Основы химии
Методическое пособие - Химия
Другие методички по предмету Химия
тель и восстановитель входят в состав различных веществ.
2.Внутримолекулярные - окислитель и восстановитель являются различными элементами, входящими в состав одного и того же вещества
3.Реакции диспропорционирования (самоокисления-cамовосстановления). Здесь окислитель и восстановитель - один и тот же элемент в составе одного вещества.
Методы составления уравнений ОВР
Для подбора коэффициентов в ОВР применяют два метода:
1.Ионно-электронного баланса (метод полуреакций);
2.Электронного баланса.
При составлении ОВР следует помнить:
1.Число атомов каждого элемента в результате реакции остается постоянным;
2.Число электронов, принятых окислителем, равно числу электронов, отданных восстановителем.
1.Метод ионно-электронного баланса применяется, если ОВР протекает в растворе. При подборе коэффициентов следует соблюдать определенную последовательность действий:
)Записать схему реакции, определить СО элементов, выявить окислитель и восстановитель
Исходная схема реакции может не включать в себя некоторые побочные соединения. Их следует внести в схему реакции самостоятельно при окончательном подборе коэффициентов.
Например:
2)Составить ионно-электронные полуреакции. Для этого атомы, изменяющие СО, записывают в составе частиц, имеющихся в растворе.
Следует учитывать, что сильные электролиты в растворе полностью диссоциируют на ионы: малорастворимые вещества, неэлектролиты и слабые электролиты существуют преимущественно в виде молекул. Для данного примера:
Тогда
3)Сбалансировать число атомов всех элементов в обоих частях полуреакций, добавляя соответствующие частицы (молекулы или ионы).
Число атомов водорода и кислорода в водных растворах балансируют при помощи Н2О, Н+, ОН-:
а) если исходный ион или молекула содержит больше атомов кислорода, чем продукт реакции, то
в кислой среде избыток атомов кислорода связывается ионами Н+ в молекулы Н2О,
в нейтральной или щелочной среде - молекулами Н2О в группы ОН-;
б) если исходный ион или молекула содержит меньше атомов кислорода, чем продукт реакции, то
в кислой и нейтральной среде недостаток атомов кислорода компенсируется молекулами Н2О с образованием Н+,
в щелочной среде - за счет ионов ОН- с образованием молекулы Н2О.
Для данного примера:
H2O2 O2 + 2H+
Cr2O72- + 14H+ 2Cr3+ + 7H2O
) Сбалансировать число принятых и отданных электронов: коэффициенты перед электронами переносятся в качестве множителей "крест на крест". Если коэффициенты кратны друг другу, их следует сократить на наибольшее общее кратное (в некоторых случаях допускается умножение на целое число).
H2O2 - 2е [O2 + 2H+]2+
[Cr2O72- + 14H+] + 6e [2Cr3+ + 7H2O]6+
5) Умножая на полученные коэффициенты составные части уравнений полуреакций, записать суммарное уравнение и если требуется, сократить подобные слагаемые
3H2O2 + Cr2O72- + 14H+ 3O2 + 6H+ + 2Cr3+ + 7H2O +
6) Коэффициенты из суммарного уравнения перенести в молекулярное
3H2O2 + K2Cr2O7 + 4H2SO4 3O2 + Cr2(SO4)3 + 7H2O +
7) Сбалансировать атомы других элементов и включить в уравнение недостающие вещества.
Порядок уравнивания атомов:
металлы, не принимавшие участие в ОВР;
кислотные остатки;
атомы водорода;
атомы кислорода. Если число атомов кислорода в левой и правой части совпадает, то уравнение составлено правильно
3H2O2 + K2Cr2O7 + 4H2SO4 3O2 + Cr2(SO4)3 + 7H2O + K2SO4
2. Метод электронного баланса является универсальным, то есть применяется для любых окислительно-восстановительных реакций. Он основан на сравнении степеней окисления атомов в исходных и конечных веществах:
) Записать схему реакции, определить СО элементов, выявить окислитель и восстановитель.
Например:
) Составить уравнения полуреакций электронного баланса:
Fe2+ - 1е Fe3+
Mn7+ + 5e Mn2+
3) Сбалансировать число отданных и принятых электронов. В случае нечетных коэффициентов их следует удвоить. Если в составе молекулы содержится четное число атомов
Fe2+ - 1е Fe3+ 510
Mn7+ + 5e Mn2+ 12
Далее поступают как в первом методе.
Итоговое уравнение:
Влияние рН среды на окислительно-восстановительные свойства некоторых веществ
ОВР могут протекать в кислой (избыток Н+), нейтральной (Н2О) или щелочной (избыток ОН-)среде. рН влияет на интенсивность и глубину протекания окислительно-восстановительных процессов.
Для создания кислой среды обычно используют Н2SO4, для щелочной - КОН или NaOH. В таблице 1 приведены некоторые примеры влияния рН среды на образующиеся продукты реакции.
Таблица 1 Продукты ОВР некоторых окислителей и восстановителей
*Г = Сl, Br, J
Направление протекания ОВР
Направление протекания ОВР определяют двумя способами:
1.По знаку изменения свободной энергии Гиббса реакции DG. Если DG 0, самопроизвольно протекает обратная реакция. Для окислительно-восстановительных реакций:
,
Где n - число электронов, участвующих в реакции; F - число Фарадея, 96480 Кл/моль-экв; Е0 - электродвижущая сила процесса.
2.По величине электродвижущей силы реакции:
Е0 = Е0восстановления - Е0окисления