Курс общей и неорганической химии. Составитель Шайхуллина З.М.

Окислительно-восстановительные реакции.

Рассмотрите приведённые ниже схемы уравнений реакций. В чём их существенное отличие?  Изменились ли степени окисления элементов в этих реакциях?

В первом уравнении степени окисления элементов не изменились, а во втором изменились – у меди и железа.

Вторая реакция относится к окислительно-восстановительным.

Реакции, в результате которых изменяются степени окисления элементов, входящих в состав реагирующих веществ и продуктов реакции, называют окислительно-восстановительными реакциями ( ).

СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ.

Существуют два метода составления окислительно - восстановительных реакций - метод электронного баланса и метод полуреакций. Здесь мы рассмотрим метод электронного баланса. В этом методе сравнивают степени окисления атомов в исходных веществах и в продуктах реакции, при этом руководствуемся правилом: число электронов, отданных восстановителем, должно равняться числу электронов, присоединённых окислителем. Для составления уравнения надо знать формулы реагирующих веществ и продуктов реакции. Рассмотрим этот метод на примере.

Расставить коэффициенты в реакции, схема которой: HCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + H2O

Алгоритм расстановки коэффициентов

1.Указываем  степени окисления химических элементов. Подчёркнуты  химические элементы, в которых изменились степени окисления.

2.Составляем  электронные уравнения, в которых указываем число отданных и принятых  электронов. За  вертикальной чертой ставим число электронов, перешедших при окислительном и  восстановительном процессах. Находим наименьшее общее кратное (взято в  красный кружок). Делим это число на число перемещённых электронов и получаем  коэффициенты (взяты в синий кружок). Значит, перед марганцем будет стоять  коэффициент-1, который мы не пишем, и перед Cl2 тоже -1. Перед HCl коэффициент 2 не ставим, а считаем число атомов хлора в продуктах  реакции. Оно равно - 4.Следовательно, и перед HCl ставим - 4,уравниваем число  атомов водорода и кислорода справа, поставив перед H2O коэффициент   - 2. В результате получится химическое уравнение:

Рассмотрим более сложное уравнение:

H2S + KMnO4  + H2SO4 =S + MnSO4 + K2SO4 + H2O

Расставляем степени окисления химических элементов:

Электронные уравнения примут следующий вид Перед серой со степенями окисления -2 и 0 ставим  коэффициент 5, перед соединениями марганца -2, уравниваем число атомов других  химических элементов и получаем окончательное уравнение реакции

Основные положения теории окислительно-восстановительных реакций

1.  называется процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом.

Например:

Al – 3e^- = Al³⁺      

Fe²⁺ - e^- = Fe³⁺

H₂ – 2e^- = 2H⁺      

2Cl^- - 2e^- = Cl₂

При окислении степень окисления повышается.

2. называется процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом.

Например:

S + 2е^- = S^2- 

Сl₂ + 2е- = 2Сl^- 

Fe³⁺ + e- = Fe²⁺

При восстановлении степень окисления понижается.

3. Атомы, молекулы или ионы, отдающие электроны называются восстановителями. Во время реакции они окисляются.

Ато­мы, молекулы или ионы, присоединяющие электроны, называются окислителями. Во время реакции они восстанавливаются.

Так как атомы, молекулы и ионы входят в состав определенных веществ,   то и эти вещества соответственно называются восстановителями или окислителями.

4. Окислительно-восстановительные реакции представляют собой единство двух противоположных процессов - окисления и восстановле­ния.

Число электронов, отдаваемых восстановителем,  равно числу электронов, присоединяемых окислителем.