Класификация окислительно-восстановительных реакций.

1.Межмолекулярные окислительно-восстановительные реакции

Окислитель и восстановитель находятся в разных веществах; обмен электронами в этих реакциях происходит между различными атомами или молекулами:

S⁰ + O₂⁰  S⁺⁴O₂^-2

S - восстановитель; O₂ - окислитель

Cu⁺²O + C⁺²O  Cu⁰ + C⁺⁴O₂

CO - восстановитель; CuO - окислитель

Zn⁰ + 2HCl  Zn⁺²Cl₂ + H₂⁰

Zn - восстановитель; HСl - окислитель

Mn⁺⁴O₂ + 2KI^-1 + 2H₂SO₄  I₂⁰ + K₂SO₄ + Mn⁺²SO₄+ 2H₂O

KI - восстановитель; MnO₂ - окислитель.

Сюда же относятся реакции между веществами, в которых атомы одного и того же элемента имеют разные степени окисления

2H₂S^-2 + H₂S⁺⁴O₃  3S⁰ + 3H₂O

1.Внутримолекулярные окислительно- восстановительные реакции

Во внутримолекулярных реакциях окислитель и восстановитель находятся в одной и той же молекуле. Внутримолекулярные реакции протекают, как правило, при термическом разложении веществ, содержащих окислитель и восстановитель.

2KCl⁺⁵O₃^-2  2KCl^-1 + 3O₂⁰

Cl⁺⁵ - окислитель; О^-2 - восстановитель

N^-3H₄N⁺⁵O₃ –^t N₂⁺¹O + 2H₂O

N⁺⁵ - окислитель; N^-3 - восстановитель

2Pb(N⁺⁵O₃^-2)₂  2PbO + 4N⁺⁴O₂ + O₂⁰

N⁺⁵- окислитель; O^-2- восстановитель

Опыт. Разложение дихромата аммония

(N^-3H₄)₂Cr₂⁺⁶O₇ –^t Cr₂⁺³O₃ + N₂⁰ + 4H₂O

Cr⁺⁶- окислитель; N^-3- восстановитель.

2.Диспропорционирование - окислительно-восстановительная реакция, в которой один элемент одновременно повышает и понижает степень окисления.

Cl₂⁰ + 2KOH  KCl⁺¹O + KCl^-1 + H₂O

3K₂Mn⁺⁶O₄ + 2H₂O  2KMn⁺⁷O₄ + Mn⁺⁴O₂ + 4KOH

3HN⁺³O₂  HN⁺⁵O₃ + 2N⁺²O + H₂O

2N⁺⁴O₂ + 2KOH  KN⁺⁵O₃ + KN⁺³O₂ + H₂O

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

A Электронный баланс - метод нахождения коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций, в котором рассматривается обмен электронами между атомами элементов, изменяющих свою степень окисления. Число электронов, отданное восстановителем равно числу электронов, получаемых окислителем.

Уравнение составляется в несколько стадий:

1. Записывают схему реакции.

KMnO₄ + HCl  KCl + MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

2. Проставляют степени окисления над знаками элементов, которые меняются.

KMn⁺⁷O₄ + HCl^-1 KCl + Mn⁺²Cl₂ + Cl₂⁰ + H₂O

3. Выделяют элементы, изменяющие степени окисления и определяют число электронов, приобретенных окислителем и отдаваемых восстановителем.

Mn⁺⁷+ 5ē  Mn⁺²

2Cl^-1- 2ē  Cl₂⁰

4. Уравнивают число приобретенных и отдаваемых электронов, устанавливая тем самым коэффициенты для соединений, в которых присутствуют элементы, изменяющие степень окисления.

Mn⁺⁷+ 5ē  Mn⁺²
2Cl^-1- 2ē  Cl₂⁰

––––––––––––––––––––––––

2Mn⁺⁷+ 10Cl^-1 2Mn⁺²+ 5Cl₂⁰

5. Подбирают коэффициенты для всех остальных участников реакции.

2KMn⁺⁷O₄ + 16HCl^-1  2KCl + 2Mn⁺²Cl₂ + 5Cl₂⁰+ 8H₂O

B Электронно-ионный баланс (метод полуреакций) метод нахождения коэффициентов, в которомрассматривается обмен электронами между ионами в растворе с учетом характера среды:

2Cl^1-– 2ē 	Cl₂⁰
MnO₄^1- + 8H⁺	+ 5ē 	Mn²⁺ + 4H₂O
7+		2+

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

10Cl^- + 2MnO₄^1- + 16H⁺  5Cl₂⁰ + 2Mn²⁺ + 8H₂O

(для уравнивания ионной полуреакции используют H⁺, OH^- или воду)

Типичные реакции окисления-восстановления

Реакции с участием перманганата калия в качестве окислителя

При взаимодействии перманганата калия с восстановителем образуются различные продукты восстановления в зависимости от pH среды.

