ОВР Окислительно-восстановительные реакции Подготовил: Батырев Кирилл ОВР. Понятия: окисления и восстановления Окислитель и восстановитель. Термин окисление- восстановление возник в химии в те времена, когда считали, что процесс окисления является процессом присоединения, а процесс восстановления процесс отдачи кислорода: 2𝑀𝑔 + 𝑂2 = 2𝑀𝑔𝑂(магний окислился) 𝐶𝑢𝑂 + 𝐻2 = 𝐶𝑢 + 𝐻2 𝑂(медь восстановилась) На самом деле: • Окисление – это процесс отдачи электронов • Восстановление – это процесс присоединения электронов • Окислитель – тот, кто принимает электроны, участвует в процессе восстановления. • Восстановитель – тот, кто отдает электроны, участвует в процессе окисления ОВР. Степень окисления и нахождение ее значения. • Для характеристики реакций окисления – восстановления используют условное понятие степень окисления, учитывающее перераспределение электронной плотности, которое происходит в процессе овр. • Степенью окисления элемента называют условный заряд, который возник бы на атоме, если бы обобществленные пары электронов полностью ионны. • Не путать степень окисления с зарядом ионов!!! 𝑁𝑎+1 − степень окисление натрия, 𝑁𝑎+ − заряд катиона натрия ОВР. ПРОВЕРКА. Какие из реакций относятся к ОВР? 1. 𝐶𝑎𝐶𝑂3 → 𝐶𝑎𝑂 + 𝐶𝑂2 2. 2𝐾𝐶𝐿𝑂3 → 2𝐾𝐶𝑙 + 3𝑂2 3. 𝐶𝑢𝐶𝑙2 + 𝐻2 𝑆 = 𝐶𝑢𝑆 + 2𝐻𝐶𝑙 4. 2𝐹𝑒𝐶𝑙3 + 𝐻2 𝑆 = 2𝐹𝑒𝐶𝑙2 + 𝑆 + 2𝐻𝐶𝑙 5. 6𝑃 + 5𝐻𝐶𝑙𝑂3 + 9𝐻2 𝑂 = 6𝐻3 𝑃𝑂4 + 5𝐻𝐶𝑙 6. 𝐴𝑙2 (𝑆𝑂4 )3 +3𝑁𝑎2 𝑆 = 2𝐴𝑙(𝑂𝐻)3 ↓ +3𝐻2 𝑆 ↑ +3𝑁𝑎2 𝑆𝑂4 7. 2𝐻2 г + 𝑂2 г = 2𝐻2 𝑂 г + 484 кДж ОВР. Важнейшие окислители и восстановители. Восстановители Примеры Окислители Примеры Простые вещества – металлы, Неметаллы 𝐾, 𝑁𝑎, 𝑀𝑔, 𝐴𝑙, 𝑍𝑛 Соединения содержащие атомы металлов или неметаллов в высшей с.о 𝐾𝑀𝑛𝑂4 , 𝐾2 𝐶𝑟2 𝑂7 𝑃𝑏𝑂2 , 𝐾𝑁𝑂3 Соединения, содержащие атомы неметаллов с отрицательной с.о 𝐿𝑖𝐻, 𝐿𝑖𝐴𝑙𝐻4 𝐻2 𝑆, 𝐻𝐼 𝐻𝐶𝑙, 𝐻𝐵𝑟 Кислоты 𝐻2 𝑆𝑂4 конц 𝐻𝑁𝑂3 конц Соединения металлов и неметаллов с промежуточной с.о 𝐹𝑒𝑆𝑂4 , 𝑆𝑛𝐶𝑙2 , 𝐻𝑁𝑂2 𝐻2 𝑆𝑂3 , 𝑆𝑂2 , 𝐶𝑂 Соединения содержащие атомы металлов или неметаллов с промежуточной с.о 𝑀𝑛𝑂2 , 𝐾𝐶𝑙𝑂3 𝐻𝑁𝑂2 , 𝑁𝑎2 𝑂2 , 𝐻2 𝑂2 Органические вещества 𝐻2 𝐶2 𝑂4 , 𝐶6 𝐻12 𝑂6 , 𝐶6 𝐻6 𝑂 𝐶, 𝑆 ОВР. Классификация ОВР. Все ОВР делят на три группы: 1. Реакции межатомного и межмолекулярного окисления-восстановления. Это реакции, в которых окислитель и восстановитель входят в состав различных веществ. 