Лекция 8 Окислительно-восстановительные реакции Cтепень окисления

Лекция № 8 Окислительно-восстановительные реакции

Cтепень окисления (CO) Что такое CО? Обозначение CO: +I +VI -II K 2 Cr 2 O 7 или +1 +6 -2 K 2 Cr 2 O 7 Обозначение заряда: Fe 3+ S 2 -

Основные правила определения CO 0 1. N 2 2. Mg 2+ 3. 0 0 Me P 4 0 S 8 Mg+II N N S 2 - S-II Металлы всегда имеют положительную степень окисления (кроме простых веществ). СO металлов главных подгрупп равна номеру группы +I KCl +I Fr. OH +II Ca. SO 4 Sr(OH)2 СО металлов побочных подгрупп: +II Cr. O +III Al. Cl 3 +III +VI Cr 2 O 3 Cr. O 3

-I 4. F 5. H (+I), но: Li. H-I, Ca. H 2 -I 6. Na. F, HF, … -I O (-II), но: H 2 O 2, OF 2 • • H ( O O ) H 7. +II O O Максимальная, минимальная, промежуточная СО Сl: max (+VII), min (-I), промежут. (0, +III, +V) 8. Дробная СО: 8/3 Fe 3 O 4

В сложных соединениях +V KNO 3 +VI Сr 2 O 72+V Li. Nb. O 3 углерод С CO азота: 1+х-6=0 CO хрома: 2 х - 14 = -2 х = +5 х=+6 +VI U 2 O 72 -IV 0 +II CH 4 C CO +IV CO 2 H 2 CO 3 Na 2 CO 3

Что такое ОВР? K 2 SO 3 + H 2 O KHSO 3 + KOH IV -I VI -II K 2 SO 3 + H 2 O 2 = K 2 SO 4 + H 2 O Об окислителях и восстановителях Процессы окисления и восстановления На окислителе идет процесс восстановления Cl 2 + 2 е = 2 Сl- Fe 3+ + 1 e = Fe 2+ На восстановителе идет процесс окисления Fe 2+ - 1 e = Fe 3+ 2 Cl- - 2 e = Cl 2

Шкала степени окисления -4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 Окисление (на окислителе) Восстановление (на восстановителе)

+IV -I +VI -II K 2 SO 3 + H 2 O 2 = K 2 SO 4 + H 2 O K 2 SO 3 - вещество-восстановитель SO 32 - - ион-восстановитель SIV - атом-восстановитель H 2 O 2 – вещество-окислитель О 22 - -ион-окислитель

Важнейшие окислители и восстановители Окислители: +VII F 2, Cl 2, Br 2, О 2 (при повышенных т-рах) +VI +IV +V KMn. O 4, K 2 Cr 2 O 7, Pb. O 2, HNO 3, Катионы металлов более высокой CO: Fe 3+, Au 3+, Sn 4+ Восстановители: -II -I +II Na, Ca, Zn, Al, H 2, C, +II -III Na 2 S, KI, Sn. Cl 2, Fe(NO 3)2, NH 3, … -I +IV +III Вещества с двойственной природой: H O , SO , KNO , 2 2 -I H 2 O 2 + KI+ I окислитель -I -II H 2 SO 4 = H 2 O + I 2 + K 2 SO 4 0 H 2 O 2 + KMn. O 4 + H 2 SO 4 = O 2 + Mn. SO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O восстановитель

Составление уравнений ОВР Главное в металлургии: M+z +ze M 0 Метод электронного баланса -II 0 -II IV -II Pb. S + O 2 = Pb. O + SO 2 O 20 + 4 e = 2 O-II 3 S-II - 6 e = SIV (T ~ 1000 C) 2 3 O 20 + 2 S-II =6 O-II +2 SIV 2 Pb. S + 3 O 2 = 2 Pb. O + 2 SO 2

Метод полуреакций VI IV III VI 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 Cr 2 O 72 - + 14 H+ + 6 е 2 Cr 3+ + 7 H 2 O 1 SO 32 - + H 2 O - 2 е SO 42 - + 2 H+ 3 Cr 2 O 72 - + 14 H+ + 3 SO 32 - + 3 H 2 O 2 Cr 3+ + 7 H 2 O + 3 SO 42 - + Cr 2 O 72 - + 8 H+ + 3 SO 32 - 2 Cr 3+ + 4 H 2 O + 3 SO 42 - 6 H+ K 2 Cr 2 O 7 + 3 K 2 SO 3 + 4 H 2 SO 4 = Cr 2(SO 4)3 + 4 K 2 SO 4 + 4 H 2 O

О том, как составляются полуреакции для уравнивания ОВР в щелочной и нейтральной средах, смотрите на сайте кафедры «Дополнительные материалы» Лекции № 8 «ОВР»

Окислительно-восстановительный эквивалент Что такое эквивалент ? ОВЭ = Мr/z Z – число e Mr (KMn. O 4) = 158 p. H <7 =7 >7 OЭ(KMn. O 4) 158/5 158/3 158/1 Закон эквивалентов Nок Vок = Nвосст Vвосст n окислителя = n восстановителя

Дополнительные материалы Лекции № 8 «ОВР» Составление полуреакций для уравнивания ОВР в щелочной и нейтральной средах

Лекция № 12 ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Метод полуреакций для ОВР, протекающих в щелочной среде

Метод полуреакций, протекающих в нейтральной среде

Электрохимический ряд напряжений металлов 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 Металлы расположены в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов

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 + Cu. SO 4 → Fe. SO 4 + Cu ↓ Cu + 2 Ag. NO 3 → Cu(NO 3)2 + 2 Ag ↓ 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 → Fe. SO 4 + H 2 ↑; φ°Fe = -0, 44

4. Окислительно-восстановительные свойства металлов и их ионов в ряду напряжения металлов Li Cs Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Pb H 2 Cu Ag Hg Au Усиление восстановительной способности атомов Li+Ca 2+Na+Mg 2+Al 3+Zn 2+Fe 2+Ni 2+Pb 2+H+Cu 2+Ag+Hg 2+Au 3+ Усиление окислительной способности ионов