Реакции в кислой среде.

5K₂S⁺⁴O₃ + 2KMn⁺⁷O₄ + 3H₂SO₄  6K₂S⁺⁶O₄ + 2Mn⁺²SO₄ + 3H₂O

электронный баланс

Mn⁺⁷ + 5ē  Mn⁺²
S⁺⁴ – 2ē  S⁺⁶

метод полуреакций

MnO₄^- + 8H⁺ + 5ē  Mn²⁺ + 4H₂O
SO₃^2- + H₂O – 2ē  SO₄^2- + 2H⁺

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

2MnO₄^- + 16H⁺ + 5SO₃^2- + 5H₂O  2Mn²⁺ + 8H₂O + 5SO₄^2- + 10H⁺

или 2MnO₄^- + 6H⁺ + 5SO₃^2-  2Mn²⁺ + 3H₂O + 5SO₄^2-

Фиолетовый раствор KMnO₄ обесцвечивается при добавлении раствора K₂SO₃.

Реакции в нейтральной среде

3K₂S⁺⁴O₃ + 2KMn⁺⁷O₄ + H₂O  3K₂S⁺⁶O₄ +2Mn⁺⁴O₂ + 2KOH

электронный баланс

S⁺⁴ – 2ē  S⁺⁶
Mn⁺⁷ + 3ē  Mn⁺⁴

метод полуреакций:

MnO₄^1- + 2H₂O + 3ē  MnO₂+ 4OH^-
SO₃^2- + 2OH^- - 2ē  SO₄^2-+ H₂O

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

2MnO₄^- + 4H₂O + 3SO₃^2- + 6OH^-  2MnO₂ + 8OH^- + 3SO₄^2- + 3H₂O

или 2MnO₄^- + H₂O + 3SO₃^2-  2MnO₂ + 2OH^- + 3SO₄^2-

Фиолетовый раствор KMnO₄ после окончания реакции обесцвечивается и наблюдается выпадение бурого осадка.

Реакции в щелочной среде.

K₂S⁺⁴O₃ + 2KMn⁺⁷O₄ + 2KOH  K₂S⁺⁶O₄ +2K₂Mn⁺⁶O₄ + H₂O

электронный баланс

S⁺⁴ – 2ē  S⁺⁶
Mn⁺⁷ + 1ē  Mn⁺⁶

метод полуреакций:

SO₃^2- + 2OH^- - 2ē  SO₄^2-+ H₂O
MnO₄^1- + ē  MnO₄^2-

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––

SO₃^2- + 2OH^- + 2MnO₄^-  SO₄^2- + H₂O + 2MnO₄^2-

Фиолетовый раствор KMnO₄ превращается в зеленоватый раствор K₂MnO₄.

Таким образом,

№33 Скорость химических реакций. Зависимость скорости от природы реагирующих веществ, концентрации, температуры, катализатора.

Скорость химической реакции — изменение количества одного из реагирующих веществ за единицу времени в единице реакционного пространства. Является ключевым понятием химической кинетики. Скорость химической реакции — величина всегда положительная, поэтому, если она определяется по исходному веществу (концентрация которого убывает в процессе реакции), то полученное значение умножается на −1.

Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ. Проще говоря, разные вещества реагируют с разной скоростью. Например, цинк бурно реагирует с соляной кислотой, а железо довольно медленно.

Скорость реакции тем больше, чем выше концентрация веществ. С сильно разбавленной кислотой цинк будет реагировать значительно дольше.

Скорость реакции значительно повышается с повышением температуры. Например, для горения топлива необходимо его поджечь, т.е. повысить температуру. Для многих реакций повышение температуры на 10° C сопровождается увеличением скорости в 2–4 раза.

Скорость реакции зависит от наличия катализаторов. Катализаторы — вещества, ускоряющие химические реакции, но сами при этом не расходующиеся. Пример — бурное разложение перекиси водорода при добавлении катализатора — оксида марганца (IV):

2H₂O₂ = 2H₂O + O₂↑

Оксид марганца (IV) остается на дне, его можно использовать повторно.

