Поделиться Поделиться

Основные типы окислительно-восстановительных реакций (ОВР)

К межмолекулярнымотносятся реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в разных веществах. Например, в реакции алюминия с азотной кислотой:

8 Al0 + 30 HN+5O3разб. = 8 Al+3(NO3)3 + 3 N+12O + 15 H2O

Al – восстановитель, HNO3 – окислитель.

К внутримолекулярным относятся реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в одном и том же веществе:

2 KCl+5O3-2 = 2 KCl-1 + 3 O20

В этой реакции атом хлора (окислитель) и атом кислорода (восстановитель) входят в состав одного и того же вещества KClO3.

Среди внутримолекулярных реакций выделяют реакции диспропорционирования(самоокисления-самовосстановления). Атом одного и того же элемента является и окислителем и восстановителем:

Cl20 + H2O = HCl+1O + HCl-1

В этой реакции часть атомов хлора восстанавливается, изменяя степень окисления от 0 до -1, а другая часть окисляется от 0 до +1.

Все химические реакции протекают в соответствии с законом сохранения массы и энергии. В ходе окислительно-восстановительных реакций число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, принятых окислителем (закон сохранения зарядности). Полные уравнения окислительно-восстановительных реакций можно составить с помощью методов: а) электронного и б) электронно-ионного балансов.

а). Метод электронного балансаоснован на сравнении степеней окисления атомов в исходных и конечных веществах. Сущность этого метода можно уяснить на следующем примере.

Пример . Составить электронные уравнения для реакции, протекающей по схеме:

KMnO4 + H3PO3 + H2SO4 ® MnSO4 + H3PO4 + K2SO4 + H2O

1). Расставляем степени окисления атомов.

K+1Mn+7O4-2 + H3+1P +3O3-2 + H2 +1S+6O4-2 = Mn+2S+6O4-2 + H3 +1P+5O4-2 + K2 +1S+6O4-2 + H2 +1O-2

2). Выписываем элементы, атомы или ионы которых изменяют степени окисления, такими элементами являются Mn и P.

3). Составляем электронные уравнения, то есть схемы изменения зарядов атомов в левой и правой частях реакции:

P3+ - 2e- ® Р5+ ½ 5, процесс окисления

Mn7+ +5e- ® Mn2+ ½ 2, процесс восстановления

4). Общее число электронов, которые присоединяет окислитель, должно быть равно числу электронов, которые отдает восстановитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов - десять. Делим число 10 на число принятых электронов марганцем и на число отданных электронов фосфором, получим коэффициенты: для марганца - 2, а для фосфора – 5.

5). Найденные коэффициенты 2 и 5ставим перед формулами соединений восстановителя и окислителя.

Уравниваем количество ионов калия в правой и левой частях уравнения, подсчитываем число ионов SO42- в правой части, ставим коэффициент 3 перед формулой H2SO4 . Уравниваем число атомов водорода в правой части уравнения, ставим коэффициент 3 перед формулой H2O.

Молекулярное уравнение реакции будет иметь вид:

2KMnO4 + 5H3PO3 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5H3PO4 + K2SO4 + 3H2O

6). Проводим проверку по количеству атомов кислорода. Вступило в реакцию 35 атомов кислорода. В продуктах реакции атомов кислорода 35. Следовательно, реакция записана, коэффициенты расставлены правильно.

б) . Метод электронно-ионного баланса применим к окислительно-восстановительным реакциям, протекающим в водных растворах. Он основан на составлении электронно-ионных балансов двух полуреакций: одной - для процесса окисления и другой – для процесса восстановления. Затем проводится суммирование этих полуреакций. В результате получается общее ионно-молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции.

Пример. Используя метод электронно-ионного баланса, расставим коэффициенты в уравнении реакции:

Cu + HNO3 (конц.) ® Cu(NO3)2 + NO2 + H2O.

Решение . Уравнение первой полуреакции – окисление восстановителя:

Cu – 2e- ® Cu2+.

Уравнение второй полуреакции – восстановление окислителя – составили так: ион NO3- превращается в NO2 , то есть один атом кислорода в кислой среде связывается с ионами водорода с образованием воды:

NO3- + 2H+ ® NO2 + H2O.

Уравняв число зарядов, получим:

NO3- + 2H+ + e- ® NO2 + H2O.

Составляем суммарное ионно-молекулярное уравнение:

Cu – 2e- ® Cu2+ ½ 1

NO3- + 2H+ + e- ® NO2 + H2O ½ 2

Сu +2 NO3- + 4H+ ® Cu2+ + 2NO2 +2H2O.

Правильность составленного уравнения проверяется по балансу числа атомов и зарядов в левой и правой частях уравнения.

Уравнение реакции в молекулярной форме имеет вид:

Сu +4HNO3 (конц.) ® Cu(NO3)2 + 2NO2 +2H2O.

Контрольные задания

221.Определите, к какому виду окислительно-восстановительных процессов относятся следующие реакции:

а) HCl + KMnO4 ® KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O;

б) S + HNO3 ® H2SO4 + NO;

в) Cu + HNO3 (разб.) ® Cu(NO3)2 + NO + H2O.

С помощью метода электронного баланса расставьте коэффициенты в этих уравнениях.

222. Составьтеэлектронные уравнения и расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Укажите, какое вещество является окислителем, какое – восстановителем.

а) P + HNO3 + H2O ® H3PO4 + NO;

б) H2S + SO2 ® S + H2O;

в) Zn + H2SO4 (конц.) ® ZnSO4 + SO2 + H2O.

