно равна -2, исключение: перекиси
– степень окисления кислорода -1,
Н2+1О2–1;
Н-О–2-Н
6) СО фтора во всех его соединениях равна -1; O+2F2–1
F-О+2- F–1
7) Валентность и СО элемента не совпадают, если есть неполярная ковалентная
связь: так, в органических соединениях валентность углерода IV, а CO в
метане С-4Н4, метаноле С-2НзОН, в формальдегиде Н2С0О, в муравьиной
кислоте НС+2ОOН, в углекислом газе С+4О–22;
8) СО металлов не может быть отрицательной;
9) Для металлов с постоянной СО она совпадает с номером группы в таблице
Менделеева;
10)СО неметаллов может быть отрицательной и положительной, могут отдавать и
принимать электроны: высшая степень окисления неметалла равна номеру
группы (положительная), низшая – номеру группы минус восемь

4.

ПРИМЕРЫ
Пример 1 Определите С.О. железа в солях FeSО4 и Fe2(SО4)3
Решение По таблице растворимости заряд сульфат-иона равен -2.
Степень окисления катиона железа (+2 или +3) определим по формуле:
Zкатиона*nкатиона = – (Zаниона*nаниона) , где
Zкатиона = ZFe – степень окисления катиона железа
Zаниона = –2 – степень окисления аниона (сульфат-аниона)
nкатиона и nанион - индекс при катионе и анионе в формуле соли.
Fe +2 SО4 -2
(+2)*1 = - (-2)*1
Fe2 +3(SО4)3 -2
(+х)*2 = - (-2)*3 х = +6/2=+3
Пример 2 Определить С.О. серы в молекуле H2SO4
H +1 O Sx
2(+1) + x + 4(-2) = 0
2 + x -8 = 0 X-6 = 0 X = +6
Степень окисления серы +6
Пример 3 Определить С.О. фосфора в ионе РО43O-2 Рx
x + 4*(-2) = -3
x =8 -3 х = +5
Пример 4 Определите С.О . циркония в соли ZrI4
Решение
Zr - положительная С.О.
I4 - отрицательная С.О. По таблице растворимости заряд иодид-иона равен -1.
Степень окисления катиона циркония определим по формуле:
Zкатиона*nкатиона = – (Zаниона*nаниона) , где
Zаниона = –1
Zr +4 I4-1
(+4)*1 = - (-1)*4

5.

• N
• O
• F
СО высш
+5
+2
0
Вал высш
IV
II
I

6.

Два типа реакций
а) Реакции ионного обмена, в ходе которых
степени окисления элементов не изменяются.
BaCl2 + H2SO4 = BaSO4↓ +2HCl
б) Окислительно-восстановителные реакции
(ОВР) – реакции, в ходе которых степени
окисления элементов изменяются.
Zn0 + 2H+Cl = Zn+2Cl2 + H20↑

7.

Основные определения
Окисление – процесс отдачи электронов, в результате
степень окисления элемента повышается, ок-ние
Восстановление - процесс присоединения электронов, в
результате степень окисления элемента понижается.
В-ние
Окислитель – атом (молекула, ион, вещество),
присоединяющий электроны, в результате степень
окисления элемента понижается . Окисл-ль
Восстановитель – атом (молекула, ион, вещество),
отдающий электроны, в результате степень окисления
элемента повышается. В-ль, вост-ль

8.

9.

Молярная масса эквивалента
окислителя (восстановителя)
M ,
Э
n
где n - число электронов
KMnO4
Mn(+7) +5е
Mn(+2)
Mэкв = М/5
Mn(+7) +3е
Mn(+4)
Mэкв = М/3

10.

Типы ОВР
1) Реакции межмолекулярного окислениявосстановления:
10FeSO4+ 2KMnO4+ 8H2SO4 5Fe2(SO4)3+ 2MnSO4+ K2SO4 + 8H2O
2) Реакции внутримолекулярного окислениявосстановления:
(NH4)2Cr2O7 Cr2O3 + N2 + 4H2O
3) Реакции диспропорционирования:
Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O

11.

Методы расстановки
коэффициентов в уравнениях ОВР
•метод электронного баланса
•метод ионно-электронного баланса

12.

Важнейшие окислители и
восстановители
KMnO4, K2CrO4, K2Cr2O7, HNO3,
H2SO4(конц), неметаллы (галогены, кислород
и озон, S, C и другие)
Na2SO3, KJ, металлы, водород и гидриды
металлов, С и другие

13.

Метод электронного баланса

14.

Метод электронно-ионного
баланса
1. Записывают схему реакции и определяют функцию каждого
реагента:
Fe+2SO4+KMnO4–1+H2SO4=Fe2+3 (SO4)3+K2SO4+Mn+2SO4–2+H2O
2. Записывают схему реакции в ионном виде
Fe+2+SO4–2+K++MnO4–+H++SO4–2=Fe+3+SO4–2+K++SO4–2
+Mn+2+SO4–2+H2O
3. Выписывают из схемы ионы и молекулы, в состав которых
входят элементы, изменяющие степень окисления и ионы,
указывающие на среду реакции:
Fe+2+ MnO4– + H+= Fe+3+Mn+2 +H2O
4. Определяют их функцию в реакции, здесь: MnO4–– окислитель,
Fe+2– восстановитель, H+ – кислая среда.

15.

Метод электронно-ионного
баланса
5. Составляют электронно-ионные уравнения полуреакций
восстановления и окисления, используя ионы Н+ , OН– и
молекулы Н2О.
Fe+2 – 1e = Fe+3
5
1
6. Умножают на эти коэффициенты, добавляют противоионы до
образования молекул и уравнивают ионы не принимающие
участия в окислении-восстановлении:

16.

Метод электронно-ионного
баланса
7. Записывают суммарное ионное уравнение (в
данном случае коэффициенты пришлось удвоить,
чтобы избавиться от дробных коэффициентов.
10 Fe+2+10 SO4–2+2 K++2 MnO4–+16 H++8 SO4–2 =
10Fe+3+15SO4–2+ 2Mn+2 +2SO4–2 + 8H2O +2K++SO4–2
8. Записывают молекулярное уравнение
10FeSO4+ 2KMnO4–+8H2SO4=5Fe2(SO4)3+K2SO4+
2 MnSO4–2+8 H2O