Решение задач по теме «Окислительно-восстановительные реакции»

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 7

Ионные реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления атомов в молекулах реагирующих веществ, называются окислительно-восстановительными реакциями. Типичный процесс окисления-восстановления наглядно можно наблюдать в следующем эксперименте.

Если слить подкисленные эквимолярные растворы перманганата калия, имеющего красно-фиолетовую окраску, и нитрита натрия, то через некоторое время реакционная смесь обесцвечивается. Качественный анализ образовавшейся смеси показывает, что в ней содержится ничтожно мало ионов NO₂^- и МпО₄^- и значительное количество ионов NO₃^- и Mn²⁺ . Очевидно, произошло превращение

NO₂^- , МпО₄^- ® NO₃^- , Mn²⁺.

В отдельности растворенные перманганат калия и нитрит натрия могут храниться долгое время без изменения, следовательно, наблюдаемая реакция обусловлена двумя взаимосвязанными переходами, в результате которых изменяется степень окисления (валентное состояние) азота и марганца:

NO₂^- ® NO₃^- ; МпО₄^- ® Mn²⁺.

Первый переход представляет собой реакцию окисления, второй—реакцию восстановления.

Для составления уравнения окислительно-восстановительной реакции, протекающей в водном растворе, удобно использовать метод электронно-ионного баланса. Этот метод рассмотрен ниже на примере составления уравнения реакции между перманганатом калия и нитритом калия в водном растворе.

Сначала составляют уравнение реакций окисления и восстановления. В схеме процесса окисления число атомов азота, входящих в ионы нитрита и нитрата, одно и то же, число атомов кислорода разное. Для уравнивания числа атомов кислорода в левую часть схемы этого перехода записывают молекулу воды (или ионы ОН^- для щелочной среды):

NO₂^- + Н₂О ® NO₃^-

Число атомов N и О в обеих частях этой схемы одинаково, а атомы водорода указаны только в левой части. Для уравнивания числа атомов водорода справа в схему приписывают недостающее их число в виде ионов водорода:

NO₂^- + Н₂О ® NO₃^-+2Н⁺.

В данной записи не выполняется равенство суммарных зарядов:

сумма зарядов слева (—1) не равна сумме зарядов справа (+1). С учетом правила сохранения зарядов ионное уравнение этого процесса должно быть записано так:

NO₂^- + Н₂О- 2е^- = NO₃^-+2Н⁺.

Аналогичные операции проводят при составлении ионного уравнения перехода перманганат-иона в двухвалентный ион марганца:

MnO₄^- ® Mn²⁺ + 4H₂O,

MnO₄^- + 8H⁺® Mn²⁺ + 4H₂O

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- = Mn²⁺ + 4H₂O

Разумеется, при составлении уравнений реакции их не следует переписывать несколько раз, а нужно последовательно дополнять недостающими ионами и молекулами и расставлять стехиометрические коэффициенты.

Таким образом получают уравнения двух процессов, одновременно протекающих в растворе:

NO₂^- + Н₂О- 2е^- = NO₃^-+2Н⁺.

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- = Mn²⁺ + 4H₂O

В первой реакции происходит присоединение электронов, это реакция восстановления, а ион MnO₄^- - окислитель. Во второй реакции происходит отдача электронов, это реакция окисления, а ион NО₂^- - восстановитель.

В общем уравнении окислительно-восстановительного процесса число принятых окислителем электронов должно равняться числу электронов, отданных восстановителем, поэтому умножают стехиометрические коэффициенты первого уравнения на 2, а второго — на 5 (чтобы получить наименьшее одинаковое число принятых и отданных электронов) и суммируют оба выражения:

5NO₂^- + 5Н₂О- 10е^- = 5NO₃^-+10Н⁺.

2MnO₄^- + 16H⁺ + 10e^- = 2Mn²⁺ + 8H₂O

5NO₂^- + 2MnO₄^- + 6H⁺ = 5NO₃^-+2Mn²⁺ + 3H₂O .

