Методическая разработка на тему: "Главные схемы окислительно- восстановительных переходов." 11 класс

1) Химические реакции, в результате которых происходит изменение степеней окисления атомов химических элементов или ионов, образующих реагирующие вещества, называют ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫМИ РЕАКЦИЯМИ.

В окислительно-восстановительных реакциях электроны не уходят из сферы реакции, а передаются от одного элемента к другому.

Вещества, участвующие в окислительно-восстановительных реакциях, и у которых изменились степени окисления, являются либо окислителями, либо восстановителями.

ОКИСЛИТЕЛИ - это атомы, ионы или молекулы, которые принимают электроны.
ВОССТАНОВИТЕЛИ - это атомы, ионы или молекулы, которые отдают электроны.

Окислители:

1) вещества (оксиды, кислоты, соли) с максимально положительной степенью окисления входящего в них элемента.

Например: кислоты – HNO₃, H₂SO₄, HClO₄, H₂Cr₂O₇;

соли – KСlO₄, KClO₃, KNO₃, KMnO₄, K₂Cr₂O₇;

оксиды –PbO₂, Mn₂O₇, CrO₃, N₂O₅

2) Самые активные неметаллы – фтор, кислород, озон

Восстановители:

1) Bсе металлы (они могут только отдавать электроны);

2) Bещества с минимально возможной (отрицательной) степенью окисления неметалла.

Например: водородные соединения – РН₃, HI, HBr, H₂S;

соли – KI, NaBr, K₂S.

Все остальные вещества в зависимости от условий могут быть как окислителями, так и восстановителями: например, Н₂О₂, KNO₂, SO₂, простые вещества-неметаллы (кроме фтора и кислорода) могут как принимать, так и отдавать электроны.

3) Процессы окисления и восстановления

В окислительно-восстановительной реакции различают два процесса:

окисление – процесс, в котором восстановитель отдает электроны;

восстановление – процесс, в котором окислитель принимает электроны.

Запомните: окислитель восстанавливается! восстановитель окисляется!

4) Что такое электронный баланс?

Уравнения окислительно-восстановительных реакций составляют, пользуясь методом ЭЛЕКТРОННОГО БАЛАНСА: число отданных и принятых электронов должно быть одинаково.

Пример: Н N⁺⁵O₃ + C⁰ 

Азотная кислота – типичный окислитель. Она восстанавливается до N⁺⁴O₂, углерод в этой реакции будет восстановителем, окислится до С⁺⁴О₂.

HN⁺⁵O₃ + C⁰  С⁺⁴О₂ + N⁺⁴O₂+ Н₂О

Составляем электронный баланс:

N⁺⁵ + 1е  N⁺⁴ 4 – окислитель

C⁰ – 4 е  С⁺⁴ 1 – восстановитель

Таким образом, в уравнении реакции перед оксидом азота и азотной кислотой должен стоять коэффициент 4, а перед углеродом и углекислым газом – 1. Остаётся уравнять воду.

4HNO₃ + C à СО₂ + 4NO₂+ 2Н₂О

Главные схемы окислительно-восстановительных переходов

Во что переходят восстановители в реакциях с KMnO₄ или K₂Cr₂O₇?

а) S^2-, I^-, Br^-, Cl^-  переходят в Э⁰

б) Р^-3, As^-3  +5

в) N⁺³,S⁺⁴, P⁺³, и т.п.  в высшую степень окисления

(соль или кислота)

Примеры реакций:

2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 3H₂SO_{4(кислая среда)}  2MnSO₄ + 5O₂ + K₂SO₄ + 8H₂O

K₂Cr₂O₇ + 3KNO₂ + 4H₂SO_{4(кислая среда)}  Cr₂(SO₄)₃ + 3KNO₃ + K₂SO₄ + 4H₂O

Разложение нитратов (по ряду активности металлов!).

*оксид металла в наиболее устойчивой степени окисления.

*Пассивация – металлы не реагируют с конц. кислотой без нагревания из-за наличия плотной оксидной плёнки

** Магний и кальций с кислотой любой концентрации восстанавливают её до N₂O!

* сульфат металла В НАИМЕНЬШЕЙ степени окисления

**Пассивация – металлы не реагируют с конц. кислотой без нагревания из-за наличия плотной оксидной плёнки.

*** Сероводород получается при взаимодействии щелочных металлов.

Вещества с двойственной природой:

Пероксид водорода:

Н₂О₂ + окислитель  O₂

+ восстановитель  Н₂О или ОН^-

Нитриты щелочных металлов и аммония:

КNO₂ + окислитель  KNO₃

+ восстановитель  NO

Примеры реакций:

H₂O₂ + 2KI + H₂SO₄  I₂ + K₂SO₄ + 2H₂O (пероксид – окислитель)

5H₂O₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄  5O₂ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O (пероксид – восстановитель)

KNO₂ + H₂O₂  KNO₃ + H₂O (нитрит – восстановитель)

2KNO₂ + 2KI + 2H₂SO₄  2NO + I₂ + 2K₂SO₄ + 2H₂O (нитрит – окислитель)

Реакции диспропорционирования - реакции, в которых один и тот же элемент и отдает и принимает электроны.

Например, в реакции: Cl₂⁰+ KOH  KCl^-1 + KCl⁺⁵O₃ + H₂O – простое вещество хлор Cl₂⁰ и принимает электроны, переходя в -1 , и отдает, переходя в устойчивую степень окисления +5

Диспропорционирование неметаллов – серы, фосфора, галогенов (кроме фтора)

Диспропорционирование оксида азота (IV) и солей