Окислительно-восстановительные реакции

ХИМИЯ

Методические указания, контрольные задания по курсу общей химии для студентов нехимических специальностей заочной формы обучения

Часть 2

Нижний Новгород 2013

Составители: А.Д. Самсонова, О.Н. Ковалева, Т.В Сазонтьева, Г.А. Паничева

УДК 54 (07)

Химия: методические указания, контрольные задания по курсу общей химии для студентов нехимических специальностей заочной формы обучения/ НГТУ им. Р.Е. Алексеева сост.: А.Д. Самсонова, О.Н. Ковалева, Т.В Сазонтьева, Г.А. Паничева Н.Новгород, 2013. 54 с.

Предложены теоретическая часть, примеры решения типовых задач и задания по темам: «Окислительно-восстановительные реакции», «Электрохимические процессы», «Коррозия»

Научный редактор Наумов В.И.

Редактор Э. Б. Абросимова

Подп. к печ.11.04. 2013 Формат 60х84 1/16. Бумага газетная.

Печать офсетная. Печ. л. 3,375. Уч.-изд. л. 2,6.

Тираж 1500 экз. Заказ

Нижегородский государственный технический

университет им. Р.Е. Алексеева

Типография НГТУ. 603950, Н.Новгород, ул. Минина, 24.

© Нижегородский государственный технический университет, им. Р.Е. Алексеева, 2013

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Оксилительно-восстановительные реакции (ОВР) – это такие реакции, в которых происходит передача электронов от одних частиц (атомов, молекул, ионов) к другим, в результате чего степень окисления атомов, входящих в состав этих частиц, изменяется.

СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ

Степень окисления элемента – это условный заряд его атома в молекуле, если считать, что молекула состоит из ионов. Она может быть положительной, отрицательной и нулевой.

Для нахождения степеней окисления используют следующие правила:

1. Степени окисления элементов в простых веществах равны «0» (например, , , , );

2. Степень окисления щелочных металлов всегда равна «+1», а щелочноземельных «+2» (например, , ,, );

3. Степень окисления фтора равна «-1» ( );

4. Водород проявляет во всех соединениях степень окисления «+1», за исключением гидридов щелочных и щелочноземельных металлов, в которых степень окисления водорода равна «–1» (например, ( , );

5. Степень окисления кислорода в соединениях равна –2, кроме пероксидов, в которых степень окисления равна «-1» (например, , ).

6. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю, а в ионе – заряду иона.

Пример 1. Определить степень окисления серы в молекуле H₂SO₄.

Решение. Атом водорода имеет степень окисления +1, а атом кислорода -2.

Для определения степени окисления серы в молекуле составляем уравнение 2 (+1) + x + 4(-2) = 0, откуда х = +6.

Именно это число и является степенью окисления серы .

Окислительно-восстановительная реакция – это единый процесс, состоящий из двух полуреакций: полуреакции окисления и полуреакции восстановления, которые идут одновременно.

Окисление – это процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом.

Восстановление – это процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом.

Частица, отдающая свои электроны, в ходе реакции окислятся. Ее принято называть ВОССТАНОВИТЕЛЕМ (обозначим ее как ВОС):

ВОС - nē → продукт окисления (окисленная форма).

Частица, которая эти электроны присоединяет, в ходе реакции восстанавливается. Ее принято называть ОКИСЛИТЕЛЕМ (обозначим ее как ОК):

ОК + nē → продукт восстановления (восстановленная форма).

Например, в реакции + → +

- 2 ē → (полуреакция окисления)

Восстановитель окисленная форма

+ 2ē → (полуреакция восстановления)

Окислитель восстановленная форма

Соединения, имеющие в своем составе атомы, в высшей положительной степени окисления могут проявлять только окислительные свойства. Соединения, имеющие в своем составе атомы, в низшей отрицательной степени окисления могут проявлять только восстановительные свойства. Соединения, имеющие в своем составе атомы, в промежуточной степени окисления могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

Например, азот может иметь следующие степени окисления: -3, -2, -1, +3, +5. В соединении KNO₂ азот имеет промежуточную степень окисления +3, следовательно, нитрит-ион NO₂^- может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. С достаточно сильным восстановителем он может реагировать как окислитель:

2 + 2 + 4 HCl→ + 2 + 4KCl + 2H₂O,

а с достаточно сильным окислителем – как восстановитель:

5 +2 + 3H₂SO₄ → 2 + 5 + K₂SO₄ + 3H₂O

СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