Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР)

Реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, называютсяокислительно-восстановительными.

Степень окисления - условный заряд атома в веществе, вычисленный в предположении, что оно состоит из ионов. При расчете степеней окисления исходят из электронейтральности соединения: сумма всех степеней окисления атомов в соединении равна нулю.

Процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом называется окислением:

Э - nе^- = Эⁿ⁺ Э – восстановитель - окисление

Процесс принятия электронов атомом, ионом или молекулой называетсявосстановлением:

Э + nе^- = Э^n- Э – окислитель - восстановление

Подобрать коэффициенты в уравнениях окислительно-восстановительных реакций бывает не так просто, как в уравнениях обменных реакций. Чтобы уравнять окислительно- восстановительные реакции можно использовать различные методы. Мы рассмотрим метод электронного баланса.

Алгоритм подбора коэффициентов методом электронного баланса:

1. Определить степени окисления всех элементов в соединениях.

2. Выделить те элементы, которые меняли степень окисления.

1. Записать полуреакции окисления и восстановления.

2. Уравнять количество принятых и отданных электронов.

1. Выставить получившиеся в полуреакциях коэффициенты в уравнение.

2. Уравнять катионы.

3. Уравнять анионы.

4. Уравнять водород.

5. Проверить результат по кислороду.

Пример 1: Уравнять методом электронного баланса:

Na₂SO₃+ KMnO₄ + H₂SO₄ Na₂SO₄ + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O

1. Определить степени окисления всех элементов в соединениях:

Na⁺₂S⁺⁴O^-2₃+ K⁺Mn⁺⁷O^-2₄ + H⁺₂ S⁺⁶ O^-2₄ Na⁺₂S⁺⁶O^-2₄ + K⁺₂S⁺⁶O^-2₄+ Mn⁺² S⁺⁶O^-2₄ +H⁺₂O^-2

1. Выделить те элементы, которые меняли степень окисления:

S⁺⁴и Mn⁺⁷

1. Записать полуреакции окисления и восстановления:

Mn⁺⁷ + 5e Mn⁺² - восстановление

S⁺⁴ – 2e S⁺⁶ - окисление

1. Уравнять количество принятых и отданных электронов:

Наименьшее общее кратное – 10, значит, процесс восстановления нужно умножить на 2, а процесс окисления – на 5:

Mn⁺⁷ + 5e  Mn⁺² 2

S⁺⁴ – 2e  S⁺⁶  5

1. Выставить получившиеся в полуреакциях коэффициенты в уравнение:

5Na₂SO₃+2 KMnO₄ + H₂SO₄5 Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + H₂O

1. Уравнять катионы:

Необходимо уравнять катионы натрия Na⁺ и калия K⁺

5Na₂SO₃+2 KMnO₄ + H₂SO₄5 Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + H₂O

- уравнены.

1. Уравнять анионы – в данной реакции –SO₄^2-:

5Na₂SO₃+2 KMnO₄ + 3H₂SO₄5 Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + H₂O

1. Уравнять водород:

5Na₂SO₃+2 KMnO₄ +3H₂SO₄ =5 Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂O

1. Проверить результат по кислороду:

35 атомов кислорода - слева, 35 атомов кислорода – справа, следовательно, коэффициенты расставлены верно.

Пример 2: Уравнять методом электронного баланса: (NH₄)₂Cr₂O₇ = N₂ + Cr₂O₃ + H₂O

1. Определить степени окисления всех элементов в соединениях:

(N^-3H⁺₄)⁺₂Cr⁺⁶₂O^-2₇ N⁰₂ + Cr⁺³₂O^-2₃ + H⁺₂O^-2

1. Выделить те элементы, которые меняли степень окисления:

Cr⁺⁶ и N^-3

1. Записать полуреакции окисления и восстановления:

Cr⁺⁶ + 3e Cr⁺³ - восстановление

2N^-3 – 6e N⁰₂ - окисление

1. Уравнять количество принятых и отданных электронов:

Наименьшее общее кратное – 6, значит процесс восстановления нужно умножить на 2, чтобы количество принятых электронов было равно количеству отданных:

Cr⁺⁶ + 3e Cr⁺³2

2N^-3 – 6e  N⁰₂

1. Выставить получившиеся в полуреакциях коэффициенты в уравнение:

(NH₄)₂Cr₂O₇ N₂ + Cr₂O₃ + H₂O

В этом уравнении коэффициенты перед хромом ставить не нужно, так как в молекуле исходного и молекуле получившегося вещества содержится по 2 атома хрома.

1. Уравнять катионы

(NH₄)₂Cr₂O₇ N₂ + Cr₂O₃ + H₂O - уравнены

1. Уравнять анионы:

В этом уравнении – уравнены.

1. Уравнять водород.

(NH₄)₂Cr₂O₇ = N₂ + 2Cr₂O₃ +4H₂O

1. Проверить результат по кислороду:

7 атомов кислорода – слева, 7 атомов кислорода – справа, следовательно, коэффициенты расставлены верно.

Задания для самостоятельной работы:

Уравнять методом электронного баланса следующие схемы реакций:

1. Na₂S + HNO_3(р-р) NO + S + NaNO₃ + H₂O

2. KMnO₄ + HCl  KCl + MnCl₂ + H₂O

3. Ca₃PO₄ + C  P + CaO + CO

4. KClO₃ KClO₄ + KCl

5. NH₄NO₂ N₂ + H₂O