Окислительно-восстановительные реакцииЛекция №12

к.х.н.

Авдонина

Людмила Михайловна

Кафедра общей и неорганической

химии

– условный заряд атома в

соединении, вычисленный из

предположения, что молекула состоит из

ионов

+I –II

H2O

–III +I

NH3

Степень окисления (CO)

H2O

-2

+1+1

+δ+δ

-δ-δ

1. СО атомов в простых веществах равна 0

O20, N2

0, P40, Cu0

2. CO одноатомных ионов совпадает с

зарядом

Mg2+ ≡ Mg+II

S2- ≡ S-II или S(-II)

Правила определения степени окисления (СО)

3. CO щелочных металлов (IA) равна +I

СО щел.-земельных металлов (IIA) равна +II

Na+I2SO4 Ba+II(OH)2

Na+ICl Ba+IISO4

Металлы имеют только положительные СО

4. CO фтора равна –I, 0

–I –I 0NaF, HF F2

5. CO водорода: +I, 0, –I

+I 0 -IH2S Н2 BaH2

-III +I +III -IAsH3 SbH3

ЭО: 2,2 2,1 1,8 2,1

6. СО кислорода: –II, –I, 0, +II

–II –I 0 +IIK2O, H2O2, O2, OF2

7. СОmax = № группы СОmax (Сl) = VII

СОmin = № группы – 8 СОmin (Cl) = 7- 8 = -I

8. В молекуле ΣСО = 0

В ионе ΣСО = заряду иона

Примеры:+I x -II

KNO3

+1 + x - 6 = 0

x = 5

CO(N) = +V

x -II

(CrO4)2-

x – 8 = –2

x = 6

CO(Cr)= +VI

x +I

(NH4)+

x + 4 = 1

x = –3

CO(N) = –III

Окислительно-восстановительные

реакции

– реакции, протекающие

с изменением степени окисления

элементов

+IV +IV

Пример: K2SO3 + H2O → KHSO3 + KOH

+IV -I +IV -II

ОВР: K2SO3 + H2O2 →K2SO4 + H2O

• Окислитель (Ox) – вещество, в состав

которого входят атомы, принимающие электроны

• СО при этом понижается

• Окислитель восстанавливается в ходе

реакции

• Восстановитель (Red) – вещество, в

состав которого входят атомы, отдающие

электроны

• СО при этом повышается

• Восстановитель окисляется в ходе

реакции

+VII +IV +II +VIKMnO4 + K2SO3 + H2SO4 → MnSO4 + K2SO4 + …

Пример

+VII

K Mn O4 – Ox

+VII

(MnO)4– ион – Ox

+VII

Mn атом – Ox

+IV

K2SO3 Red+IV

(SO3)2- ион – Red

+IV

S атом – Red

Red

Ox +5e

-2e

1. Вещества, содержащие элемент в

высшей СО

+V +VI +VII +VI

HNO3, H2SeO4, KMnO4, K2Cr2O7

2. Простые вещества с высокой ЭО

O2, O3

Галогены: F2, Cl2, Br2, I2

Важнейшие окислители

1. Вещества, содержащие элемент в

низшей СО–I –III –IIKI NH3 Na2S

2. Простые вещества с низкой ЭО

▫ Металлы : Na, Ca, Al, Zn ….

▫ H2

▫ C

3. Вещества, содержащие атомы в

неустойчивой СО

Fe+II SO4 Sn+IICl2 C+IIO

Важнейшие восстановители

Вещества, содержащие

элемент в промежуточной СО,

могут быть Ox или Red

в зависимости от условий реакции

-I 0

H2O2 + KMnO4 + H2SO4 → MnSO4 + O2↑+ K2SO4 + H2O

бесцветный

-I -IIH2O2 + KI + H2SO4 → I2 + K2SO4 + H2O

бурый

Red Ox

RedOx

+VII

-I

1. Метод электронного баланса

Сравнивают СО атомов в исходных

веществах и продуктах реакции.

Применим для газофазных , твердофазных, жидкофазных,

гетерогенных реакций.

2. Метод ионно-электронного баланса

Составляют ионные уравнения процессов

окисления и восстановления

Применим для реакций , протекающих в

растворе.

Составление уравнений ОВР

Пример

+II –II 0 –II +IVPbS + O2 → PbO + SO2 (T ∼ 1000 °C)Red Ox

O20 +4 ē = 2O–II

S–II – 6ē = SIV

3O20 +2S–II = 6O–II +2S+IV

2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2

Метод электронного баланса

3

2

Пример

+II –II 0 +III –II +IV –II

FeS + O2→ Fe2O3 + SO2Red Ox

Fe+II -e = Fe+III

S-II -6e = S+IV

O2 +4e = 2O-II

4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2

7e

4e

4

7

Пример

–II +VII 0 +II

H2S↑ + KMnO4 + H2SO4 → S↓ + MnSO4 + K2SO4 + H2ORed Ox среда

кислотная

S-II -2e = S0

Mn+VII +5e = Mn+II

5H2S + 2KMnO4 + 3H2SO4 =

= 5S + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

5

2

1. Межмолекулярные ОВР0 VI II IV

Сu + H2SO4 (конц.) → CuSO4 + SO2↑ + H2ORed Ox

2. Внутримолекулярные ОВР–III VI III 0

(NH4)2Cr2O7 → Cr2O3 + N2↑+ H2O↑ (T = 180 C)Red Ox

3. ДиспропорционированиеIV VI –II

Na2SO3 → Na2SO4 + Na2S (T = 600 C)Ox, Red

4. Контрпропорционирование

+V –I 0

HBrO3 (конц)+ HBr(конц) → Br2 + H2O

Основные типы ОВР

Факторы, влияющие на

протекание ОВР

NO2↑ + Cu(NO3)2 + H2Oконц.

Cu + HNO3

разб.

NO↑ + Cu(NO3)2 + H2O

Концентрация (С)

KCl + KClO + H2O0oC

Cl2 + KOH

80oC

KCl + KClO3 + H2O

Температура (Т)

NO + H2OPt

NH3 + O2

N2 + H2O

Катализатор

Mn2+ (бесцветный)

+H2SO4

+H2O MnO2↓(бурыйосадок)

+NaOH

MnO42- (зеленый)

pH

MnO4– + Red

KMnO4

HMnO4

…

Na2SO3

NaNO2

Na2S

KI

…

Ox

Окислительно-восстановительный эквивалент

ne – число присоединенных электронов

(для окислителя)

– число отданных электронов

(для восстановителя)

Mox

ne=ЭOx

Mred

neЭRed =

+V +II +IV +IV

Na6V10O28 + SnSO4 + H2SO4 → VOSO4 + Sn(SO4)2 +…

Ox Red

Окислитель: V+V +1e → V+IV 1e 10 = 10e

Восстановитель: Sn+II – 2e = Sn+IV

Пример

10

)OVNa(Э 28106

Ox

M

2

)SnSO(Э 4

dRe

M