№34 обратимость химических реакций. Химическое равновесие и условияего смещения.

Обратимые реакции — химические реакции, протекающие одновременно в двух противоположных направлениях (прямом и обратном), например: Направление обратимыхреакций зависит от концентраций веществ — участников реакции.

Химическое равновесие. Химические реакции заключаются во взаимодействии реагентов с образованием продуктов реакции. Не следует, однако, полагать, что направление химических реакции только одно. В действительности, химические реакции протекают и в прямом, и в обратном направлениях: Реагенты Продукты

Условии смещения. 1. Влияние температуры. В каждой обратимой реакции одно из направлений отвечает экзотермическому процессу, а другое - эндотермическому. Прямая реакция - экзотермическая, а обратная реакция - эндотермическая. Влияние изменения температуры на положение химического равновесия подчиняется следующим правилам: При повышении температуры химическое равновесие смещается в направлении эндотермической реакции, при понижении температуры - в направлении экзотермической реакции. 2. Влияние давления. Во всех реакциях с участием газообразных веществ, сопровождающихся изменением объема за счет изменения количества вещества при переходе от исходных веществ к продуктам, на положение равновесия влияет давление в системе. Влияние давления на положение равновесия подчиняется следующим правилам: При повышении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ (исходных или продуктов) с меньшим объемом; при понижении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ с большим объемом.3 Влияние концентрации. Влияние концентрации на состояние равновесия подчиняется следующим правилам: При повышении концентрации одного из исходных веществ равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции; при повышении концентрации одного из продуктов реакции равновесие сдвигается в направлении образования исходных веществ.

№35 общая характеристика элементов 7А группы периодической системы Менделеева. Биологическая роль галогенов. Применение их соединений в медицине и народном хозяйстве.

Элементы фтор, хлор, бром, иод и астат составляют VII А-группу—группу галогенов. Все элементы обладают электронной конфигурацией ns²nр⁵,т.е. для образования конфигурации инертного газа им недостает одного электрона. Это обусловливает характерную степень окисления всех элементов -1. Фтор - наиболее электроотрицательный элементпериодической системы, он не образует соединений, в которых проявлялась бы положительная степень окисления. В то же время для хлора, брома, и иода известны степени окисления +1, +3, +5 и +7. При обычных условиях галогены существуют в виде простых веществ,состоящих из двухатомных молекул типа Hal₂. Физические свойства галогенов существенно различаются: при нормальных условиях фтор — бледно-желтый, трудносжижаемый газ; хлор — также газ желто-зеленого цвета, но сжижается легко; бром — красно-коричневая густая жидкость с тяжелыми коричневыми парами; иод — блестящие серо-черные кристаллы.

Галогены имеют характерный резкий запах. Все галогены, особенно фтор и хлор — токсичны. Так, например, хлор оказывает сильное раздражающее действие, особенно на глаза и дыхательную систему.

Масса фтора в организме человека – около 7 мг (~10^-5 %). Соединения фтора концентрируются в кост–ной ткани, ногтях, зубах. В состав зубов входит около 0,01% фтора, причем большая часть приходится на эмаль, что связано с присутствием в ней труднорастворимого фтор-апатита. Недостаток фтора в организме приводит к кариесу зубов. Галогены в виде различных соединений входят в состав тканей человека и живот–ных. Хлор и йод относятся к незаменимым элементам, а остальные являются постоянными составными частями тканей. Введение атомов хлора в молекулы искусственной поливиниловой смолы дало новую негорючую пластмассу - поливинилхлорид. Она обладает замечательными свойствами, позволяющими использовать ее для электроизоляции, изготовления деталей химической аппаратуры, челноков и гонков для текстильных машин и т. д.Так удушливый желто-зеленый газ - хлор, - представляющий собой сильное отравляющее вещество, химия превращает в неиссякаемый источник получения многих сотен новых ценных продуктов для народного хозяйства.

№36хлор: строение атома, возможные степени окисления, физические свойства, распростронение в природе, способы получения, химические свойства.

Хлор элемент 17-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы VII группы), третьего периода, с атомным номером 17. Химически активный неметалл. Входит в группу галогенов. В природе встречаются два изотопа хлора ³⁵Cl и ³⁷Cl. В земной коре хлор самый распространённый галоген. Хлор очень активен — он непосредственно соединяется почти со всеми элементами периодической системы. Поэтому в природе он встречается только в виде соединений в составе минералов: галита NaCl, сильвина KCl, хлор Cl₂- зелено-желтый газ, легко сжижающийся