Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Классификация окислительно-восстановительных реакций




 

В зависимости от того между какими атомами и в каких веществах происходит переход электронов все окислительно-восстановительные реакции можно разделить на:
1) межмолекулярные окислительно-восстановительные реакции. Реакции, в ходе которых окислитель и восстановитель находятся в разных молекулах, называются межмолекулярными. Это реакции, в ходе которых переход электронов происходит между частицами различных веществ

 

Mn+4O2 + 4HCl-1 = Cl02+ Mn+2Cl2 + 2H2O

электронный баланс

Mn4+ + 2e = Mn2+ 1
2Cl- - 2e = Cl2о 1

 

2) внутримолекулярные. Реакции, в ходе которых окислитель и восстановитель (атомы разных элементов) находятся в составе одной и той же молекулы, называются внутримолекулярными


(N-3H4)2 Cr2+6O7 = N02 + Cr2+3O3 + 4H2О

электронный баланс

2Cr6+ + 6e =2Cr3+ 1

2N3- -6e = N02 1

 

2КCl+5O3-2 = 2KCl- + 3O2о

электронный баланс

Cl5+ + 6e = Cl- 1
6O2- – 6e = 3O2о 1

 

3) дисмутационные (диспропорционирования). Реакции, в ходе которых происходит изменение степеней окисления одного и того же элемента в одной и той же молекуле, называются реакциями диспропорционирования (дисмутации, самоокисления-самовосстановления), то есть атомы или ионы одного и того и того же элемента, содержащиеся в одной молекуле, являются и окислителем и восстановителем.

4KCl+5O3 = KCl- + 3KCl+7O4

электронный баланс

Cl5+ + 6e = Cl- 1
Cl5+ – 2e = Cl7+ 3

 

Диспропорционировать могут вещества, один из элементов которых находится в промежуточной степени окисления, так как степень окисления одной части атомов понижается за счет другой части таких же атомов, степень окисления которых повышается. Примером может служить превращение манганата калия (Mn+4O2 → K2Mn+6O4→ KMn+7O4); азотистой кислоты (N+2OHN+3O2 → HN+5O3); хлората калия (KCℓ- → KCℓ+5O3 → KСℓ+7O4) и др.

4) особые случаи ОВР:

- восстановитель и среда одно и то же вещество

6HCℓ + K2Cr2O7 + 8HCℓ = 3Cℓ2 + 2KCℓ + 2CrCℓ3 + 7H2O

восстановитель окислитель среда

электронный баланс

2Cr6+ + 6e = 2Cr3+ 2 1

2Cl- - 2e = Cl2o 6 3

 

- окислитель и среда одно и то же вещество.

а) реакции с азотной кислотой

Азотная кислота, как правило, является окислителем. Окислителем в молекуле азотной кислоты является N+5, а H+ не принимает участие в окислительно-восстанови-тельных реакциях, поэтому из азотной кислоты металлы не вытесняют молекулярный водород. Окислительная способность HNO3 усиливается с ростом ее концентрации. При взаимодействии HNO3 с металлами образуются нитраты соответствующих металлов. Состав остальных продуктов восстановления HNO3 зависит от активности восстановителя и концентрации кислоты, чем активнее восстановитель и более разбавлена кислота, тем глубже протекает восстановление N+5 в HNO3, образуя N+4O2; N+2O; N2+1O; N20;

N-3H3(NH4NO3)

 

При действии сильно разбавленной азотной кислоты на активные металлы образуется нитрат аммония

 

4Ca0 + 10HN+5O3(оч.разб.) = 4Ca+2(NO3)2 + N-3H4NO3 + 3H2O

 

электронный баланс

Ca0 - 2ē = Ca2+  
N5+ + 8ē = N-3  

метод полуреакций

Ca0 - 2ē = Ca2+  
NO3- + 10H+ + 8ē = NH4+ + 3H2O  

–––––––––––––––––––––––––––––––––

4Ca0 + NO3- + 10H+ = 4Ca2+ + NH4+ + 3H2O

 

При действии разбавленной азотной кислоты на активные металлы – оксид азота(I) или свободный азот

 

5Co0 + 12HN+5O3(разб.) = 5Co+2(NO3)2 + N20­ + 6H2O

электронный баланс

Co0 - 2ē = Co2+  
2N5+ + 10ē = N20  

 

метод полуреакций

Co0 - 2ē = Co2+  
2NO3- + 12H+ + 10ē = N2 + 6H2O  

–––––––––––––––––––––––––––––––––

5Co0 + 2NO3- + 12H+ = 5Co2+ + N2 + 6H2O

 

При действии разбавленной азотной кислоты на малоактивные металлы может выделяться оксид азота(II)

 

0 +5 + +2

3Ag + HNO3(P) + 3HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2H2O

электронный баланс

 

При действии концентрированной азотной кислоты на активные металлы образуется оксид азота(I)

а в случае малоактивных металлов образуется оксид азота(IV)

 

 

Cu0 + 4HN+5O3(конц.) = Cu+2(NO3)2 + 2N+4O2­ + 2H2O

 

электронный баланс

Cu0 – 2ē = Cu2+  
N5+ + ē = N4+  

 

