• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Складання рівнянь окисно-відновних реакцій

Класифікація окисно-відновних реакцій

Окисно-відновні реакції (ОВР) поділяють на три типи:

1. Міжмолекулярні ОВР — це реакції, у яких окисник і відновник перебувають у різних речовинах.

П р и к л а д. У реакції Сu + Нg(NO₃)₂ = Сu(NO₃)₂ + Нg проста речовина мідь є відновником, а складна речовина меркурій нітрат Нg(NO₃)₂ — окисником. Мідь і меркурій нітрат — різні речовини.

2. Внутрішньомолекулярні ОВР — це реакції, у яких окисник і відновник перебувають у тій самій речовині.

П р и к л а д. У реакції 2КСlO₃ = 2КСl + 3O₂ атоми Сl⁺⁵ є окисниками, йони О²ˉ відновниками. Атоми Сl⁺⁵ і О²ˉ входять до складу однієї речовини КСlO₃.

3. ОВР диспропорціювання — це реакції, у яких окисником і відновником є атоми того самого елемента.

П р и к л а д. У реакції 3HNO₃ = НNO₂ + Н₂O вихідна речовина — нітритна кислота НNO₂ — містить атом Нітрогену з проміжним ступенем окиснення +3. У результаті реакції утворюються складні речовини, одна з яких містить атоми Нітрогену з більш високим ступенем окиснення (+5) — нітратна кислота, а інша з більш низьким ступенем окиснення (+2) — нітроген оксид. Атом Нітрогену зі ступенем окиснення +3 одночасно є і відновником, і окисником.

При складанні рівнянь ОВР застосовуються два методи — метод електронного балансу і метод йонно-електронний (метод напівреакцій).

За допомогою методу електронного балансу розрахунок кількостей прийнятих і відданих електронів здійснюється відповідно до значень ступенів окиснення атомів до і після реакції. Послідовність дій при цьому методі така:

1. Скласти схему реакції із зазначенням вихідних речовин і продуктів реакції.

2. Визначити ступінь окиснення атомів у речовинах правої і лівої частин схеми; зазначити атоми, ступінь окиснення яких змінюється.

3. Скласти рівняння процесів окиснення і відновлення; знайти баланс кількості електронів, відданих при окисненні і прийнятих при відновленні, шляхом уведення множників, що визначають з найменшого кратного для коефіцієнтів у процесах окиснення і відновлення.

4. Розставити отримані окисно-відновні коефіцієнти в схемі реакції.

5. Розставити відсутні коефіцієнти перед формулами всіх речовин у лівій і пра­вій частинах рівняння і перевірити матеріальний баланс рівняння.

П р и к л а д. Складання рівняння окисно-відновної ре­акції магнію з розведеною нітратною кислотою.

1. Записуємо схему реакції:

Мg + НNO₃ → Мg(NO₃)₂ + N₂O + Н₂O.

2. Знаходимо окисник і відновник:

0 +5 -2 +1

Мg + НNO₃ → Мg(NO₃)₂ + N₂O + Н₂O.

Мg — відновник, НNO₃ — окисник.

3. Складаємо рівняння електронного балансу:

Відновник Мgº – 2еˉ = Мg⁺² 4 – окиснення

Окисник 2N⁺⁵ + 8еˉ = 2N⁺¹ 1 – відновлення

Для напівреакції окиснення коефіцієнтом є чотири, а для напівреакції відновлення — одиниця.

4Мg + 2N⁺⁵ → 4Мg⁺² + 2N⁺¹.

4. Розставляємо отримані коефіцієнти в схемі реакції:

4Мg + НNO₃ → 4Мg(NO₃)₂ + N₂O + Н₂O.

5. Складаємо рівняння реакції:

4Мg + 10НNO₃ → 4Мg(NO₃)₂ + N₂O + 5Н₂O.

Метод йонно-електронний (метод напівреакцій). Цей метод грунтується на складанні йонних рівнянь для процесу окиснення і відновлення з наступним підсумовуванням їх у загальне рівняння. Послідовність дій при цьому методі така:

1. Визначити ступінь окиснення атомів у схемі реакції.

2. Скласти йонну схему реакції.

3. Записати йонні рівняння напівреакцій окиснення і відновлення, зрівняти в лівій і правій частинах рівнянь кількість атомів кожного елемента, додаючи для балансу відповідні речовини і продукти дисоціації молекул води.

4. Підсумувати рівняння обох напівреакцій з урахуванням електронного балансу.

5. Записати рівняння реакції, використовуючи коефіцієнти електронного балансу.

П р и к л а д. Рівняння окисно-відновної реакції між натрій сульфітом Nа₂SO₃ і калій перманганатом КМnO₄ у кислому середовищі Н₂SO₄ складаємо в такий спосіб:

1. Визначаємо ступінь окиснення атомів у схемі реакції:

+4 +7 +6 +2

Nа₂SO₃ + КМnO₄ + Н₂SO₄ → Na₂SO₄ + МnSO₄ + К₂SO₄ + Н₂O.

