Окислительновосстановительные процессы

Окислительно-восстановительные реакции
Окислительно-восстановительные реакции представляют собой два взаимосвязанных процесса – процесса окисления и процесса восстановления.

Процесс окисления
Процесс окисления – это процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом; при этом степень окисления увеличивается, а вещество является восстановителем:
Н20– 2ē 2H+ процесс окисления,
Fe+2 – ē Fe+3 процесс окисления,
2J–1 – 2ē J0 процесс окисления.

Процесс восстановления
Процесс восстановления – это процесс присоединения электронов, при этом степень окисления уменьшается, а вещество является окислителем:
О2 + 4ē 2O–2 процесс восстановления,
Mn+7+ 5ē Mn+2процесс восстановления,
Cu+2 +2ē Cu0 процесс восстановления.

Окислитель – вещество, которое принимает электроны и при этом восстанавливается (степень окисления элемента понижается).
Восстановитель – вещество, которое отдает электроны и при этом окисляется (степень окисления элемента повышается).

Основные правила метода полуреакций в ОВР
В ОВР рассматривается совокупность двух полуреакций – окисления и восстановления.
2) Формулы окислителя, восстановителя и продуктов их превращения записываются в виде формул частиц (ионо или молекул), реально существующих в водном растворе с учетом характера среды.

3) В процессах окисления и восстановления могут принимать участие молекулы Н2О, ионы Н+ или ОН-, в заввисимости от характера среды. При этом надо учитывать следующее:
а) если исходная молекулы или ион содержит больше атомов кислорода, чем продукт его превращения, то каждый атом кислорода связывается:
В кислой среде с 2Н+, образуя молекулу Н2О:
NO3- + 4H+→ NO + 2Н2О
В нейтральной и щелочной средах с молекулой Н2О, образуя 2ОН-:
NO3- + 6H2О → NН3 + 9ОН-
б) если исходная молекула или ион содержит меньше атомов кислорода, чем продукт его превращения, то недостаток каждого атома кислорода восполняется:
В кислой и нейтральных средах за счет молекулы Н2О с выделением 2Н+:
I2 + 6H2O → 2IO3- + 12H+
В щелочной среде за счет 2ОН- с образованием молекулы Н2О:
I2 + 12H2O → 2IO3- + 6H2О

В щелочной среде за счет 2ОН- с образованием молекулы Н2О:
I2 + 12H2O → 2IO3- + 6H2О
4) Суммарные заряды левой и правой частей уравнения полуреакции должны быть одинаковы, что достигается путем прибавления или отнятия электронов (е-):
NO3- + 4H+ +3е-→ NO + 2Н2О
I2 + 6H2O → 2IO3- + 12H+
5) Составляется общее ионно-молекулярное уравнение ОВР путем суммирования полученных уравнений с учетом найденных для них коэффициентов.
6) Коэффициенты из ионно-молекулярного уравнения переносятся в полное уравнение реакции.
7) Необходимо убедиться, что число атомов каждого элементы одинаково в левой и правой частях уравнения реакции.

метод электронного баланса
Существуют два метода составления уравнений окислительно-восстановительных реакций –
метод электронного баланса
и электронно-ионный метод (метод полуреакций).

Алгоритм метода электронного баланса
При составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса следует придерживаться определенного порядка действий.

Шаг 1
Записываем схему реакции (указываем реагенты и продукты реакции):
KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4
→ MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O

Шаг 2
Определяем степени окисления у атомов элементов, изменяющих ее величину:
KMn+7O4 + Na2S+4O3 + H2SO4 →
Mn+2SO4 + Na2S+6O4 + K2SO4 + H2O.

Шаг 3
Составляем схему электронного баланса. Для этого записываем химические знаки элементов, атомы которых изменяют степень окисления, и определяем, сколько электронов отдают или присоединяют соответствующие атомы или ионы.
S+4 – 2 e- → S+6
Mn+7 + 5 e- → Mn+2

Шаг 4
Указываем процессы
окисления и восстановления,
окислитель и восстановитель.
S+4 – 2 e- → S+6 процесс окисления, восстановитель
Mn+7 + 5 e- → Mn+2 процесс восстановления, окислитель

Шаг 5
Уравниваем количество отданных и принятых электронов и, таким образом, определяем коэффициенты при восстановителе и окислителе (в данном случае они соответственно равны 5 и 2):
5I S+4 – 2 e- → S+6 процесс окисления, восстановитель
2IMn+7 + 5 e- → Mn+2процесс восстановления, окислитель

Шаг 6
Далее остальные элементы уравниваем обычным путем: 2KMnO4 +5Na2SO3 + 8H2SO4 =
2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 8H2O
Шаг 7
Если водород и кислород не меняют своих степеней окисления, то их количество подсчитывают в последнюю очередь и добавляют нужное количество молекул воды в левую или правую часть уравнения.

Рассмотрим метод электронного баланса для уравнения реакции Р + О2 → Р2О5
Р0 - 5е- → Р+5 окисление
восстановитель
О20 +4е- →2О-2 восстановление
окислитель
Далее необходимо перенести коэффициенты в исходную схему, преобразуя её в уравнение реакции.
4Р + 5О2 → 2Р2О5

Рассмотрим метод электронного баланса для уравнения реакции
KMnO4 +HCl → KCl + MnCl2 +Cl2 +H2O
Mn+7 + 5е- → Mn+2 2
2Cl-1 - 2е- → Cl20 10 5
Перенести коэффициенты в исходную схему, преобразуя её в уравнение реакции:
2KMnO4 +HCl → KCl +2MnCl2 +5Cl2 +H2O

Перед формулой HCl коэффициент пока не поставлен, т.к не все ионы Cl-1 участвовали в окислительно- восстановительном процессе, часть из них принимала участие в образовании солей. Поэтому требуется уравнять число атомов элементов, не участвующих в окислительно-восстановительном процессе (К, Н, частично Cl). Получаем уравнение:
2KMnO4 +16HCl →2KCl +2MnCl2 +5Cl2 +8H2O

Задание 1: Запишите определения на выданных листочках
ОВР – это....
Степень окисления – это...
Окислитель – это...
Восстановление – это....
Восстановитель – это....
Окисление – это.....

Проверяем

Задание : поиграть в «крестики-нолики». Покажите выигрышный путь, который составляют:
А) схемы процессов окисления;
Б) схемы процессов восстановления.
Укажите над стрелками число отданных (принятых) электронов.

Вывод по теме урока

Домашнее задание
А) Подчернуть схемы, показывающие процесс окисления:
a) S0→S-2 c) S0→S+4
b) S+4→ S+6 d) S+6→S0
Б) Подчернуть схемы, показывающие процесс восстановления:
a) N0→N-3 c) N+3→N+5
b) N+2→ N+4 d) N+5→N0