223. Определите степени окисления всех компонентов, входящих в состав следующих соединений: H2S, S, SO2 , SO3 , H2SO4 . Какие из веществ являются только окислителями, только восстановителями, и окислителями и восстановителями? Расставьте коэффициенты в уравнении реакции:

H2S + Br2 + H2O ® H2SO4 + HBr

Укажите окислитель и восстановитель.

224. Используя метод электронного баланса, подберитекоэффициенты в уравнениях реакций:

a) KMnO4 + H2O + K2SO3 ® K2SO4+ MnO2+ KOH;

б) MnO2 + HCl ® MnCl2 + Cl2 + H2O.

225 . Укажите реакции, в которых азот окисляется, восстанавливается, не изменяет степени окисления.

а) HNO2 + Cl2 + H2O ® HNO3+ HCl;

б) С + HNO3 ® CO2 + NO + H2O;

в) NH4NO3 + KOH ® NH4OH + KNO3.

Составьте уравнения электронного баланса, расставьте коэффициенты.

226 . Какие из приведенных реакций являются внутримолекулярными?

Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Укажите восстановитель, окислитель.

а) KNO3 ® KNO2 + O2;

б) Pb(NO3)2 ® PbO2 + NO + O2;

в) KClO3 ® KCl + O2.

227. Какие ОВР относятся к реакциям диспропорционирования? Расставьте коэффициенты в реакциях:

а) KMnO4 ® K2MnO4 + MnO2 + O2;

б) KClO3 ®kat KCl + KClO4 .

228. Какие соединения и простые вещества могут проявлять только окислительные свойства? Выберите такие вещества из предложенного перечня: NH3, CO2, SO2, KMnO4, F2, HNO3. Составьте уравнение электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции:

HNO3 + H2S ® H2SO4 + NO + H2O.

229. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Укажите окислитель, восстановитель.

а) HClO3+ H2SO3 ® HCl + H2SO4;

б) H2S + H2SO3 ® S + H2O.

230. Определите, к какому виду ОВР относятся следующие реакции:

а) Cl2 + KOH ® KCl + KClO3 + H2O;

б) K2Cr2O7 + HCl ® CrCl3 + Cl2 + H2O + KCl;

в) S + H2SO4 (конц.) ® SO2 + H2O.

С помощью метода электронного баланса расставьте коэффициенты в этих уравнениях.

231. Определите, к какому типу ОВР относятся процессы, протекающие по схемам:

а) Na2SO3 + HCl ® NaCl + SO2 + H2O;

б) H2S + KMnO4 + H2SO4 ® S + K2SO4 + MnSO4 + H2O;

в) Fe3O4 + H2 ® Fe + H2O.

Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Укажите окислитель, восстановитель.

232. Составьте электронные уравнения, укажите, какой процесс – окисление или восстановление – происходит при следующих превращениях:

a) S-2 ® S+4; б) Zn0 ® Zn+2; в) N-3 ® N+5.

Используя метод электронно-ионного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

NaCrO2 + Br2 + NaOH ® Na2CrO4 + NaBr + H2O.

Укажите окислитель, восстановитель.

233.Исходя из степени окисления хрома, укажите, какие из соединений проявляют только окислительные свойства: Cr, Cr2O3, СrO3, K2Cr2O7 . Почему? Расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

KNO2 + K2Cr2O7 + H2SO4 ® KNO3 + Cr2(SO4)3 + H2O.

Укажите окислитель и восстановитель.

234. Составьте электронные уравнения для реакций, протекающих по схемам:

а) SnO + KMnO4 + HCl ® SnCl4 + MnCl2 + KCl + H2O;

б) Si + NaOH + H2O ® Na2SiO3 + H2;

в) Al + H2O ® Al(OH)3+ H2.

К какому виду ОВР относятся эти реакции? Расставьте коэффициенты, укажите окислитель и восстановитель.

235. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс – окисление или восстановление - происходит при следующих превращениях:

а) Cl- ® Cl+7; б) Mn+6 ® Mn+2; в) K0 ® K+1.

На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

H2S + HNO3 ® H2SO4 + NO + H2O.

236. Какие соединения и простые вещества могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства: H2O2 , H2S, S, Cl2, KNO3 ? Почему?

С помощью метода электронного баланса расставьте коэффициенты в уравнении реакции:

Al + HNO3 (конц.) ® Al(NO3)3 + NO2 + H2O.

237. Определите, к какому виду ОВР относятся следующие реакции:

а) НJ + H2 SO4 ® J2 + H2S + H2O;

б) KMnO4 + H2O + Na2S ® S + MnO2 + KOH +NaOH;

в) HNO3 ® NO2 + H2O +O2

С помощью метода электронного баланса подберите коэффициенты в этих уравнениях.

238. Реакции выражаются схемами:

а) P + KClO3 ® P2O5 + KCl;

б) MnO2 + HCl ® Cl2+ MnCl 2 + H2O;

в) H2S + O2 ® SO2 + H2O.

Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты. Укажите окислитель, восстановитель.

239. Определите степени окисления всех элементов, входящих в соединения: F2, Cu, HCl, H2S, KCl, KNO2. Какие из перечисленных веществ проявляют только восстановительные свойства? Расставьте коэффициенты в уравнении реакции, укажите окислитель, восстановитель.

KBr + KBrO3 + H2SO4 ® Br2 + K2SO4 + H2O.

240. Определите, к какому типу ОВР относятся процессы, протекающие по схемам:

а) H2S + KMnO4 + H2SO4 ® S + K2SO4 + MnSO4 + H2O;

б) KJ + Cl2 ® KCl + J2;

в) Сu + H2SO4 (конц.) ® СuSO4 + SO2 + H2O

Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите окислитель, восстановитель.

← Предыдущая страница | Следующая страница →