БИЛИМ БУЛАГЫ

Окислительно-восстановительными реакциями являются такие реакции, в которых у атомов, входящих в состав молекул изменяются степени окисления по окончании реакции.

Отдельно не существует процесса окисления или процесса восстановления. Есть процесс передачи электронов от атомов одного элемента к атомам другого элемента. В реакциях самоокисления – самовосстановления участвуют атомы одного элемента, только часть из них отдает электроны, а другая часть их принимает.

Атом, который отдает электроны, является восстановителем, он приобретает положительный заряд. А атом, который принимает электроны, получает отрицательный заряд и является окислителем.

Окислители всегда имеют наибольшее значение электроотрицательности. В формулах сложных веществ всегда есть как окислители, так и восстановители. Окислитель в формуле вещества всегда один – это атом с наибольшей электроотрицательностью, он заряжен отрицательно.

Восстановителей в формуле сложного вещества может быть 1, 2, 3, они все имеют положительный заряд. В формуле вещества количество отрицательных зарядов на атомах окислителя равно сумме положительных зарядов на атомах всех восстановителей. В целом атом - электронейтральная частица. На этом балансе электронов основано решение окислительно-восстановительных уравнений.

Классификация ОВР

Решение межмолекулярных ОВР

В классических вариантах окислительно-восстановительных реакций всегда есть три действующих компонента:

вещество, на которое направлен процесс,

вещество окислитель

вещество - подкислитель (чаще всего эти реакции идут в кислой среде) – обычно оно богато главным и самым распространенным окислителем – кислородом.

5H₂S + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5S↓ + 8H₂O

В данном уравнении:

H₂S – вещество, на которое направлен процесс,

KMnO₄ – вещество окислитель

H₂SO₄ – вещество – подкислитель.

В результате реакции 5 молей сероводорода окисляется до 5 молей серы, при этом молекула окислителя разрушается и металлы калий и марганец получают кислотные остатки от молекулы подкислителя – серной кислоты. Все остатки атомов кислорода и водорода превращаются в воду.

1. Определить степени окисления атомов в формулах всех веществ:

H₂S + KMnO₄ + H₂SO₄K₂SO₄ + MnSO₄ + S↓ + H₂O

2. Подчеркнуть элементы, изменившие степени окисления до реакции и после реакции:

H₂S + KMnO₄ + H₂SO₄K₂SO₄ + MnSO₄ + S↓ + H₂O

3. В уравнение электронного баланса выписать данные с указанием степеней окисления до и после реакции:

Mn ^{+7 -5e} Mn ²⁺ | 5 | 2

S ^{+2 +2e} S ⁰ | 2 | 5

Уравнение электронного баланса

4. В уравнение переносим коэффициенты, полученные в электронном балансе, 2 к Mn, 5 к S в правой стороне уравнения:

H₂S + KMnO₄ + H₂SO₄K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5S↓ + H₂O

Проставим эти же коэффициенты в левую часть уравнения

5H₂S + 2KMnO₄ + H₂SO₄K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5S↓ + H₂O

5. Уравниваем металлы. Калия по два атома слева и справа, следовательно у формулы K₂SO₄ стоит коэффициент 1.

5H₂S + 2KMnO₄ + H₂SO₄1K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5S↓ + H₂O

6. Уравниваем неметаллы. В правой части уравнения у всех веществ, содержащих серу, стоят коэффициенты. Сумма атомов серы равна 8. В левой части уравнения у сероводорода коэффициент равен 5, следовательно, надо добавить 3 серы, которая есть в серной кислоте. Ставим коэффициент 3 к молекуле серной кислоты.

5H₂S + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄1K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5S↓ + 8H₂O

7.Считаем количество атомов водорода в левой части уравнения. У сероводорода 10 атомов и в серной кислоте 6 атомов. В сумме 16 атомов водорода. В правой части уравнения водород только в воде. В составе воды два водорода. Чтобы его количество соответствовало 16, делим на 2 и ставим к воде коэффициент равный 8..

8. Проверяем количество атомов кислорода в левой и правой частях уравнения:

2 • 4 + 3 • 4 = 4 + 2 • 4 + 8 | 20 = 20

9. Если количество атомов кислорода в левой части уравнения равно количеству атомов кислорода в правой части уравнения, решение правильное.

Решение этого уравнения производится по алгоритму: >>

В межмолекулярных уравнениях бывает в левой части уравнения только два «действующих лица» и тогда происходит «совмещение функций». В этом уравнении азотная кислота и окислитель и подкислитель.

3Cu + 8HNO₃(разб) 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

В уравнении 2KMnO₄ +16HCl 5Cl₂↑ + 2MnCl₂ + 2KCl + 8H₂O молекулы хлороводородной кислоты окисляются до хлора в количестве 10, а 6 молекул являются подкислителями.

