Контрольные работы, курсовые, дипломные, рефераты, а также подготовка докладов, чертежей, лабораторных работ, презентаций и еще много всего. Недорого и быстро.

Узнать больше...

Главная страница	Шпаргалки
Решение задач	Эксклюзивные фото по химии
Сочинения (более 4000)	Юмор из жизни учащихся
Вернуться в раздел "Учебные материалы"

Химия

Окислительно-восстановительные реакции

Все химические реакции можно разделить на два типа. К первому из них относятся реакции, протекающие без изменения степени окислении атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Например, в реакции обмена ни один элемент в результате реакции не изменяет степени окисления:
Н⁺¹N⁺⁵О^-2₃ + Na⁺¹O^-2H⁺¹ -> Na⁺¹N⁺⁵О^-2₃ + Н⁺¹₂О^-2

Ко второму типу относятся реакции, идущие с изменением степени окислеиия атомов реагирующих веществ. Например
2Н⁰₂ + О⁰ -> Н⁺¹₂О^-2
2К⁺¹Сl⁺⁵O^-2₃ -> 2К⁺¹Сl^-1 + 3O⁰₂

Реакции второго типа называются окислительно-восстановительными. Химические реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, называются окислительно-восстановительными. В окислительно-восстановительных реакциях всегда происходит присоединение или отдача электронов атомами элементов. Причем это единый взаимосвязанный процесс. Если атом, ион или молекула в процессе реакции отдают электроны, то они называются восстановителями, а сам процесс отдачи электронов — окислением. Например:
Al⁰ - 3e^- -> Al⁺³
Fe⁺² - 1e^- -> Fe⁺³

В процессе окисления восстановитель повышает свою степень окисления. Если атом, ион или молекула в процессе реакции принимают электроны, то они называются окислителями, а сам процесс присоединения электронов — восстановлением. Например:
S⁰ + 2e^- -> S^-2
N⁺⁵ + 1e^- -> N⁺⁴

В процессе восстановления окислитель понижает свою степень окисления. О способности того или иного вещества проявлять окислительные, восстановительные или двойственные (как окислительные, так и восстановительные) свойства можно судить по степени окисления атомов, входящих в состав соответствующих веществ. Атом того или иного элемента, находящийся в своей высшей степени окисления не может ее повысить (отдать электроны) и проявляет только окислительные свойства. Атом элемента в своей низшей степени окисления не может ее понизить (принять электроны) и проявляет только восстановительные свойства. Атом элемента, имеющий промежуточную степень окисления, может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Например, атомы металлов не могут присоединять электроны, они обладают только восстановительными свойствами. Поэтому металлы часто называют элементами-восстановителями. Для неметаллов более характерно присоединение электронов. Поэтому их часто называют элементами-окислителями. Наиболее сильный восстановитель — Франции (Fr) , а наиболее сильный окислитель — фтор (F). Процесс окисления всегда сопровождается процессом восстановления, и наоборот. Электроны не могут возникнуть ниоткуда и исчезнуть в никуда, поэтому: число электронов, отданных восстановителем, должно равняться числу электронов, присоединенных окислителем. Таким образом в процессе реакции будет соблюдаться электронный баланс. Это позволяет проводить подбор коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса. Взаимодействие алюминия с оксидами металлов происходит с образованием соответствующего свободного металла и оксида алюминия. Впервые этот метод восстановления металлов из их оксидов алюминием был применен русским ученым Бекетовым и получил название алюминотермии. Этот способ имеет большое практическое значение в промышленности для получения таких металлов, как хром, марганец, титан, вольфрам, а также неметалла — кремния. Разберем данные окислительно-восстановительные реакции на примере взаимодействия алюминия с оксидом хрома (III) Cr⁺³₂O₃ + Al⁰ –> Cr⁰ + Al⁺³₂O₃
Аl — восстановитель, так как отдает три электрона, повышая степень окисления от 0 до +3. Оксид хрома (III) — окислитель, так как содержит хром в степени окисления +3, который принимая три электрона, понижает степень окисления до 0. Повышение или понижение степени окисления атомов отражается в электронных уравнениях, составленных методом электронного баланса:

Учтя количества атомов в исходных соединениях и продуктах реакции (удвоили Cr⁰ и Al⁰), видим, что количество отданных и принятых электронов одинаково, следовательно, коэффициенты равны 1. Окончательное уравнение реакция:

Коэффициенты 2 (а не 1) перед алюминием и хромом ставятся потому, что они уже стоят в электронных уравнениях. Взаимодействие азотной кислоты с медью. Для азотной кислоты характерны исключительно окислительные свойства, так как азот имеет высшую степень окисления +5. Важнейшим химическим свойством азотной кислоты является взаимодействие почти со всеми металлами, при этом никогда не выделяется водород. Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с медью (слабый восстановитель) приводит к восстановлению ее до оксида азота (IV): 4NО + 5O₃ + Cu⁰ –> Сu⁺²(NО₃)₂ + 2N + 4O₂ + 2Н₂O
N⁺⁵ + 1e^- –> N⁺⁴ + 1e^- | 2 окислитель Cu⁰ – 2e^- –> Cu⁺² – 2e^- | 1 восстановитель

Коэффициент 4 (а не 2) перед азотной кислотой ставится потому, что учитываются еще две молекулы азотной кислоты, в которых азот, не изменяя степени окисления, образует молекулу нитрата меди (II). Взаимодействие разбавленной азотной кислоты с медью приводит к восстановлению ее до оксида азота (II): 8НN⁺³О₃ + ЗCu⁰ -> ЗСu(NO₃)₂ + 2N⁺⁴O + 4Н₂O
N⁺⁵ + 3e^- –> N⁺² + 3e^- | 2 окислитель Cu⁰ – 2e^- –> Cu⁺² – 2e^- | 3 восстановитель

При расстановке коэффициентов также учитывается количество азотной кислоты, пошедшее на образование трех молекул соли без изменения степени окисления.

Значение окислительно-восстановительных реакций. Они являются основой жизнедеятельности. С ними связаны процессы дыхания и обмена веществ в живых организмах, гниение и брожение, фотосинтез. Их можно наблюдать при сгорании топлива, в процессах коррозии металлов и при электролизе. Они лежат в основе металлургических процессов и круговорота элементов в природе. С их помощью получают многие ценные продукты (аммиак, щелочи, азотную, соляную, серную кислоты и т. д.). Благодаря окислительно-восстановительным реакциям происходит превращение химической энергии в электрическую в гальванических элементах и аккумуляторах. Они же лежат в основе мероприятий по охране природы.

 

 

 

 

 

Copyright © 2005-2013 Xenoid v2.0

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Химия: решение задач