Основные положения теории окислительно-восстановительных процессов

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

 

Ключевые слова: окисление, восстановление, окислитель, восстановитель, окислительно-восстановительные реакции, межмолекулярные окислительно-восстановительные реакции, внутримолекулярные окислительно-восстановительные реакции, реакции диспропорционирования, важнейшие окислители и восстановители.

 

 

Основные положения теории окислительно-восстановительных процессов

 

Окислительно-восстановительные реакции – такие реакции, в которых происходит изменение степеней окисления атомов, входящих в состав молекул реагирующих веществ.

Теория окислительно-восстановительных процессов основана на следующих основных положениях.

Окислением называется процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом, а восстановлением ‑ процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом.

Окислитель – это вещество, в состав которого входят атомы, понижающие свою степень окисления. Принимая электроны от восстановителя, окислитель восстанавливается:

 

 

Восстановитель – это вещество, в состав которого входят атомы, повышающие свою степень окисления. Отдавая электроны окислителю, восстановитель окисляется:

Таким образом, сущность окислительно-восстановительной реакции состоит в переносе электрона от восстановителя к окислителю, например:

 

 

Понятия окислитель и восстановитель можно отнести не только к веществам, но и к входящим в их состав ионам и атомам. Так, в реакции

 

 

участвуют вещество-восстановитель KNO₂, ион-восстановитель NO₂^-, а также атом – восстановитель N⁺³.

В окислительно-восстановительных реакциях, кроме окислителя и восстановителя, могут принимать участие вещества, создающие ту или иную реакцию среды (кислотную, щелочную), благоприятствующую протеканию реакции. Для создания кислотной среды часто используют серную кислоту, |например:

Щелочную среду обычно создают добавлением гидроксидов натрия или калия:

Рассмотрим пример выполнения задания, направленного на проверку усвоения основных положений теории окислительно-восстановительных процессов.

Пример 1.

Установите соответствие между схемой реакции и формулой вещества-восстановителя в ней.

 

	схема реакции		формула Восстановителя
А)	Cr2O3 + Cl2 + KOH ® ® KCl + K2CrO4 + H2O	1)	KOH
Б)	H2O2 + Ag2O ® H2O + Ag + O2	2)	H2S
В)	H2O2 + H2S ® H2O + S	3)	H2O2
Г)	Cl2 + NO ® NOCl	4)	Ag2O
		5)	NO
		6)	Cr2O3

 

При выполнении этого задания нужно сначала определить степени окисления элементов, а затем найдем восстановитель ‑ вещество, в составе которого находится элемент, отдающий электроны и повышающий степень окисления.

В реакции Cr⁺³₂O₃ + + KOH ® KCl^-1 + K₂Cr⁺⁶O₄ + H₂O степень окисления атома хлора меняется от 0 до -1, а атома хрома – от +3 до +6. Напомним, что восстановителем является тот атом, степень окисления которого повышается. В данном примере это атом хрома, а вещество-восстановитель ‑ Cr₂O₃. Отметим, что в этой реакции участвует гидроксид калия, создающий щелочную среду.

При анализе схем реакций Б и В важно не забыть, что степень окисления кислорода в составе Н₂О₂ равна -1. В ходе реакции
H₂O^-1₂ + Ag₂O ® H₂O + Ag + O⁰₂ она повышается до 0, следовательно, восстановителем является пероксид водорода.

В реакции H₂O^-1₂ + H₂S^-2 ® H₂O + S⁰, наоборот, степень окисления атома кислорода понижается от -1 до -2, а степень окисления атома серы повышается от -2 до 0. Следовательно, восстановителем в данном примере является сероводород.

При рассмотрении реакции Cl₂ + NO ® NOCl затруднение может вызвать определение степеней окисления элементов в молекуле малознакомого вещества – хлорида нитрозила NOCl. Однако ничего сложного нет: кислород и хлор, будучи более электроотрицательными элементами, чем азот, находятся в своих низших степенях окисления (-2 и -1 соответственно), а азот имеет степень окисления +3. Поскольку в ходе рассматриваемой реакции степень окисления азота повышается с +2 до +3, то восстановителем является оксид азота (II).

 

Ответ: 6325