Внутримолекулярные ОВР

Чаще всего это реакции разложения, идущие при нагревании.

2KMnO₄ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑

4KMnO₄ 2K₂O + 4MnO₂ + 3O₂↑ (При очень высокой температуре)

2KClO₃ 2KCl + 3O₂↑

2NaNO₃ 2NaNO₂ + O₂↑

2HgO 2Hg +O₂↑

2H₂O₂ ^MnO₂→ 2H₂O + O₂↑

Среди реакций самоокисления – самовосстановления много интересных:

4KClO₃ 3KClO₄ + KCl

3S^o + 6NaOH 2Na2S^-2 +Na₂S⁺⁴O₃ + 3H₂O

Уравнение электронного баланса

S^{о +2e} → S^-2 | 2 | 1 | 2

S^{о -4e} → S⁺⁴ | 4 | 2 | 1

2Н₂S + H₂SO₃ 3S↓ + 3H₂O

SO₂ + 2H₂S 3S↓ + 2H₂O

Показать примеры »

Особое место среди ОВР занимает реакция использования черного пороха, где степени окисления изменяют сразу три элемента:

3C + S + 2KNO₃ K₂S + 3CO₂↑ + N₂↑

Уравнение электронного баланса

С^{о -4e} → С⁺⁴

S^{о +2e} → S^-2

2N^{+5 -10e} → N₂ ⁰

| –4   |    | 4   | 12 | 3

| +2   |    | 12 | 4   | 1

12

| +10 |    | 12 | 4   | 1

В этом уравнении окислителей два – азот и сера, поэтому их электроны суммируются, а далее, сократившись, цифра ставятся к углероду. После сокращения коэффициент углерода 1 ставится к двум элементам - сере и азоту. Затем коэффициенты переносятся в уравнение реакции.

Окислителями могут быть вещества, в составе которых элементы, изменяющие степени окисления, находятся в высшей степени окисления:

(N +5) HNO₃; (Mn +7) KMnO₄, HMnO₄; (Cr +6) K₂CrO₇. CrO₃ ; (Pb +4) PbO₂; (F⁰ ) F₂; (S +6) H₂SO₄.

Восстановителями могут быть вещества, в составе которых элементы, изменяющие степени окисления, находятся в низшей степени окисления:

(N -3) NH₃; (S -2)H₂S; (F. Cl, Br. I -1) HF. HCl, HBr. HI ; (P -3) РH₃; (H -1) гидриды металлов; (все металлы в виде простого вещества) Na, Al, Mg….

Окислителями и восстановителями могут быть вещества, в составе которых элементы, изменяющие степени окисления, находятся в промежуточной степени окисления

(N = 0, +3): N₂, HNO₂; (S=0) S; (Fe +2): FeSO₄, FeCl₂.

---

Расставьте коэффициенты в окислительно–восстановительных реакциях методом электронного баланса.

Zn + H₂SO₄(очень разбав) ZnSO₄ + H₂S↑­ + H₂O

4Zn + 5H₂SO₄(очень разбав) 4ZnSO₄ + H₂S↑­ + 4H₂O

Показать решение »

Cu + HNO₃(разбав) Cu(NO₃)₂ + NO↑­ + H₂O

3Cu + 8HNO₃(разбав) 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O

Показать решение »

KI + MnO₂ + H₂SO₄ K₂SO₄ + MnI₂ + I₂ + H₂O

4KI + MnO₂ + 2H₂SO₄ 2K₂SO₄ + MnI₂ + I₂ + 2H₂O

Показать решение »

HCl + MnO₂ Cl₂↑ + MnCl₂ + H₂O

4HCl + MnO₂ Cl₂↑­ + MnCl₂ + 2H₂O

Показать решение »

S + HNO₃(конц) H₂SO₄ + NO₂ + H₂O

S + 6HNO₃(конц) H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

Показать решение »

Усложненные

FeCl₂ + KMnO₄ + HCl FeCl₃ + MnCl₂ + KCl + H₂O

5FeCl₂ + KMnO₄ + 8HCl 5FeCl₃ + MnCl₂ + KCl + 4H₂O

Показать решение »

FeS₂ + O₂ SO₂­↑­ + Fe₂O₃

4FeS₂ + 11O₂ 8SO₂↑­­ + 2Fe₂O₃

Показать решение »

Cu₂O + H₂SO₄ CuSO₄ + Cu + H₂O + O₂­­↑

3Cu₂O + H₂SO₄ CuSO₄ + 5Cu + H₂O + O₂­↑­

Показать решение »

PbO₂ + MnSO₄ + HNO₃ PbSO₄ + HMnO₄ +Pb(NO₃)₂ + H₂O

5PbO₂ + 2MnSO₄ + 6HNO₃ 2PbSO₄ + 2HMnO₄ +3 Pb(NO₃)₂ + 2H₂O

Показать решение »

As₂S₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ H₃AsO₄ + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O

5As₂S₃ + 28KMnO₄ + 27H₂SO₄ 10H₃AsO₄ + 14K₂SO₄ + 28MnSO₄ + 12H₂O

Показать решение »

Проверьте себя

В начало

Глоссарий

Восстановителями называют атомы, молекулы или ионы, которые отдают электроны в процессе окисления.

