11 класс. Химия. Окислительно-восстановительные реакции
11 класс. Химия. Окислительно-восстановительные реакции
Комментарии преподавателя
1. Понятие ОВР, определение окислителей и восстановителей
Реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, называются окислительно-восстановительными. Изменение степеней окисления происходит из-за перехода электронов от восстановителя к окислителю. Степень окисления – это формальный заряд атома, если считать, что все связи в соединении являются ионными.
Окислитель – это вещество, молекулы или ионы которого принимает электроны. Если элемент является окислителем, его степень окисления понижается.
О02 +4е-→ 2О-2 (Окислитель, процесс восстановления)
Процесс приема веществами электронов называется восстановлением. Окислитель в ходе процесса восстанавливается.
Восстановитель – это вещество, молекулы или ионы которого отдают электроны. У восстановителя степень окисления повышается.
S0 -4е- →S+4 (Восстановитель, процесс окисления)
Процесс отдачи электронов называется окислением. Восстановитель в ходе процесса окисляется.
2. Составление схемы электронного баланса
Пример №1. Получение хлора в лаборатории
В лаборатории хлор получают из перманганата калия и концентрированной соляной кислоты. В колбу Вюрца помещают кристаллы перманганата калия. Закрывают колбу пробкой с капельной воронкой. В воронку наливается соляная кислота. Соляная кислота приливается из капельной воронки. Сразу же начинается энергичное выделение хлора. Через газоотводную трубку хлор постепенно заполняет цилиндр, вытесняя из него воздух. Рис. 1.
Рис. 1
На примере этой реакции рассмотрим, как составлять электронный баланс.
1. Запишем схему этой реакции:
KMnO4 + HCI = KCI + MnCI2 + CI2 + H2O
2. Расставим степени окисления всех элементов в веществах, участвующих в реакции:
K+Mn+7O-24 + H+CI- = K+CI- + Mn+2CI-2 + CI02 + H+2O-2
Степени окисления поменяли марганец и хлор.
3. Составляем схему, отражающую процесс перехода электронов:
Mn+7+5е- = Mn+2 окислитель, процесс восстановление
2 CI- -2е- = CI02 восстановитель, процесс окисление
4. Уравняем число отданных и принятых электронов. Для этого находим наименьшее общее кратное для чисел 5 и 2. Это 10. В результате деления наименьшего общего кратного на число отданных и принятых электронов, находим коэффициенты перед окислителем и восстановителем.
Mn+7+5е- = Mn+2 2
2 CI- -2е- = CI02 5
5. Переносим коэффициенты в исходную схему и преобразуем уравнение реакции.
2KMnO4 + ? HCI = ?KCI + 2MnCI2 + 5CI2 +? H2O
Однако перед формулой соляной кислоты не поставлен коэффициент, так как не все хлоридные ионы участвовали в окислительно-восстановительном процессе. Метод электронного баланса позволяет уравнивать только ионы, участвующие в окислительно-восстановительном процессе. Поэтому нужно уравнять количество ионов, не участвующих в окислительно-восстановительной реакции. А именно катионов калия, водорода и хлоридных анионов. В результате получается следующее уравнение:
2KMnO4 + 16 HCI = 2KCI + 2MnCI2 + 5CI2 + 8H2O
Пример №2. Взаимодействие меди с концентрированной азотной кислотой. Рис. 2.
В стакан с 10 мл кислоты поместили «медную» монету. Быстро началось выделение бурого газа (особенно эффектно выглядели бурые пузырьки в еще бесцветной жидкости). Все пространство над жидкостью стало бурым, из стакана валили бурые пары. Раствор окрасился в зеленый цвет. Реакция постоянно ускорялась. Примерно через полминуты раствор стал синим, а через две минуты реакция начала замедляться. Монета полностью не растворилась, но сильно потеряла в толщине (ее можно было изогнуть пальцами). Зеленая окраска раствора в начальной стадии реакции обусловлена продуктами восстановления азотной кислоты.
Рис. 2
1. Запишем схему этой реакции:
Cu + HNO3 = Cu (NO3)2 + NO2↑ + H2O
2. Расставим степени окисления всех элементов в веществах, участвующих в реакции:
Cu0 + H+N+5O-23 = Cu+2(N+5O-23)2 + N+4O-22↑ + H+2O-2
Степени окисления поменяли медь и азот.
3. Составляем схему, отражающую процесс перехода электронов:
N+5+е- = N+4 окислитель, процесс восстановление
Cu0 -2е- = Cu+2 восстановитель, процесс окисление
4. Уравняем число отданных и принятых электронов. Для этого находим наименьшее общее кратное для чисел 1 и 2. Это 2. В результате деления наименьшего общего кратного на число отданных и принятых электронов, находим коэффициенты перед окислителем и восстановителем.
N+5+е- = N+4 2
Cu0 -2е- = Cu+2 1
5. Переносим коэффициенты в исходную схему и преобразуем уравнение реакции.
Cu + ?HNO3 = Cu (NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
Азотная кислота участвует не только в окислительно-восстановительной реакции, поэтому коэффициент сначала не пишется. В результате, окончательно получается следующее уравнение:
Cu + 4HNO3 = Cu (NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O
Классификация окислительно-восстановительных реакций
1. Межмолекулярные окислительно-восстановительные реакции.
Это реакции, в которых окислителем и восстановителем являются разные вещества.
Н2S-2 + Cl02 → S0 + 2HCl-
2. Внутримолекулярные реакции, в которых окисляющиеся и останавливающиеся атомы находятся в молекулах одного и того же вещества, например:
2H+2O-2 → 2H02 + O02
3. Диспропорционирование (самоокисление-самовосстановление) – реакции, в которых один и тот же элемент выступает и как окислитель, и как восстановитель, например:
Cl02 + H2O → HCl+O + HCl-
4. Конпропорционирование (Репропорционирование) – реакции, в которых из двух различных степеней окисления одного и того же элемента получается одна степень окисления
5. N-3H4N+5O3 → N+2O + 2H2O
4/ Факторы, влияющие на продукты окисления
Факторы, влияющие на конечные продукты реакции
При протекании окислительно-восстановительных реакций, конечные продукты зависят от многих факторов.
· Состав реагирующих веществ
· Температура
· Концентрация
· Кислотность среды
ИСТОЧНИКИ
источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=l2j57kNSLEk
источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=bz65sRqJUjQ
http://www.youtube.com/watch?t=4&v=jSGSjTfnHHc
источник презентации - http://ppt4web.ru/khimija/okislitelnovosstanovitelnye-reakcii3.html
http://interneturok.ru/ru/school/chemistry/11-klass - конспект