5. Окислительно-восстановительные реакции
Окислительно-восстановительными называются реакции, которые сопровождаются изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Под степенью окисления понимают тот условный заряд атома, который вычисляется из предположения, что молекула состоит только из ионов.
Окисление-восстановление — это единый, взаимосвязанный процесс. Окисление повышает степень окисления у восстановителя, а восстановление — понижает ее у окислителя. Повышение или понижение степени окисления атомов отражается в электронных уравнениях: окислитель принимает электроны, а восстановитель — отдает. Атом того или иного элемента в своей высшей степени окисления не может ее повысить (отдать электроны) и проявляет только окислительные свойства, а в своей низшей степени окисления не может ее понизить (принять электроны) и проявляет только восстановительные свойства. Атом же элемента, имеющий промежуточную степень окисления, может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.
Степень окисления может иметь отрицательное, положительное и нулевое значение, которое обычно ставится над символом элемента сверху, например Na2+1 О-2, Cl°2. Нулевое значение степени окисления имеют молекулы простых веществ, например Р° и S0, газов Н°2и О°2, свободных металлов Pb°, Cu°. Степень окисления молекулы также равна нулю.
Все окислительно-восстановительные реакции разделяют на три
группы: межмолекулярные, внутримолекулярные и реакции диспропорционирования. К межмолекулярным относятся реакции, у которых окислитель и восстановитель находятся в разных веществах, причем эти вещества могут быть как сложными, так и простыми. Эти реакции протекают и в газовом состоянии, и с участием твердых веществ, и в растворах. К внутримолекулярным относятся такие реакции, которые протекают с изменением степени окисления атомов в одной и той же молекуле. В этом случае атом с более положительной степенью окисления будет окислять другой атом с меньшей степенью окисления. К ним относятся реакции термического разложения. К третьей группе относятся реакции диспропорционирования. Протекание таких реакций сопровождается одновременным увеличением и уменьшением степени окисления атомов одного и того же элемента.
ПРИМЕР.Составьте уравнения окислительно — восстановительной
26
реакции, идущей по схеме:
KMn+1О4+H3P+3О3+H2SО4→Mn+2
О4+H3P+5О4+K2SО4+H2О.
изменяют. Вычисляем, как изменяют свою степень окисления восстановитель
иокислитель, и отражаем это в электронных уравнениях:
восстановитель 5 Р+3— 2е = Р+6процесс окисления
окислитель 2 Мп+7+ 5е = Мп+2процесс восстановления
Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которое присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов — десять, Разделив это число на 5, получим коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 10 на 2 получаем коэффициент 5 для восстановителя и продукта его окисления. Коэффициенты перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором. Уравнение реакции будет иметь вид:
2KMnО4 + 5H3PО3+3H2SO4== 2MnSО4+5H3PО4 +K2SО4+3H2О.
studfiles.net
Типы окислительно-восстановительных реакций
Рассмотренные выше примеры относятся к типу межмолекулярных реакций, т.е. таких, в которых окислитель и восстановитель представляют различные вещества.
Окисление-восстановление происходит не только при взаимодействии нескольких веществ, но при определенных условиях и в одном веществе, т.е. изменение окислительного числа атомов происходит в одной и той же молекуле. Такие реакции относятся к внутримолекулярным реакциям.
Обычно это реакции термического разложения веществ.
Например
КСlO3 → КСl + O20
2O-2 — 4 = O20 3
2Сl5+ + 6O-2 = 2Сl
2КСlO3 = 2КСl + 3O2
В реакциях самоокисления — самовосстановления или диспропорционирования в отличие от процессов внутримолекулярного окисления — восстановления происходит одновременное уменьшение и увеличение окислительного числа атомов одного и того же элемента. Например,
K2MnO4 + H2O → KMnO4 + MnO2 + КОН
MnO42- — = MnO4— 2
MnO42- + 2H2O + 2 = MnO2 + 4OH— 1
3MnO42- + 2H2O = 2MnO4— + MnO2 + 4OH—
или в молекулярной форме
3K2MnO4 + 2Н2O = 2KMnO4 + 4КОН + MnO2
Из трех молекул K2MnO4 две выступают в качестве восстановителя, одна — в качестве окислителя.