Восстановление – процесс присоединения электронов.

Окисление - процесс отдачи электронов

Окислителями называются атомы, молекулы или ионы, которые присоединяют электроны в процессе восстановления.

Окислительно-восстановительными реакциями называются химические реакции, которые протекают с изменением степеней окисления атомов в молекулах реагирующих веществ.

Подкислитель – это какая – либо кислота.

Электронные уравнения – уравнения, которые выражают процессы окисления и восстановления.

Библиография

• Д.Д.Дзудцова, Л.Б.Бестаева «Окислительно – восстановительные реакции». Дрофа. М. 2005 г.
• Химия .Пособие – репетитор. Ростов - на – Дону. 1997г.
• Хомченко Г. П., Севастьянова К. И., Окислительно-восстановительные реакции, 2 изд., М., 1980;
• Л.И. Асанова, Е.Н. Стрельникова «Окислительно–восстановительные реакции». Практикум по химии. Москва. «ВАКО». 2018 г.

Художественная литература

• Рафаэль Сабатини «Одиссея капитана Блада» Впервые издана в 1922 году.
• Шадерло де Лакло «Опасные связи» Наука 1965 г. «Литературные памятники»
• Фенимор Купер «Следопыт, Зверобой, Последний из могикан, Пионеры, Чингачгук» . Пенталогия Бинезун, 2014г.
• Фенимор Купер, 31 книга. Медиакнига, 2014 г.
• Анна и Серж Голон «Анжелика в Новом свете», «Дорога надежды», «Анжелика и ее победа», «Анжелика в Квебеке», Ташкент, 1993 г.

В начало

Химия в лицах

Лев Владимирович Писаржевский (1874-1938) - выдающийся ученый в области физической химии, академик АН СССР, лауреат Премии им.Ленина.

Писаржевский создал основы электронной теории окислительно-восстановительных реакций, предложил теорию гальванического элемента, которая объяснила происхождение электродных потенциалов, создал электронную теорию катализа. В учебнике "Введение в химию" (1926 год) впервые весь материал был изложен с позиции электронной теории строения атомов и молекул.

Почему Америка стала англоязычной?

Открыли Америку – (Новый свет) испанцы, обследовали испанцы и португальцы. Осваивали ее французы, которые отправляли туда всех своих заключенных. Французы строили форты, охотились, начали заниматься земледелием. А в Англии правила Елизавета I, которая поощряла морской разбой, имея хороший флот. И не только поощряла пиратов, а даже давала им дворянские звания. За это они платили Англии дань из своих награбленных богатств.

Война никогда не была объявлена, но велась на море и на суше в Северной Америке. Английские пиратские суда топили французские корабли, которые везли порох или компоненты пороха, особенно калийную селитру, из Франции. Достаточно было одного ядра из пушки пиратского корабля, чтобы судно с порохом взлетело от взрыва. Во французских фортах возник острый дефицит пороха. Форты были хорошо укреплены, были солдаты, было оружие. Не было возможности выстрелить. И форты выкидывали белый флаг на милость английской армии. Захват происходил практически бескровно. Так французы потерпели поражение, а территорию Северной Америки захватили англичане.

Немного истории

В давние времена, когда люди не знали химии, они не могли написать уравнение реакции растворения жемчужины в виноградном уксусе:

CaCO₃ + 2CH₃COOH Ca(CH₃COO)₂ + H₂O + CO₂

или даже более простой реакции сгорания алмаза на воздухе под действием солнечных лучей:

C + O₂ CO₂

И уж тем более никто не смог бы разъяснить, что вторая реакция намного сложнее первой: ведь при ней происходит перемещение электронов от одного атома к другому, а значит, она относится к окислительно–восстановительным реакциям. Ученые полагали, что окисление – это потеря флогистона (особого невидимого горючего вещества), а восстановление – его приобретение. Но после создания А. Лавуазье кислородной теории горения к началу XIX в. химики стали считать окислением взаимодействие веществ с кислородом, а восстановлением их превращения под действием водорода.

Но вот простейшая реакция железа с соляной кислотой:

Fe + 2HCl FeCl₂ + H₂↑

Здесь нет кислорода, и тем не менее железо окисляется. В этой реакции окислитель – ион водорода, а железо выступает в роли восстановителя.

Разобраться в этом удалось лишь с введением в химию электронных представлений. Теперь мы знаем, что окислитель – вещество, которое приобретает электроны, а восстановитель – вещество, которое их отдает.

Пройди тестирование