Важнейшие окислители Элемент N Mn Cr Pb F Bi S Высшая степень окисления +5 +7 +6 +4 0 +5 +6 Вещества-окислители (примеры) HNО3 KMnО4, НМnО4 К2Сr2О7, СrО3 РbО2 F2 НВiO3 H2SO4 (конц.) Важнейшие восстановители N S F, CI, Br, I Р Низшая степень окисления -3 -2 -1 -3 Н Все металлы -1 0 Элемент Веществавосстановители (примеры) NH3 H2S HF, НСl, РН3 Гидриды металлов (NaH) Na, Fe, Al, Zn ... Вещества, проявляющие окислительновосстановительную двойственность Элемент N S Fe Промежуточны е степени окисления 0 +3 0 +4 +2 Вещества (примеры) N2 HNO2 S SО2, H2SО3 FeSO4 , FeCl2 Правила составления уравнения окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса 1. Составить схему реакции: Na2SO3+KMnO4 + H2SO4 → Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O 2. Определить, атомы каких элементов изменяют степени окисления: Na2S+4O3+KMn+7O4 + H2SO4 → Na2S+6O4 + Mn+2SO4 + K2SO4 + H2O 3. Составить электронные уравнения процессов окисления и восстановления: S+4 - 2ē → S+6 (окисление) Mn+7 + 5ē → Mn+2 (восстановление) +7 S+4 — восстановитель; Мn — окислитель. 1. В электронных уравнениях подобрать такие коэффициенты, чтобы число +4 электронов, которые отдает восстановитель (S ), было равно числу электронов, +7 которые присоединяет окислитель (Мn ): 5│S+4 - 2ē → S+6 2│Mn+7 + 5ē → Mn+2 (5х(-2)=-10) (2х(+5)=+10) 5S+4 + 2Mn+7 = 5 S+6 + 2Mn+2 5. Перенести эти коэффициенты в схему реакции. Затем подобрать коэффициенты перед формулами других веществ реакции: 5 Na2SO3+2 KMnO4 + 3 H2SO4 → 5 Na2SO4 + 2 MnSO4 + K2SO4 +3 H2O Правильность составления уравнения обычно определяют по числу атомов кислорода в левой и правой частях уравнения. Встречаются реакции, в которых число частиц, изменяющих свою степень окисления, больше двух. Тогда определяют общее число электронов, отданных восстановителями, и общее число электронов, принятых окислителями, и далее находят коэффициенты обычным способом. Например: +2 -1 +7 +3 0 +2 FeCl2 + KMnO4 + HCl → FeCl3 + Cl2 + MnCl2 + KCl + H2O 5│ 3ē Fe+2 - 1ē → Fe+3 процессы окисления 2Cl- - 2ē → Cl20 2│Mn+7 + 5ē → Mn+2 процесс восстановления Fe+2, Cl-1 – восстановители; Mn+7 – окислитель 5FeCl2 + 3KMnO4 + 24HCl → 5FeCl3 + 5Cl2 + 3MnCl2 + 3KCl + 12H2O Правила составления уравнения окислительно-восстановительных ионно-электронным методом метод (метод полуреакций) 1. Записать схему реакции; определить ионы (молекулы), которые участвуют в процессе окисления-восстановления: Na2SO3 + KMnO4 + H2SO4 → Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O или в ионной форме: 2Na+ + SO3-2 + K+ + MnO4ˉ + 2H+ + SO4-2 → 2Na+ + SO4-2 + Mn+2 + SO4-2 +2K+ + SO4-2 + H2O Из схемы реакции видно, что в окислении-восстановлении участвуют ионы (молекулы): SO3-2 + MnO4ˉ + 2H+ → SO4-2 + Mn+2 + H2O SO3-2 → SO4-2 MnO4ˉ → Mn+2 Участие в реакции ионов водорода говорит о том, что процесс протекает в кислой среде. Слабые электролиты в ионном уравнении записывают в виде молекул. 2. Составить ионные уравнения для каждой полуреакции. При этом следует учитывать количество атомов кислорода в исходных веществах и в продуктах реакции. а) если исходный ион (молекула) содержит больше атомов кислорода, чем продукт реакции, то избыток атомов кислорода в кислой среде связывается ионами водорода с образованием молекул воды; в нейтральной и щелочной среде кислород реагирует с молекулами воды с образованием гидроксид-ионов; б) если исходный ион (молекула) содержит меньшее число атомов кислорода, чем образующееся соединение, то недостаток их атомов компенсируется в кислых и нейтральных растворах за счет молекул воды; в щелочных растворах — за счет гидроксидионов. Баланс атомов кислорода в ОВР, протекающих в различных средах Число атомов О в исходных веществах Избыток Недостаток кислая О + 2H+ = H2O -2 H2O = О + 2H+ -2 Среда центральная -2 О + H2O = 2ОН-2 H2O = О + 2H+ щелочная О + H2O = 2ОН-2 2ОН- = О + H2O -2 SO3-2 + H2O → SO4-2 + 2H+ MnO4ˉ + 8H+ → Mn+2 + 4 H2O Количество атомов элементов в левой и правой частях уравнения должно быть одинаково. 3. Составить электронные уравнения для каждой полуреакции, учитывая, что суммарный заряд в левой части уравнения должен быть равен суммарному заряду в правой части уравнения: SO3-2 + H2O - 2ē → SO4-2 + 2H+ окисление восстановитель Mn+7O4ˉ + окислитель 8H+ + 5ē → Mn+2 + 4 H2O восстановление 4. Общее число электронов, отдаваемых восстановителем, должно быть равно числу электронов, присоединяемых окислителем,— отсюда находим коэффициенты для восстановителя и окислителя: 5│SO3-2 + H2O - 2ē → SO4-2 + 2H+ 2│Mn+7O4ˉ + 8H+ + 5ē → Mn+2 + 4 H2O 5. Суммировать электронно-ионные уравнения (предварительно умноженные на коэффициенты): + + +2 5SO3-2 + 5H2O + 2MnO-4 + 16H = 5SO-24 + 10H + 2Мn + 8Н20 Сократив подобные члены, получают ионное уравнение: +2 5SO3-2 +2MnO-4 + 6H+ = 5SO-24 + 2Mn +3H2О по которому составляют молекулярное уравнение реакции (для этого к каждому аниону приписывают соответствующий катион, а к каждому катиону — соответствующий анион): 5Na2SО3 + 2KMnО4 + 3H2SО4 = 5Na2SО4 + 2MnSО4 + K2SО4 + 3H2О Электронно-ионный метод более реально отражает процессы, происходящие в ходе реакции. В растворе нет ионов S+4 , S+6, Мn+7, но есть ионы SO3-2, SO4-2 , МnO4- Преимущество метода состоит в том, что при его применении необязательно знать степени окисления отдельных атомов, достаточно знать заряды ионов, участвующих в реакции. Окислительно-восстановительные реакции постоянно протекают в живых организмах. Фотосинтез, дыхание и ряд других биологических процессов являются окислительновосстановительными. Производство лекарств, удобрений и других необходимых человеку веществ основано на окислительно-восстановительных реакциях.
