Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, называются окислительно-восстановительными.

Пример: рассмотрим реакцию

Мысленно её можно разделить на две полуреакции:

Процесс отдачи электронов: 2Na⁰ - 2e‾ = 2Na⁺ - называется окислением

Процесс принятия электронов: Cl₂ + 2e‾ = 2Cl‾ - называется восстановлением.

Вещество, в состав которого входит окисляющийся элемент, называется восстановителем; вещество, содержащее восстанавливающий элемент, называется окислителем.

В рассматриваемой реакции Na – восстановитель, Cl₂ – окислитель

Степень окисления может быть положительная, отрицательная и нулевая.

1.2. Определение степени окисления проводят, используя следующие правила:

1. Степень окисления кислорода в соединениях равна (-2). Исключение составляют: пероксиды - фторид кислорода .

2. Степень окисления водорода в соединениях равна (+1), кроме гидридов металлов – LiH, CaH₂ и т.п., где степень окисления равна (-1).

3. Степень окисления атомов в простых веществах, например, в металле или в Н₂, О₂ равна 0.

4. Степень окисления щелочных металлов в соединениях равна (+1).

5. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав нейтральной молекулы равна 0, в сложном ионе – заряду иона.

Пример1 Методом электронного баланса подберите коэффициенты в схеме окислительно-восстановительной реакции:

K₂SO₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O.

Для составления баланса электронов необходимо указать те степени окисления, которые изменяются в рассматриваемой реакции:

K₂S⁴⁺O₃ + KMn⁷⁺O₄ + H₂SO₄ = K₂S⁶⁺O₄ + Mn²⁺SO₄ + H₂O.

1. Определение окислителя и восстановителя

Находящийся в высшей степени окисления марганец не может отдавать электроны. Mn⁷⁺ будет принимать электроны, т.е. является окислителем.

Ион S⁴⁺ может отдать два электрона и перейти в S⁶⁺, т.е. является восстановителем. Таким образом, в рассматриваемой реакции K₂SO₃ – восстановитель, а KMnO₄ – окислитель.

Далее записываем для окислителя и восстановителя:

Mn⁷⁺ + 5 е = Mn²⁺;

S⁴⁺ – 2 е = S⁶⁺.

Число электронов, отдаваемых восстановителем должно равняться числу электронов, принимаемых окислителем. Поэтому в реакции должно участвовать два Mn⁷⁺ и пять S⁴⁺:

Mn⁷⁺ + 5 е = Mn²⁺ 2,

S⁴⁺ – 2 е = S⁶⁺ 5.

Таким образом, число электронов, отдаваемых восстановителем (10) будет равно числу электронов, принимаемых окислителем (10).

2. Расстановка коэффициентов в уравнении реакции

В соответствии с балансом электронов перед K₂SO₃ необходимо поставить коэффициент 5, а перед KMnO₄ – 2. В правой части перед сульфатом калия ставим коэффициент 6, поскольку к пяти молекулам K₂SO₄, образующимся при окислении сульфита калия, добавляется одна молекула K₂SO₄ в результате связывания ионов калия, входящих в состав перманганата. Поскольку в качестве окислителя в реакции участвуют две молекулы перманганата, в правой части образуются также две молекулы сульфата марганца. Для связывания продуктов реакции (ионов калия и марганца, входящих в состав перманганата) необходимо три молекулы серной кислоты, поэтому в результате реакции образуется три молекулы воды. Окончательно получаем:

5 K₂SO₃ + 2 KMnO₄ + 3 H₂SO₄ = 6 K₂SO₄ + 2 MnSO₄ + 3 H₂O.

3. Проверка правильности расстановки коэффициентов в уравнении реакции

Число атомов кислорода в левой части уравнения реакции равно:

5 · 3 + 2 · 4 + 3 · 4 = 35.

В правой части это число составит:

6 · 4 + 2 · 4 + 3 · 1 = 35.

Число атомов водорода в левой части уравнения реакции равно шести и соответствует числу этих атомов в правой части уравнения реакции.

Дата добавления: 2015-08-18