В заключение следует отметить, что окислительно-восстановительные реакции составляют важный раздел курса, т.к. большинство протекающих в природе и используемых в технике процессов являются окислительно-восстановительными.
Знание вопросов теории окислительно-восстановительных процессов позволяет выбрать наиболее эффективные процессы получения металлов из руд, химической и электрохимической обработки металлов, получения различных неорганических веществ и многое другое.
Похожие статьи:
poznayka.org
Типы химических реакций
- Реакции соединения — реакции, при которых из двух или более исходных веществ образуется одно сложное вещество (А + В = АВ)
- Реакции разложения — реакции, при которых из одного сложного вещества образуется два или более новых вещества (АВС = АВ + С)
- Реакции замещения — реакции, при которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в молекуле сложного вещества (А + ВС = В + АС)
- Реакции обмена — реакции, при которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями (АВ + СД = СВ + АД)
- Реакция нейтрализации — реакция обмена между кислотой и щелочью, при которой образуются соль и вода (HCl + NaOH = NaCl + H2O)
- Экзотермическая реакция — реакция, протекающая с выделением тепла +Q (все реакции горения)
- Эндотермическая реакция — реакция, протекающая с поглощением тепла -Q (реакции термического разложения)
- Окислительно-восстановительные реакции — реакции, в результате которых происходит изменение степени окисления атомов химических элементов.
Давайте порассуждаем вместе
1. Какое уравнение относится к реакции соединения?
1) 2NaOH + MgCl2 = Mg(OH)2 + 2NaCl
2) Mg + 2HCl = MgCl2 + H2
3) CaCO3 = CaO + CO2
4) K2O + H2O = 2KOH
Ответ: реакция 4 — соединения, т.к. из двух веществ образуется одно новое.
2. Взаимодействие серной кислоты и гидроксида алюминия относится к реакции
1) обмена
2) замещения
3) разложения
4) соединения
Ответ: 3H2SO4 + 2Al(OH)3 = Al2(SO4)3 + 6H2O — это реакция обмена, т.к. два сложных вещества обмениваются своими составными частями
3. Взаимодействие кальция с водой относится к реакциям
1) соединения
2) замещения
3) обмена
4) разложения
Ответ: Ca +2H2O = Ca(OH)2 + H2 — это реакция замещения, т.к. атомы простого вещества кальция замещают атомы водорода в молекуле воды.
4. Гидроксид калия вступает в реакцию нейтрализации с
1) оксидом серы (VI)
2) сульфатом меди
3) азотной кислотой
4) хлоридом магния
Ответ: реакция нейтрализации — это реакция кислоты со щелочью, т.е. реакция гидроксида калия с азотной кислотой.
5. К окислительно-восстановительным реакциям относится реакция
1) Ca(OH)2 + SO3 = CaSO4 + H2O
2) 2H2S +3O2 = 2H2O + 2SO2
3) Cu(OH)2 = CuO + H2O
4) 2NaOH + CuCl2 = Cu(OH)2 + 2 NaCl
Ответ: 2 реакция относится к окислительно-восстановительным, т.к. сера меняет степень окисления с -2 на +4, а кислород с 0 на -2
6. К реакциям разложения относится реакция
1) FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O
2) Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2
3) 3Fe + 2O2 = Fe3O4
4) FeCO3 = FeO + CO2
Ответ: 4 реакция относится к реакциям разложения, т.к. из одного сложного вещества образуется два новых.
7. Какая из экзотермических реакций является окислительно-восстановительной?
1) HCl + NaOH = NaCl + H2O + Q
2) CaCO3 = CaO + CO2 — Q
3) 2 Mg + O2 = 2MgO + Q
4) N2 + O2 = 2NO — Q
dx-dy.ru
Тема 5. Обобщение сведений о химической реакции.
