Лекция № 8 Окислительно-восстановительные реакции
Cтепень окисления (CO) K 2 Cr 2 O 7 +I +VI -II K 2 Cr 2 O 7 +1 +6 -2 или Обозначение CO : Что такое C О ? Обозначение заряда : Fe 3+ S 2-
Основные правила определения CO Mg 2+ Mg +II S 2- S -II N 2 0 Me 0 P 4 0 S 8 0 N N 1. 2. Металлы всегда имеют положительную степень окисления (кроме простых веществ). 3. СO металлов главных подгрупп равна номеру группы + I KCl FrOH +I CaSO 4 Sr(OH) 2 +II +II AlCl 3 +III СО металлов побочных подгрупп : CrO Cr 2 O 3 CrO 3 +II +III +VI
O (-II), но : H 2 O 2, OF 2 O O H ( O O ) H •• •• •• •• -I +II F 4. -I NaF, HF, … H (+I), но : LiH -I, CaH 2 -I 5. 6. 7. Максимальная, минимальная, промежуточная СО С l : max (+VII), min (-I), промежут.(0, +I, +III, +V) 8. Дробная СО : Fe 3 O 4 8/3
В сложных соединениях KNO 3 CO азота : 1 + х - 6 = 0 х = +5 +V С r 2 O 7 2- CO хрома : 2х - 14 = -2 х = + 6 + VI LiNbO 3 + V U 2 O 7 2- +VI углерод С -IV 0 +II +IV CH 4 C CO CO 2 H 2 CO 3 Na 2 CO 3
Что такое ОВР ? K 2 SO 3 + H 2 O KHSO 3 + KOH K 2 SO 3 + H 2 O 2 = K 2 SO 4 + H 2 O IV -I VI -II Об окислителях и восстановителях Процессы окисления и восстановления На окислителе идет процесс восстановления Cl 2 + 2 е = 2С l - Fe 3+ + 1 e = Fe 2+ На восстановителе идет процесс окисления Fe 2+ - 1 e = Fe 3+ 2Cl - - 2 e = Cl 2
Шкала степени окисления -4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 Окисление Восстановление (на восстановителе) (на окислителе)
+IV +VI -I -II K 2 SO 3 - вещество-восстановитель SO 3 2- - ион-восстановитель S IV - атом-восстановитель K 2 SO 3 + H 2 O 2 = K 2 SO 4 + H 2 O H 2 O 2 – вещество-окислитель О 2 2- - ион-окислитель
Важнейшие окислители и восстановители Окислители : F 2, Cl 2, Br 2, О 2 ( при повышенных т - рах ) KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, PbO 2, HNO 3, + VII + VI + IV + V Катионы металлов более высокой CO : Fe 3+, Au 3+, Sn 4+ Восстановители : Na, Ca, Zn, Al, H 2, C, Na 2 S, KI, SnCl 2, Fe(NO 3 ) 2, NH 3, … -II -I -I + II + II -III Вещества с двойственной природой : H 2 O 2, SO 2, KNO 2, -I + IV + III H 2 O 2 + K I + H 2 SO 4 = H 2 O + I 2 + K 2 SO 4 -I -II окислитель H 2 O 2 + KMnO 4 + H 2 SO 4 = O 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O восстановитель -I 0
Составление уравнений ОВР Метод электронного баланса PbS + O 2 = PbO + SO 2 ( T ~ 1000 C) Главное в металлургии : M +z M 0 +z e -II 0 -II IV -II O 2 0 + 4 e = 2 O -II 3 S -II - 6 e = S IV 2 3O 2 0 + 2S -II =6O -II +2 S IV 2PbS + 3O 2 = 2PbO + 2SO 2
Метод полуреакций K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 3 + H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + H 2 O VI IV III VI Cr 2 O 7 2- + 14 H + + 6 е 2Cr 3+ + 7H 2 O 1 SO 3 2- + H 2 O - 2 е SO 4 2- + 2H + 3 Cr 2 O 7 2- + 14H + + 3SO 3 2- + 3H 2 O 2Cr 3+ + 7H 2 O + 3SO 4 2- + 6H + Cr 2 O 7 2- + 8H + + 3SO 3 2- 2Cr 3+ + 4H 2 O + 3SO 4 2- K 2 Cr 2 O 7 + 3K 2 SO 3 + 4H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4 ) 3 + 4K 2 SO 4 + 4H 2 O
О том, как составляются полуреакции для уравнивания ОВР в щелочной и нейтральной средах, смотрите на сайте кафедры «Дополнительные материалы» Лекции № 8 «ОВР»
Что такое эквивалент ? Окислительно-восстановительный эквивалент ОВЭ = М r /z M r (KMnO 4 ) = 158 pH < 7 = 7 > 7 O Э ( KMnO 4 ) 158/5 158/3 158/1 Z – число e Закон эквивалентов N ок V ок = N восст V восст n окислителя = n восстановителя
Дополнительные материалы Лекции № 8 Составление полуреакций для уравнивания ОВР в щелочной и нейтральной средах «ОВР»
Лекция № 12 ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ
Метод полуреакций для ОВР, протекающих в щелочной среде
Метод полуреакций, протекающих в нейтральной среде
Электрохимический ряд напряжений металлов Металлы расположены в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au
Ряд напряжений характеризует химические свойства металлов : 1. Чем более отрицателен электродный потенциал металла, тем больше его восстановительная способность Например : железо ( φ ° = - 0,44 ) более сильный восстановитель, чем медь ( φ ° = + 0,34 ) Но, катионы Cu 2+ в водном растворе более сильный окислитель, чем Fe 2+
2. Каждый металл способен вытеснять (восстанавливать) из растворов солей те металлы, которые стоят в ряду напряжений металлов после него Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu ↓ Cu + 2AgNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + 2Ag ↓ Исключение – щелочные и щелочно-земельные металлы 3. Все металлы, имеющие отрицательный электродный потенциал, т. е. находящиеся в ряду напряжений металлов левее водорода, способны вытеснять его из растворов кислот ( HCl, HBr, HI, H 3 PO 4, разбавленная H 2 SO 4 ) Fe + H 2 SO 4 → FeSO 4 + H 2 ↑; φ ° Fe = -0,44
Li Cs Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Pb H 2 Cu Ag Hg Au Усиление восстановительной способности атомов Усиление окислительной способности ионов Li + Ca 2+ Na + Mg 2+ Al 3+ Zn 2+ Fe 2+ Ni 2+ Pb 2+ H + Cu 2+ Ag + Hg 2+ Au 3+ 4. Окислительно-восстановительные свойства металлов и их ионов в ряду напряжения металлов
