Окислительно-восстановительные реакции

1. Степень окисления атомов элементов
2. Окислительно-восстановительные реакции
3. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций:
3.1. Метод электронного баланса
3.2. Метод полуреакций ( электронно-ионный метод)
4. Направление окислительно-восстановительных реакций
5. Роль окислительно-восстановительных реакций в природе и технике
План лекции

Заряд элемента, вычисленный исходя из предположения, что соединение состоит только из ионов.
Степень окисления (СО)
В простых веществах СО элемента = 0
В соединениях
щелочные элементы Na, K… постоянная СО: +1
Be, Mg, щелочноземельные элементы: +2
F: - 1
Н: +1, в гидридах (NaH) - 1
О: - 2, в пероксидах ((Н2О2) - 1, фторид кислорода (ОF2) +2
CО иона = заряду иона: Mg2+ + 2
Элементы с непостоянной СО
KMnO4: +1 + х + 4(-2) = 0 К2Cr2O7: 2(+1) + 2x + 7(-2) = 0
х = + 7 х = + 6

Реакции, в которых происходит изменение степеней окисления элементов
Окислительно-восстановительные реакции
Zn0 + 2HCl = ZnCl2 + H20
процесс окисления
восстановитель
окислитель
Число электронов, отдаваемых восстановителем, равно числу электронов, присоединяемых окислителем
(окисленная форма)
восстановленная
форма
процесс восстановления

Типичные металлы : Al, Mg, Zn, Na, K…
Соединения, в которых металл проявляет низшую СО: Fe+2Cl2 и Fe+3Cl3; Сu+1Cl и Cu+2Cl2
Соединения низших СО, присущих данному элементу: KI-1, HCl-1, H2S-2, N-3H3
В пирометаллургии: H2, C (в виде угля или кокса), СО
Важнейшие восстановители

Важнейшие окислители
Соединения высших степеней окисленности, присущих данному металлу: KMn+7O4, Fe+3Cl3, K2Cr2+6O7
2. F2, Cl2,Br2, I2, O2
3. H+1Cl, HN+5O3, H2+1 SO4(разб.), H2S+6O4(конц.)
Mg0 + H2+1 SO4(разб.) = MgSO4 + H20
Cu0 + 2H2S+6O4(конц.) = CuSO4 + S+4O2 + 2H2O
4Mg0 +10HN+5O3 (очень разб.) = 4Mg (NО3)2 + N-3H4NO3 +3Н2О

Типы ОВр

Составление уравнений ОВр

Метод электронного баланса
Основан на сравнении СО атомов в исходных и конечных веществах
– окислитель, – восстановитель

Электронно-ионный метод (метод полуреакций)
Овр в кислой среде
1. Определяем элементы, изменяющие СО
2. Определяем реально существующие в условиях реакции частицы (в виде полуреакций):
3. Уравниваем число атомов:

Овр в кислой среде
4. Уравниваем заряды частиц:
восстановление
окисление
5. Определяем коэффициенты:
6. Суммируем с учетом коэффициентов:
7. Сокращаем подобные члены:
8. Уравнение в молекулярной форме:

Овр в нейтральной среде
1. Определяем элементы, изменяющие СО
2. Определяем реальные частицы
3. Уравниваем число атомов

Овр в нейтральной среде
4. Уравниваем суммарное число зарядов
5. Подбираем коэффициенты
6. Складываем уравнения полуреакций
= 30 H2O + 18 H+

Овр в нейтральной среде
7. Сокращаем подобные члены
8. Уравнение в молекулярной форме
9. Проверяем количество атомов кислорода
О: 24 = 24
10. Определяем окислитель, восстановитель
– окислитель, Р – восстановитель

Овр в щелочной среде
окисление
восстановление

Овр в щелочной среде

Условие самопроизвольного протекания реакций
Направление протекания ОВр
F – постоянная Фарадея, 96500 Кл/моль
Е – электродвижущая сила
n – число электронов, участвующих в окислительно-восстановительном процессе
– стандартный электродный потенциал окислителя
– стандартный электродный потенциал восстановителя

Направление протекания ОВр
MnO2 + 4HCl = MnCl2 + CI2 + 2H2O
Возможна ли в стандартный условиях Овр?
окислитель
восстано-витель
Табличные значения

Направление протекания ОВр
В стандартных условиях окисление НСl оксидом марганца (IV) термодинамически невозможно

Реакция фотосинтеза у растений и процессы дыхания у животных и человека.
Процессы горения топлива, протекающие в топках котлов тепловых электростанций и в двигателях внутреннего сгорания.
Получение металлов, органических и неорганических соединений.
Очистка различных веществ, природных и сточных вод, газовых выбросов электростанций и заводов и т. п.
Получение металлических покрытий на поверхностях металлических и неметаллических изделий.
Роль Овр в природе и технике

Химическое никелирование
используется в
электронной и вычислительной технике
радиотехнике и автоматике
электротехнике для получения печатных схем
нанесения покрытий на поверхностях диэлектриков и полупроводников
при изготовлении микросхем
Химическим способом получают также покрытия серебром, медью и палладием

1. Любая окислительно-восстановительная реакция состоит из процессов окисления и восстановления.
2. В химических окислительно-восстановительных реакциях окисление и восстановление взаимосвязаны: происходит переход электронов от восстановителя к окислителю.
3. Окислительно-восстановительные реакции играют важную роль в природе и технике.
Выводы