Окислительно-восстановительные реакции

Цель работы: изучение окислительно-восстановительных реакций.

Теоретическая часть

Окислительно-восстановительными реакциями (ОВР) называются реакции, протекающие с изменением степеней окисления участвующих в них элементов.

Степень окисления – это заряд иона элемента, вычисленный из предположения, что соединение состоит не из атомов, а из ионов. Степень окисления рассчитывают исходя из электронейтральности молекул по известным степеням окисления входящих в молекулу атомов.

Степень окисления принято указывать арабской цифрой над символом элемента со знаком «+» или «–» перед цифрой. Для того, чтобы рассчитать степень окисления любой частицы, необходимо пользоваться следующими правилами:

1. Степень окисления атомов в простых веществах равна нулю: F₂, О₃ и т.д.

2. Степень окисления «+1» во всех соединениях имеют щелочные металлы: Li, Na, K, Rb, Cs и водород, за исключением гидридов активных металлов, у которых степень окисления водорода равна «–1».

3. Степень окисления «+2» во всех соединениях имеют металлы, расположенные в группе II А периодической системы: Be, Mg, Ca, Sr, Ba.

4. Алюминий во всех соединениях имеет степень окисления «+3».

5. Степень окисления «–1» имеют неметаллы, расположенные в группе

VII А: F, Cl, Br, I в бескислородных кислотах и их солях.

6. Кислород имеет степень окисления «–2» во всех соединениях, кроме пероксидов, у которых степень окисления кислорода равна «–1».

7. Алгебраическая сумма степеней окисления всех частиц в молекуле равна нулю, а в ионе – заряду иона.

Руководствуясь этими правилами, можно рассчитать степень окисления (Х) любой частицы. Например, рассчитаем степень окисления атома азота в НNO₃:

_{+1 Х –2}

НNO₃

_{+1+ Х+ ( –2) 3 = 0.}

Степень окисления азота Х = +5

Не следует путать понятия «валентность» и «степень окисления». Так, в N₂, NН₃, N₂Н₄ валентность азота равна трем, так как азот образует три ковалентные связи, а степень окисления различна:

_{0 –3 –2}

N₂NН₃ N₂Н₄

Окисление – это процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом:

Al – 3ē → Al³⁺; H₂ – 2 ē → H⁺; 2Cl^– –2ē → Cl₂

Восстановление – это процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом:

S + 2ē → S^2–; Cl₂ +2ē → 2Cl ^–; Fe³⁺ + ē → Fe ²⁺

Атомы, молекулы, ионы, отдающие электроны, называются восстановителями, в реакции они окисляются. Степень окисления повышается.

Атомы, молекулы, ионы, присоединяющие электроны, называются окислителями, в реакции они восстанавливаются. Степень окисления понижается.

Основные окислители – это вещества, элементы которых находятся в максимальной степени окисления. Они могут только принимать электроны:

+7 +6 +6 +5 +7 0 0

KMnO₄, K₂Cr₂O₇, H₂SO₄, HNO₃, HClO₄, O₂, F₂.

Основные восстановители – это вещества, элементы которых находятся в минимальной степени окисления. Они могут только отдавать электроны:

_{–1 –1 –1 –3 –2}

HCl, HBr, HI, NH₃, H₂S

И окислители, и восстановители – это вещества, элементы которых находятся в промежуточной степени окисления. С сильными окислителями они восстановители, с сильными восстановителями они окислители:

+2 +4 +3 –1

FeSO₄, Na₂SO₃, HNO₂, H₂O₂

Определение эквивалентов окислителя и восстановителя осуществляется путем деления молярной массы окислителя (восстановителя) на число принятых (отданных) электронов.

Экспериментальная часть

Проведите опыты, указанные преподавателем, результаты занесите в таблицу.

Составьте следующие уравнения реакций, рассчитайте эквивалент окислителя и восстановителя:

Опыт 1. Окислительные свойства перманганата калия:

а) KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄ →

б) KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂O →

в)KMnO₄ + Na₂SO₃ + KOH →

г)K₂MnO₄ + K₂MnO₄ + H₂O →

Опыт 2. Окислительные свойства дихромата и хромата калия:

а) K₂Cr₂O₇ + FeSO₄ + H₂SO₄ →

б) K₂Cr₂O₇ + H₂O₂ + H₂SO₄ →

в) K₂CrO₄ + H₂O₂ →

Опыт 3. Окислительные свойства азотной кислоты:

а) Cu + HNO_3(конц.) →

б) Cu + HNO_3(разб.) →

Опыт 4. Реакции с веществами, проявляющими как окислительные, так и восстановительные свойства:

а) Перекись водорода, как восстановитель:

KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ →

б) Перекись водорода как окислитель:

H₂O₂ + KI + НCl →

Опыт 5. Реакции сульфата хрома (III):

Cr₂ (SO₄)₃ + H₂O₂ + KOH →

Опыт 6. Реакция горения дихромата аммония:

(NH₄)₂Cr₂O₇ →

№ опыта	Уравнение реакции	Признаки реакции
	KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4 →
	KMnO4 + Na2SO3+ H2O →
	KMnO4 + Na2SO3 + KOH →
	K2MnO4 + K2MnO4 + H2O →
	K2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4 →
	K2Cr2O7 + H2O2 + H2SO4 →
	K2CrO4 + H2O2 + (KOH) →
	Cr2 (SO4)3 + H2O2 + KOH →
	Mg + HCl →
	Cu + HNO3 (конц.) →
	Cu + HNO3 (разб.) →
	CuSO4 + Fe →
	H2O2 + KI + НCl →
	KMnO4 + H2O2 + H2SO4 →
	(NH4)2Cr2O7 →

Зачет ________________

Дата добавления: 2015-07-11