В левой части уравнения находятся ионы водорода, что говорит о необходимости проведения реакции в кислой среде. Если растворы были подкислены серной кислотой, то процесс описывается следующим молекулярным уравнением:

5KNО₂ + 2КМпО₄ + 3H₂SО₄ = 5КNO₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂О.

При составлении молекулярного уравнения требуется уравнять число катионов, входящих в состав солей.

Метод электронно-ионного баланса используется в основном для подбора стехиометрических коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций, протекающих в водных растворах. Этот метод имеет то преимущество, что при его применении необязательно знать степени окисления атомов, участвующих в реакции ионов.

Коэффициенты в уравнениях реакций, проходящих в газовом или кристаллическом состоянии, а также в водных растворах, можно подбирать методом электронного баланса. Разберем этот метод на примере составления уравнения реакции разложения хлората калия. Этот процесс протекает по схеме:

КСlO₃—КСl+KC1O₄.

В результате этого процесса хлор в состоянии С1⁵⁺ (в КСlO₃) Переходит в Cl^- (в КС1) и Cl⁷⁺ (в КС1O₄). Для нахождения стехиометрических коэффициентов подбирают множители, уравнивающие число отданных и принятых электронов:

Cl⁵⁺ +6е = Cl^- 1

Cl⁵⁺ - 2e = Cl⁷⁺ 3

4Cl⁵⁺ =Cl^- +3Cl⁷⁺

Следовательно, молекулярное уравнение окислительно-восстановительного процесса разложения хлората калия следует записать так:

4КСlO₃ = КС1 + ЗКСlO₄.

УГЛЕВОДОРОДЫ

Углеводородами называются соединения, состоящие из углерода и водорода. Углеводороды делятся на предельные и непредельные; предельные содержат только простые или ординарные связи между атомами углерода, непредельные содержат также и кратные связи – двойные или тройные. Любая простая связь атома углерода с другим атомом (в том числе и атомом углерода) является δ-связью; для нее характерно перекрывание электронных орбиталей вдоль линии, соединяющей центры взаимодействующих атомов. В образовании δ-связи со стороны атома углерода всегда участвует гибридная sp³-, sp²- или sp-орбиталь. Одна из кратных связей углеродного атома в различных соединениях также является δ-связью, другие связи образованы не гибридными, а р-орбиталями и называются π-связями. π-Связи образуются за счет перекрывания р-орбиталей по обе стороны линии, соединяющей центры атомов; они менее прочны, чем δ-связи, и более подвижны:

π-Связь в этилене расположена в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения δ-связей. В ацетилене имеющиеся две π-связи расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях:

Общая формула предельных углеводородов (алканов, парафинов) С_nН₂_n+2 Они образуют гомологический ряд, который часто называют рядом метана. Он является основой, из которой выводятся все остальные классы органических соединений.

При отнятии одного атома водорода от алкана получается радикал, называемый алкилом и обозначаемый R или Alk, который имеет общую формулу С_nН₂_n+1. Для алканов характерен суффикс-ан, для радикалов – -ил.

Алканы Алкилы

СН₄ метан метил СН₃—

С₂Н₆ этан этил С₂Н₅ —

СзН₈ пропан пропил С₃Н₇ —

С₄Н₁₀бутан бутил С₄Н₉ —

С₅Н₁₂ пентан пентил (амил) С₅Н₁₁ —

С₆Н₁₄ гексан гексил С₆Н₁₃ —

С₇Н₁₆ гептан гептил С₇Н₁₅—

C₈H₁₈ октан октилС₈Н₁₇ —

С₉Н₂₀ нонан нонил С₉Н₁₉—

С₁₀Н₂₂ декан децил С₁₀Н₂₁ —

C₁₁H₂₄ ундекан ундецил С₁₁Н₂₃ —

С₁₂Н₂₆ додекан додецил С₁₂Н₂₅

Автор программы Черемнова Т.В.

Доцент кафедры биологии и методики преподавания биологии

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 590; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 67

Мы поможем в написании ваших работ!