метод полуреакций

Cu0 – 2ē = Cu2+  
NO3- + 2H+ + ē = NO2 + H2O  

––––––––––––––––––––––––––––––––

Cu0 + 2NO3- + 4H+ = Cu2+ + 2NO2 + 2H2O

 

3Ag0 + 4HN+5O3(конц.) = 3Ag+1NO3 + N+2O­ + 2H2O

 

электронный баланс

Ag0 - ē = Ag+  
N5+ + 3ē = N2+  

 

метод полуреакций

Ag0 - ē = Ag+  
NO3- + 4H+ + 3ē = NO + 2H2O  

––––––––––––––––––––––––––––––

3Ag0 + NO3- + 4H+ = 3Ag+ + NO + 2H2O

 

Чем активнее металл, реагирующий с кислотой, и чем более разбавлен ее раствор, тем полнее протекает восстановление. Например, реакции азотной кислоты разной концентрации с цинком

· Zn + 4HNO3(конц.) = Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

· 3Zn + 8HNO3(40 %) = 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2O

· 4Zn + 10HNO3(20 %) = 4Zn(NO3)2 + N2O + 5H2O

· 5Zn + 12HNO3(6 %) = 5Zn(NO3)2 + N2 + 6H2O

· 4Zn + 10HNO3(0.5 %) = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

С неметаллами HNO3 восстанавливается чаще до NO или NO2(реже). При этом неметалл полностью окисляется и превращается в высшую кислоту или в ангидрид, если кислота неустойчива

0 +5 +5 +2

3P + 5HNO3(P) + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO

электронный баланс

3C0 + 4HN+5O3 = 3C+4O2­ + 4N+2O­ + 2H2O

 

электронный баланс

C0 - 4ē = C4+  
N5+ + 3ē = N2+  

метод полуреакций

C0 + 2H2O - 4ē = CO2 + 4H+  
NO3- + 4H+ + 3ē = NO + 2H2O  

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

3C0 + 6H2O + 4NO3- + 16H+ = 3CO2 + 12H+ + 4NO + 8H2O

или 3C0 + 4NO3- + 4H+ = 3CO2 + 4NO + 2H2O

б) реакции с серной кислотой

В разбавленной серной кислоте окислителем является ион водорода (H+) и поэтому разбавленная H2SO4 взаимодействует только с активными металлами и при этом выделяется молекулярный водород

 

В концентрированной серной кислоте окислителем является S+6–ионы. Поэтому концентрированная серная кислота реагирует с активными и неактивными металлами, неметаллами и сложными веществами, восстанавливаясь при этом до Н2S, S и SO2, соответственно. Состав продуктов восстановления определяется главным образом активностью восстановителя, а также соотношением количеств восстановителя и серной кислоты, концентрацией кислоты и температурой системы. Чем активнее восстановитель и выше концентрация кислоты, тем более глубоко протекает восстановление.

 

 

Малоактивные металлы, а также бромоводород и некоторые неметаллы восстанавливают концентрированную серную кислоту до SO2

 

 

 

- компропорционированния (репропорционирование, конмутации, контрдиспропорционирования) – реакции, в которых участвуют два вещества, cодержащие атомы одного и того же элемента в разных степенях окисления, то есть окислитель и восстановитель один и тот же элемент, входящий в состав различных молекул в разных степенях окисления или реакции внутримолекулярного окисления- восстановления, в результате которых происходит выравнивание степеней окисления атомов одного и того же элемента

Cu0 + Cu+2Cl2 = 2Cu+1Cl

электронный баланс

Cu+2 + е = Cu+1 1

Cu0 - е = Cu+1 1

 

- реакции с участием озона. Озон является окислителем. В окислительно-восстанови-тельных реакциях с участием озона всегда выделяется кислород

 

восстановитель окислитель среда

электронный баланс

 

- реакции с участием пероксида водорода. Пероксид водорода содержит кислород в промежуточной степени окисления, поэтому в реакциях может выступать в роли окислителя, и в роли восстановителя, а так же участвовать в реакции диспропорционирования. Пероксид водорода восстанавливается в зависимости от среды

Обычно пероксид водорода используют как окислитель

 

H2O2 + 2HI- = I20 + 2H2O

электронный баланс

2I- - 2ē = I20  
[O2]2- + 2ē = 2O2-  

метод полуреакций

2I- - 2ē = I20  
H2O2 + 2H+ + 2ē = 2H2O  

––––––––––––––––––––––

2I- + H2O2 + 2H+ = I2 + 2H2O

 

2FeSO4 + H2O2 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 2H2O

восстановитель окислитель среда

2Fe2+ +H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O.

В реакциях с сильным окислителем, таким, как перманганат калия KMnO4, персульфат аммония (NH4)2S2O8, пероксид водорода выступает как восстановитель, образуя кислород и воду

H2O2 + KMnO4 + H2SO4 = O2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

восстановитель окислитель среда

электронный баланс

[O2]2- - 2ē = O20  
Mn7+ + 5ē = Mn2+  

 

метод полуреакций

MnO4- + 8H+ + 5ē = Mn2+ + 4H2O  
H2O2 - 2ē = O2 + 2H+  

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

2MnO4- + 5H2O2 + 16H+ = 2Mn2+ + 8H2O + 5O2 + 10H+

или 2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ = 2Mn2+ + 8H2O + 5O2

5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...