Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительными называются реакции, которые сопровождаются изменением степеней окисления атомов химических элементов, входящих в состав реагирующих веществ.

Степень окисления элемента – это условный полный электрический заряд, который возникает на атоме элемента в соединении при условии, что все связывающие электронные пары полностью смещены в сторону более ЭО (электроотрицательного) элемента (это определение условно предполагает, что в соединении все химические связи являются ионными).

Окислителем (Ox) называется исходное вещество, атомы которого понижают свою степень окисления, что условно соответствует процессу приёма электронов и полуреакции восстановления, в которой окислитель (Ox) переходит в свою восстановленную форму:

Окислителями обычно являются

– Соединения, содержащие атомы элементов в высших положительных степенях окисления: HN⁺⁵O₃, H₂S⁺⁶O₄ (к), KMn⁺⁷O₄, K₂Cr₂⁺⁶O₇…

– Катионы металлов большого заряда: Fe³⁺, Au³⁺, Pb²⁺, и т. п.

– Галогены и кислород (обычно при высоких температурах).

Наиболее распространённые лабораторные окислители: HNO₃ (различной концентрации), H₂SO_4(к), бром – ему отдают предпочтение по сравнению с хлором, т.к. при обычных условиях бром находится в жидком состоянии (хлор-газ); KMnO₄ в кислой и нейтральной (реже в щелочной среде), K₂Cr₂O₇ (обычно в кислой).

Восстановителем (Red) называется исходное вещество, атомы которого повышают свою степень окисления, что условно соответствует процессу отдачи и полуреакции окисления, в которой восстановитель (Red) переходит в свою окисленную форму: Red – me > Ox

Восстановителями обычно являются

– Соединения, содержащие атомы элементов в высших отрицательных степенях окисления или степенях окисления, которые легко повышаются: K₂S^-2, KJ^-, P^-3H₃, KN⁺³O₂, H₃P⁺³O₃…

– Катионы металлов малого заряда: Fe²⁺, Sn²⁺ и т.п.

– Металлы и водород (обычно при высоких температурах).

Наиболее распространённые лабораторные восстановители: сульфиды, сульфиты, иодиды, нитриты, магний, цинк, алюминий.

Окислительно-восстановительная двойственность характерна для веществ, в состав которых входят атомы в промежуточных степенях окисления:

(1) Характерные с.о. серы и окислительно-восстановительные свойства некоторых её соединений:

(2) Характерные с.о. азота и окислительно-восстановительные свойства некоторых его соединений:

(3) Характерные с.о. кислорода и окислительно-восстановительные свойства некоторых его соединений:

Классификация ОВР

Межмолекулярные – атомы окислителя и восстановителя находятся в разных молекулах разных видов атомов.

Диспропорционирования – атомы окислителя и восстановителя находятся в одной молекуле, это атомы одного вида.

Внутримолекулярные – атомы окислителя и восстановителя находятся в одной молекуле, но это атомы разного вида.

Лабораторная работа. Окислительно-восстановительные реакции.

Общее задание:

1. Проделать опыт.

2. Описать внешние признаки исходных веществ и растворов. Указать особенности протекания данной реакции: изменение окраски раствора, выделение газа, выпадение осадка и его цвет.

3. Указать окислитель, восстановитель и характер среды в данной реакции. Подобрать коэффициенты методом электронного баланса.

 Окислительные свойства перманганата калия (KMnO₄) в кислой, нейтральной и щелочной средах.

ОПЫТ 1.

В 3 ячейки внести по 2–3 капли раствора KMnO₄, затем в первую – 5–6 капель раствора серной кислоты, во вторую – такой же объём воды; в третью – раствор щёлочи NaOH. Затем в каждую из пробирок добавить по капле раствора сульфита натрия (Na₂SO₃).

Окислительно-восстановительные свойства пероксида водорода (H₂O₂).

ОПЫТ 2.

а) В ячейку поместить 2 мл раствора пероксида водорода (H₂O₂). Добавить 3 капли раствора серной кислоты, а затем 2-3 капли раствора иодида калия (KJ). По окончании реакции содержимое ячейки разбавить водой и перенести 2-3 капли в соседнюю ячейку, прилить несколько капель крахмала. О чём говорит появления окраски раствора?

б) В ячейку налить 2 мл раствора H₂O₂, добавить 5-6 капель раствора серной кислоты, затем прилить 5-6 капель перманганата калия. Какой газ выделяется?

 Окислительные свойства бихромата калия (K₂Cr₂O₇).

ОПЫТ 3.

В ячейку поместить 2-3 капли раствора бихромата калия, прилить несколько капель раствора H₂SO₄, а затем добавить 8-10 капель раствора Na₂SO₃.

Также учащиеся должны привести сокращённые ионные уравнения реакций.

Домашняя контрольная работа.

 1-4. Подберите коэффициенты в уравнениях межмолекулярных реакций окисления-восстановления с участием кислот:

 5–10. Подберите коэффициенты в уравнениях межмолекулярных реакций окисления-восстановления.

11–14. Подберите коэффициенты в уравнениях внутримолекулярных реакций окисления-восстановления.

15–18. Подберите коэффициенты в уравнениях реакций дисмутации (диспропорционирования).