ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ.

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 14Следующая ⇒

Окислительно-восстановительными называются реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ. Под степенью окисления понимают тот условный заряд атома, который вычисляется исходя из предположения, что молекула состоит только из ионов. Окисление и восстановление – это единный, взаимосвязанный процесс. Окисление приводит к повышению степени окисления восстановителя, восстановление к её понижению окислителя

Для составления уравнений окислительно-восстановительных реакций можно использовать два способа подбора коэффициентов. 1. Метод электронного баланса позволяет подобрать коэффициенты только перед молекулами окислителя и восстановителя. 2. Метод электронно-ионного баланса (метод полуреакций) позволяет использовать представление об электролитической диссоциации. Участники процесса записываются в ионно-молекулярной форме. Метод применим, если реакции протекают в водном растворе. Вещества диссоциируют на ионы, реальность существования которых может быть обнаружена в растворе. В этом случае учитывают процесс диссоциации воды Н₂О ↔ Н⁺+ ОН⁻и используют в качестве компонента реакции молекулы Н₂О и ионы Н⁺ и ОН⁻.

Пример 1.На основании электронно-ионного метода подобрать коэффициенты и вычислить молярную массу эквивалента восстановителя в реакции:

KMnO₄ +Na₂SO₃ +H₂SO₄→ MnSO₄ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Решение. 1. Это уравнение необходимо записать в ионном виде, учитывая, только те ионы, которые изменили свой первоначальный вид

MnO₄⁻ +SO₃²⁻+2H⁺ → Mn²⁺ + SO₄²⁻ + H₂O

В рассматриваемом примере, анион SO₃²⁻ окисляется в анион SO₄²⁻. Кислород, необходимый для превращения SO₃²⁻ в SO₄²⁻ берется из воды. При этом образуется избыток ионов водорода (Н⁺)

SO₃^2−-+ H₂O → SO₄²⁻ + 2H⁺

Так как суммы зарядов в левой и правой части уравнения должны равняться друг другу, то из левой части уравнения следует вычесть два электрона. Электронно-ионное уравнение для процесса окисления будет иметь вид

SO₃²⁻+ H₂O - 2ē → SO₄²⁻ + 2H⁺ (1)

Соответственно для процесса восстановления

MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5 ē → Mn²⁺ + 4H₂O. (2)

Ионы водорода нужны для связывания в воду освобождающегося кислорода при переходе иона MnO₄⁻ в ион Mn²⁺ . Умножая члены первого уравнения на 5, второго на 2 и складывая их, получим уравнение данной реакции в ионно-молекулярном виде

5│SO₃²⁻+ H₂O - 2ē → SO₄²⁻ + 2H⁺

2│MnO₄⁻ +8H⁺ + 5 ē → Mn²⁺ + 4H₂O

-------------------------------------------------

5 SO₃^2- +2 MnO₄^- + 6Н⁺ → 5 SO₄^2- + 2 Mn²⁺ + 3H₂O

От которого легко перейти к молекулярному:

2KMnO₄ +5Na₂SO₃ +3H₂SO₄→ 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

2. Восстановителем в этой реакции является сульфит натрия, молярную массу эквивалента которого вычислим по формуле: М_Э(Na₂SO₃) = М(Na₂SO₃) / nē (число электронов отданных 1 моль восстановителя). М(Na₂SO₃) = 126 г/моль, отсюда

М_Э(Na₂SO₃) = 126 / 2 = 63 г/моль.

Пример 2.Установить направление возможного протекания реакции:

2NaBr +PbO₂ + 4HNO₃∙∙∙ Pb(NO₃)₂ + Br₂ +2NaNO₃ + 2H₂O.

Решение. Запишем уравнение реакции в ионно-молекулярной форме:

2Br⁻+ PbO₂ + 4H⁺ → Pb²⁺ + Br₂ + 2H₂O.

По таблице / Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.:Химия,1978.-447с./ находим значения стандартных (нормальных) электродных потенциалов электрохимических систем, участвующих в реакции:

2Вr⁻ −2ē →Br₂, E⁰₁= −1,065В;

PbO₂ + 4H⁺+2ē → Pb²⁺ + 2H₂O, Е⁰₂= 1,449В.

ЭДС = Е⁰ок – Е⁰восст = 1,449 – (−1,065) = 2,514В.

Окислителем всегда служит система с более высоким значением электродного потенциала. Поскольку здесь Е⁰₂ значительно больше, чем Е⁰₁, то практически при любых концентрациях взаимодействующих веществ бромид ион будет служить восстановителем, а оксид свинца (IV) - окислителем. Реакция будет протекать слева направо, т.к. ЭДС реакции больше нуля.

Лабораторная работа № 7

Окислительно-восстановительные реакции

Опыт 1. Влияние среды на характер восстановления перманганата калия.

Выполнение работы.В три пробирки внести по 4 капли раствора перманганата калия (KMnO₄). В 1-ю пробирку добавить 2 капли 2 н раствора серной кислоты (H₂SO₄), во 2-ю пробирку – 2 капли дистиллированной воды, в 3-ю 2 капли 2 н раствора щелочи (NaOH). В каждую пробирку внести на кончике микрошпателя несколько кристалликов сульфита натрия (Na₂SO₃) и тщательно перемешать растворы до полного растворения соли. Отметить изменение окраски растворов во всех пробирках. В пробирках протекают следующие реакции:

1. KMnO₄ + Na₂SO₃+H₂SO₄ → MnSO₄+ Na₂SO₄+ K₂SO₄+H₂O;

2. KMnO₄ + Na₂SO₃+ H₂O →MnO₂ + Na₂SO₄ +KOH;

3. KMnO₄ + Na₂SO₃ +NaOH → K₂MnO₄ + Na₂MnO₄ + Na₂SO₄+H₂O.

Запись данных опыта.Написать уравнения реакций восстановления перманганата калия сульфитом натрия в кислой, нейтральной и щелочной средах. Коэффициенты подобрать методом электронно-ионного баланса. При этом учесть, что соединения марганца в различных степенях его окисления имеют характерные окраски: Mn²⁺- слабо-розовую окраску, а при малой концентрации практически бесцветен, MnO₂ (диоксид марганца) и гидроксид марганца являются трудно растворимыми веществами бурого цвета, MnO₄²⁻(манганат-ион) – зеленую окраску.

До какой степени окисления восстанавливается перманганат калия в растворах, имеющих рН< 7, рН = 7, рН >7? Вычислите молярную массу эквивалента KMnO₄в каждом из этих случаев, зная, что М_Э = M (KMnO₄) / nē (число электронов принятых 1 моль окислителя).

Опыт 2. Окислительные и восстановительные свойства атомов р-элементов в промежуточных степенях окисления.

а) Соединения серы (+IV)в окислительно-восстановительных реакциях.

Выполнение работы.В 1-ю пробирку с раствором дихромата калия (K₂Cr₂O₇), во 2-ю с раствором сульфида натрия (Na₂S) внести по 1 капле 2 н раствора серной кислоты и на кончике шпателя несколько кристалликов сульфита натрия (Na₂SO₃). Как изменилась окраска раствора в 1-й пробирке? Почему помутнел раствор во 2-й пробирке? Окислителем или восстановителем может являться в химических реакциях K₂Cr₂O₇? Na₂S? Окислительные или восстановительные свойства проявляет Na₂SO₃?

Написать уравнения проведенных реакций. Коэффициенты подобрать методом полуреакций.

Дата добавления: 2018-05-30; просмотров: 360; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!