2. Складаємо йонну схему реакції:

SO₃²ˉ + МnO₄ˉ + Н⁺ → SO₄^2ˉ + Мn²⁺.

3. Записуємо рівняння напівреакцій окиснення й відновлення і вирівнюємо число атомів кожного елемента, додаючи для балансу атомів відповідні речовини.

SO₃²ˉ – 2еˉ + Н₂О = SO₄^2ˉ + 2Н⁺ 5 – окиснення

МnО₄ˉ + 5еˉ + 8Н⁺ = Мn²⁺ + 4Н₂O 2 – відновлення

Рівняння напівреакції окиснення має такий йонно-електронний вигляд:

5SO₃²ˉ – 10еˉ + 5Н₂O = 5SO₄^2ˉ + 10Н⁺

Рівняння напівреакції відновлення має такий йонно-електронний вигляд:

2МnО₄ˉ+ 10еˉ + 16Н⁺ = 2Мn²⁺ + 8Н₂O.

4. Підсумовуємо рівняння обох напівреакцій:

5SO₃²ˉ – 10еˉ + 5Н₂О = 5SO₄^2ˉ + 10Н⁺

2МnО₄ˉ + 10еˉ + 16Н⁺ = 2Мn²⁺ + 8Н₂O

_______________________________________________________________________

5SO₃²ˉ + 2МnО₄ˉ + 6Н⁺ = 5SO₄^2ˉ + 2Мn²⁺ + 3Н₂O

5. Записуємо рівняння реакції:

5Nа₂SO₃ + 2КМnO₄ + 3Н₂SO₄ → 5Na₂SO₄ + 2МnSO₄ + К₂SO₄ + 3Н₂O.

Складання рівнянь окисно-відновних реакцій за допомогою методу напівреакцій приводить до того самого результату, що і метод електронного балансу. Перевага методу напівреакцій порівняно з методом електронного балансу в тому, що в ньому застосовуються не гіпотетичні, а реально існуючі йони. У розчині немає йонів Мn⁺⁷, Сг⁺⁶, S⁺⁶, а є йони МnO⁴ˉ, СгО₄²ˉ, Сr₂O₇²ˉ, SO₄^2ˉ. При цьому методі виявляється роль середовища як активного учасника всього процесу. При використанні методу напів реакцій не треба знати всі продукти реакції, вони з’являються в рівнянні реакції при виведенні його. Однак метод електронного балансу менш трудомісткий, і він часто використовується для визначення коефіцієнтів хімічного рівняння, коли всі учасники реакції визначені.

Окисно-відновні реакції — найрозповсюдженіші в природі і техніці. Вони є основою життєдіяльності: фотосинтезу, дихання, обміну речовин. їх можна спостерігати при згорянні палива, при електролізі, у процесах корозії металів. Окисно-відновні реакції є основою металургійних процесів. З їхньою допомогою одержують багато яких хімічних речовин. Завдяки цим реакціям відбувається перетворення хімічної енергії на електричну в гальванічних елементах і акумуляторах.

Запитання і завдання для контролю і самоконтролю знань

1. Які реакції називаються окисно-відновними?

2. Розкрийте умови і характер перебігу окисно-відновного процесу.

3. Як залежить перебіг окисно-відновного процесу від реакції середовища? Наведіть приклади.

4. Перелічіть типи окисно-відновних реакцій.

5. Які речовини в окисно-відновних реакціях називаються відновниками, а які – окисниками? Назвіть найголовніші відновники й окисники.

6. Розкрийте роль окисно-відновних реакції в природі і техніці.

7. Визначте ступінь окиснення Сr в таких сполуках: К₂СrО₄, Сr₂О₃, Fе(СrО₂)₂, К₂Сr₂О₇, Сr₂(SО₄)₃.

8. Вкажіть, які з приведених процесів являють собою окиснення, а які – відновлення: S → SO; S → S; Sn → Sn; К → К⁺; Вr₂ → 2Вr; 2Н⁺ → Н₂; Н₂ → 2Нˉ; Сlˉ→ СlО; V²⁺ → VO³ˉ; IО→ I₂ ; МnО→ МnО.

Лекція4.4. ЕЛЕКТРОХІМІЧНІ ПРОЦЕСИ

План

Читайте також:

1. II. Вимоги до складання паспорта бюджетної програми
2. Аналогія величин і рівнянь поступального і обертального руху. Кінетична енергія обертання тіла
3. Бюджетні запити: їх суть, необхідність складання та аналіз
4. ВИБІР ТЕМИ КУРСОВОЇ РОБОТИ І СКЛАДАННЯ ПЛАНУ
5. Вибір типу обмотки і складання схеми.
6. Вибір типу обмотки і складання схеми.
7. Виділення мікротем у власному висловлюванні. Складання плану
8. Визначення коефіцієнтів рівнянь лінійної регресії для багатофакторної задачі
9. Визначення опорних реакцій трьохшарнірної арки
10. Визначення реакцій балки
11. Визначення реакцій в’язей
12. Визначення термінів та мета складання Звіту про рух грошових коштів

Переглядів: 6258