Часть I
1. Химическая реакция, или химическое явление, — это процесс образования новых веществ.
2. Классификация химических реакций:
1) по числу и составу реагирующих и образующихся веществ различают:
реакции:
— соединения;
— разложения;
— обмена;
— замещения.
2) по тепловому эффекту:
— экзотермические;
— эндотермические.
3) по фазе (агрегатному состоянию веществ):
— гомогенные;
— гетерогенные.
4) по направлению:
— обратимые;
— необратимые.
5) по использованию катализатора:
— каталитические (в частности, и с использованием биологических катализаторов ферментов – ферментативные реакции).
6) по изменению с. о.:
— ОВР;
— не окислительно-восстановительные.
3. К ОВР относятся все реакции замещения ите реакции соединения и разложения, в которых участвует простое вещество.
Атомы, ионы или молекулы, принимающие е, называют окислители, а отдающие е – восстановители.
Часть II
1.Взаимодействие растворов сульфата калия и нитрата свинца относятся к реакциям:
3) ионного обмена
2. Взаимодействие кислоты и щёлочи относится к реакциям:
2) обмена, нейтрализации
3. К окислительно-восстановительным реакциям относят все реакции:
2) замещения
4. Верны ли следующие суждения?
А. Реакция соединения является окислительно-восстановительной, если реагируют только сложные вещества.
Б. Реакция соединения является окислительно-восстановительной, если реагирует хотя бы одно простое вещество.
3) верно только Б
5. Верны ли следующие суждения?
А. Если условием протекания реакции является нагревание, то эта реакция является эндотермической.
Б. Все реакции разложения, в которых образуются простые вещества, — эндотермические реакции.
1) оба суждения верны
6. Получение оксида серы (VI) из оксида серы (IV) – это реакция:
1) соединения
2) каталитическая
4) окислительно-восстановительная
7. Допишите схему реакции и составьте её уравнение, используя метод электронного баланса:
8. Рассчитайте объём водорода, образующегося при взаимодействии 730 г 20%-го раствора соляной кислоты с необходимым количеством цинка. Каково это количество?
superhimik.ru
Типы окислительно-восстановительных реакций | Бесплатные курсовые, рефераты и дипломные работы
1. Межмолекулярные (межмолекулярного окисления — восстановления).
К этому типу относятся наиболее многочисленные реакции, в которых атомы элемента окислителя и элемента восстановителя находятся в составе разных молекул веществ. Рассмотренные выше реакции относятся к этому типу.
2.Внутримолекулярные (внутримолекулярного окисления — восстановления).
К ним относятся реакции, в которых окислитель и восстановитель в виде атомов разных элементов находятся в составе одной и той же молекулы. По такому типу протекают реакции термического разложения соединений, например:
+5 -2 -1 0
2KCIO3= 2KCI + 3O2 .
3. Диспропорционирования (самоокисления — самовосстановления).
Это такие реакции, в которых окислителем и восстановителем является один и …
тот же элемент в одной и той же промежуточной степени окисления, которая в результате протекания реакции одновременно как снижается, так и повышается. Например:
-1 +5
3CI02 + 6 KOH = 5 KCI+ KCIO3 + 3H2O,
+1 +5 -1
3HCIO = HCIO3 + 2HCI.
Окислительно-восстановительные реакции играют важную роль в природе и технике. В качестве примеров ОВР, протекающих в природных биологических системах, можно привести реакцию фотосинтеза у растений и процессы дыхания у животных и человека. Процессы горения топлива, протекающие в топках котлов тепловых электростанций и в двигателях внутреннего сгорания, являются примером ОВР.
ОВР используются при получении металлов, органических и неорганических соединений, проводят очистку различных веществ, природных и сточных вод.
| | | следующая страница ==> | |
| Кислая среда бесцветная или | | | Окислительно – восстановительные (электродные) потенциалы |
Дата добавления: 2014-09-29; просмотров: 1.
Поделиться с ДРУЗЬЯМИ:
refac.ru
