Окислительно-восстановительные реакции

Пример 1. Исходя из степеней окисления хрома и селена, определите, какие из веществ (К₂СrO₄, Cr, Cr₂O₃, Na₂Cr₂O₇, SeO₃, Na₂Se, Se) в процессе ОВР могут прояв­лять: а) только окислительные свойства; б) только восстановительные свойства; в) как окислительные, так и восстановительные свойства?

 

Решение. Только окислительные свойства могут проявлять вещества, содержа­щие атомы элемента в высшей степени окисления. Высшая степень окисления хро­ма (VI B-подгруппа, валентные электроны 3d⁵4s¹) и селена (VI A-подгруппа, валент­ные электроны 4s²4p⁴) равна +6, так как атом каждого из этих элементов может от­дать 6 электронов. Такая степень окисления имеется в K₂CrO₄, Na₂Cr₂O₇, SeO₃.

Только восстановительные свойства могут проявлять вещества, содержащие атомы элемента в низшей степени окисления. До образования устойчивой элек­тронной структуры 4s²4p⁶ у атома селена не хватает двух электронов, которые он мо­жет принять, поэтому низшая степень окисления селена равна –2. Этому соответ­ствует Na₂Se. Металлы, к которым относится и хром, могут только отдавать элек­троны, но не могут их принимать. Поэтому низшая степень окисления хрома равна нулю, т. е. это металлический хром Cr⁰.

В соединениях , Se⁰ степени окисления хрома и селена промежуточные, поэтому возможны и окислительные, и восстановительные свойства.

Пример 2. ОВР протекают по схемам:

1) FeSO₄ + К₂Cr₂О₇ + H₂SO₄ Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

2) К₂МnО₄ + Н₂О КMnО₄ + МnО₂ + КОН

 

Для каждой реакции укажите: а) окислитель и восстановитель; б) какое вещество окисляется, какое вещество восстанавливается. Составьте электронные урав­нения и на их основании расставьте коэффициенты в уравнениях реакций.

 

Решение. 1) В схеме реакции расставим изменяющиеся степени окисления:

 

 

Определим характер процессов:

 

– увеличение степени окисления; процесс окисления;

– уменьшение степени окисления; процесс восстановления.

– восстановитель, – окислитель.

 

В данной реакции окислитель и восстановитель различные вещества. Такие реакции называются межмолекулярными.

Составляем электронные уравнения:

 

– процесс окисления;

– процесс восстановления.

 

(Коэффициенты удваиваем, так как в каждом моль K₂Cr₂O₇, Cr₂(SO₄)₃, Fe₂(SO₄)₃ содержатся по два моль соответственно).

 

Поскольку число электронов, отдаваемых восстановителем, должно равняться числу электронов, принимаемых окислителем, умножим электронные уравнения на соответствующие коэффициенты:

 

 

Подставляем эти коэффициенты в схему реакции

6FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ 3Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

 

Находим подбором и расставляем остальные коэффициенты

6FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ 3Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O

 

Окончательная проверка правильности написания уравнения проводится по балансу атомов кислорода.

 

6·4 + 7 + 7·4 = 3·3·4 + 3·4 + 4 + 7,

59 = 59.

 

2) В результате аналогичных действий получим:

 

– процесс окисления;

 

– процесс восстановления.

Здесь и окислителем, и восстановителем является атом одного и того же эле­мента в промежуточной степени окисления, содержащийся в одной и той же молекуле ( в К₂МnО₄). ОВР такого типа называются реакциями диспропорционирования.

 

 

Задания

121-140. Окислительно-восстановительные реакции протекают по приведенным схемам. Для каждой реакции укажите: а) окислитель и восстановитель; б) какое вещество окисляется, какое вещество вос­станавливается. Составьте электронные уравнения и на основании их расставьте коэффициенты в уравнениях реакций.

 

Номер задачи	Схемы реакций
	Gе + HNO3 → H2GeO3 + NO2 + H2O
H2S + Cl2 + H2O → H2SO4 + HCl
	MgH2 + Н2O → Mg(OH)2 + Н2
Si + HNO3 + HF → H2SiF6 + NO + H2O
	Ge + KOH + O2 → K2GеО3 + H2O
HCl + CrO3 → Cl2 + CrCl3 + H2O
	Mn(NO3)2 + PbO2 + HNO3 → HMnO4 + Pb(NO3)2 + H2O
P + KClO3 → P2O5 + KCl
	Cr2O3 + KNO3 + KOH → K2CrO4 + KNO2 + H2O
HNO3 + H2S H2SO4 + NO + H2O
	Si + O2 + NaOH → Na2SiO3 + H2O
HNO3 + Bi → NO + Bi(NO3)3 + H2O
	K2S + KMnO4 + H2SO4 → S + MnSO4 + H2O
Cu2O + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O
	РН3 + O2 → H3PO4
Cu + H2SO4(конц.) → CuSO4 + SO2 + H2O
	Na2MnO4 + H2SO4 → NaMnO4 + MnO2 + H2O + Na2SO4
HNO3 + Al → Al(NO3)3 + NH4NO3 + H2O
	KBr + KBrO3 + H2SO4 → Br2 + K2SO4 + H2O
SO2 + HNO3 + H2O → NO + H2SO4
	Mn(OH)2 + Cl2 + KOH → MnO2 + KCl + H2O
PbS + HNO3 → S + Pb(NO3)2 + NO + H2O
	NaNO2 + Cl2 + NaOH → NaNO3 + NaCl + H2O
HNO3 + Zn → N2 + Zn(NO3)2 + H2O
Номер задачи	Схемы реакций
	CaH2 + HCl → CaCl2 + H2
Cu + HNO3 → NO + Cu(NO3)2 + H2O
	Au + HNO3 + HCl → H[AuCl4] + NO + H2O
CO + MnO2 → MnCO3
	P + HNO3 + H2O → H3PO4 + NO
Cl2 + H2O → HClO + HCl
	K2Cr2O7 + KBr + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + Br2 + K2SO4 + H2O
Fe(OH)2 + NaBrO + H2O → Fe(OH)3 + NaBr
	MnCl2 + Cl2 + KOH → MnO2 + KCl + H2O
HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
	PdCl2 + CO + H2O → Pd + CO2 + HCl
P + HIO3 + H2O → H3PO4 + HI
	NaCrO2 + PbO2 + NaOH → Na2CrO4 + Na2PbO2 + H2O
H2O + F2 → HF + O2
	Al + NaOH + H2O → Na[Al(OH)4] + H2
H2SO4(конц.) + Mg → MgSO4 + H2S + H2O