Материал: 4140

6

Для того чтобы определить степень окисления элемента, выполняют следующую последовательность действий:

а) записывают значения известных степеней окисления; б) значение неизвестной степени окисления обозначают через х;

в) составляют уравнение равенства электрических зарядов, решая его, находят значение х.

ПРИМЕР 2:

Рассчитать степень окисления азота в веществах:

Задания для самостоятельного решения Определите степени окисления всех элементов в следующих веществах:

Окислители и восстановители

Чтобы произошла окислительно-восстановительная реакция, необходимо присутствие атомов, молекул или ионов, взаимно противоположных по своей способности отдавать или присоединять электроны.

В п е р и о д а х периодической системы элементов Д.И. Менделеева с повышением порядкового номера элемента восстановительные свойства простых веществ ослабевают, а окислительные усиливаются, и становятся максимальными у галогенов. Объясняется это строением атомов элементов.

Так, в III периоде натрий – самый активный восстановитель. На внешнем энергетическом уровне атома Na находится всего один электрон. Отдав его, атом натрия превращается в катион: Na0 – 1ē → Na+1.

Атом хлора содержит на внешнем уровне 7 ē. Принимая недостающий до завершения уровня 1 ē, атом хлора превращается в анион: Cl0 + 1ē → Cl–1.

7

Если рассматривать изменение окислительных и восстановительных свойств сверху вниз по г л а в н ы м п о д г р у п п а м периодической системы элементов Д.И. Менделеева, то наблюдается такая закономерность: с повышением порядкового номера элемента возрастают восстановительные свойства его атомов, а окислительные – убывают. Причина этого заключается в том, что сверху вниз возрастает число энергетических уровней, радиус атомов становится больше и, следовательно, слабее удерживаются внешние электроны.

Важнейшие окислители и восстановители приведены в табл. 2.

Многие элементы могут выполнять роль окислителей и восстановителей, в зависимости от того, в какой степени окисления они находятся.

ПРИМЕР 3:

8

Задания для самостоятельного решения Определите, какую роль (окислителя или восстановителя) могут выпол-

Виды окислительно-восстановительных реакций

Межмолекулярные – реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах разных веществ, например:

Внутримолекулярные – реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах одного и того же вещества, например:

Диспропорционирование (самоокисление-самовосстановление) – реакции, в которых один и тот же элемент выступает и как окислитель, и как восстановитель, например:

Репропорционирование (конпропорционирование) – реакции, в которых из двух различных степеней окисления одного и того же элемента получается одна степень окисления:

Составление уравнений ОВР

Для нахождения пропорции веществ, вступающих в химическую реакцию, часто требуется уравнять ОВР. Уравнивание ОВР сводится к нахождению стехиометрических коэффициентов (то есть, количества молей каждого соединения). Стехиометрические коэффициенты могут принимать только значения целых величин от 1 и выше, дробные стехиометрические коэффициенты допускаются лишь в некоторых случаях записи термохимических уравнений.

Применяют два методы уравнивания ОВР: метод электронного баланса и метод полуреакций.

9

Метод электронного баланса

Этот метод более прост и используется в случае протекания реакции в газообразной среде (например, процессы горения или термического разложения соединений).

Число электронов, отдаваемых восстановителем, должно равняться числу электронов, присоединяемых окислителем.

Метод электронного баланса основан на сравнении степеней окисления атомов в исходных и конечных веществах.

Для правильного уравнивания следует придерживаться определенной последовательности действий:

1.Определить степени окисления всех элементов в исходных и конечных веществах.

2.Найти элементы, которые изменяют степень окисления (окислитель и восстановитель).

3.Составить для них схемы переходов электронов (электронные уравнения).

4.Уравнять число отданных и принятых электронов.

5.Расставить коэффициенты в уравнении ОВР перед формулами окислителя и восстановителя.

6.Расставить остальные коэффициенты, уравнивая вначале атомы металлов, затем неметаллов, последними уравнять атомы водорода и кислорода.

ПРИМЕР 4:

Уравнять окислительно-восстановительную реакцию:

Al + HCl → AlCl3 + H2.

Решение. Определяем степени окисления всех элементов в исходных и конечных веществах и находим элементы, которые изменяют степень окисления (эти элементы подчеркнуты)

Al0 + H+1Cl-1 → Al+3Cl-13 + H02

10

Записываем уравнения процессов окисления и восстановления. Обязательно учитываем количество атомов, участвующих в процессах:

Al0 3 ē → Al+3

2H+1 + 2 ē → H02

Уравниваем число отданных и принятых электронов (наименьшее общее кратное для трех отданных и двух принятых электронов равно 6).

Определяем коэффициенты при окислителе и восстановителе, то есть первую строку умножаем на 2, вторую на 3:

2 Al0 +6 H+1 → 2 Al+3 + 3 H02

Переносим полученные коэффициенты в молекулярное уравнение:

3 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2

Подсчитываем число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения (т.е. проверяем соблюдение закона сохранения массы):

Вывод: реакция уравнена

. ПРИМЕР 5:

Уравнять окислительно-восстановительную реакцию:

H2S + KMnO4 + H2SO4 → S + MnSO4 + K2SO4 + H2 O.

Решение. Определяем степени окисления всех элементов в исходных и конечных веществах и находим элементы, которые изменяют степень окисления

H+12 S-2 + K+1Mn+7О-24 + H+12S+6О-24 → S0 + Mn+2S+6О-24 + K+12S+6 О-24 + H+12О-2