2. Реакции внутримолекулярного окисления-восстановления. В этих реакциях участвуют окислитель и восстановитель, которые входят в состав одного и того же сложного вещества 3. Реакции самоокисления-самовосстановления. Этот тип реакций называют также реакциями диспропорционирования. В этих реакциях и окислителем и восстановителем являются атомы одного и того же элемента, находящегося в одинаковой степени окисления. ОВР. Классификация ОВР. Примеры. 1. С + 𝑂2 → 𝐶𝑂2 ; 𝐶𝑢 + 2𝐻2 𝑆𝑂4(конц) = 𝐶𝑢𝑆𝑂4 + 𝑆𝑂2 + 2𝐻2 𝑂 𝑀𝑛𝑂2 + 4𝐻𝐵𝑟 = 𝑀𝑛𝐵𝑟2 + 𝐵𝑟2 + 2𝐻2 𝑂 2. 2𝐾𝐶𝑙𝑂3 = 2𝐾𝐶𝑙 + 3𝑂2 ↑; 2𝐾𝑀𝑛𝑂4 = 𝐾2 𝑀𝑛𝑂4 + 𝑀𝑛𝑂2 + 𝑂2 3. 3𝐻𝑁𝑂2 = 𝐻𝑁𝑂3 + 2𝑁𝑂 + 𝐻2 𝑂; 3𝐾2 𝑀𝑛𝑂4 + 2𝐻2 𝑂 = 2𝐾𝑀𝑛𝑂4 + 𝑀𝑛𝑂2 + 4𝐾𝑂𝐻 4. 𝐻𝑁𝑂2 + 𝐻𝐼 =? ; 𝐾𝑀𝑛𝑂4 + 𝐻𝐶𝑙 =? 5. 𝐹𝑒 + 4𝐻𝑁𝑂3 = 𝐹𝑒(𝑁𝑂3 )3 +𝑁𝑂 + 2𝐻2 𝑂; 4𝐹𝑒 + 10𝐻𝑁𝑂3 = 4𝐹𝑒(𝑁𝑂3 )2 +𝑁𝐻4 𝑁𝑂3 + 3𝐻2 𝑂 ОВР. Методы уравнивания ОВР. Существует несколько методов уравнивания химических реакций: • Метод подбора коэффициентов • Математический метод • Метод Гарсиа • Метод протонно-кислородного баланса • Метод электронного баланса • Метод электронно-ионного баланса (метод полуреакций) Для уравнивания ОВР обычно используют два последних метода. ОВР. Методы уравнивания ОВР. Математический метод. Математический метод основан на некоторых правилах: • Количество вещества каждого элемента до реакции равняется количеству вещества каждого элемента после реакции. • Общее количество вещества всех элементов до реакции равняется общему количеству вещества всех элементов после реакции. Для этого необходимо записать уравнение реакции в общем виде, на основе материального баланса составить систему математических уравнений и решить ее. Рассмотрим этот метод на конкретном примере: 𝑥𝐻2 + 𝑦𝑂2 = 𝑧𝐻2 𝑂 Недостатки: Для сложных реакций система будет громоздкой + не всегда дает правильно определенные коэффициенты: 1. 4(𝐶2 𝐻5 )3 𝑁 + 36𝐻𝑁𝑂3 = 24𝐶𝑂2 + 48𝐻2 𝑂 + 6𝑁𝑂2 + 17𝑁2 2. 2(𝐶2 𝐻5 )3 𝑁 + 78𝐻𝑁𝑂3 = 12𝐶𝑂2 + 54𝐻2 𝑂 + 78𝑁𝑂2 + 𝑁2 3. (𝐶2 𝐻5 )3 𝑁 + 11𝐻𝑁𝑂3 = 6𝐶𝑂2 + 13𝐻2 𝑂 + 4𝑁𝑂2 + 4𝑁2 ОВР. Методы уравнивания ОВР. Метод Гарсиа. Этот метод довольно прост и не требует математической подготовки и знаний по теории ОВР. Им может воспользоваться любой и получить хорошие результаты даже при уравнении сложных уравнений, межмолекулярных ОВР. Для уравнения уравнений реакций этим методом применяется формальный атом элемента. Им может быть любой элемент, но чаще всего – кислород, так как он входит в состав большинства веществ. В отличие от реального атома, действительно существующего и могущего вступать в реакции, формальный атом используется лишь для сравнения уравнений химических реакций. Например: 𝐶𝑢2 𝑆 + 𝐻𝑁𝑂3 → 𝐶𝑢(𝑁𝑂3 )3 +𝐻2 𝑆𝑂4 + 𝑁𝑂 + 𝐻2 𝑂 1. 2𝐻𝑁𝑂3 = 2𝑁𝑂 + 𝐻2 𝑂 + 3𝑂 2. 𝐶𝑢2 𝑆 = 2𝐶𝑢(𝑁𝑂3 )3 +𝐻2 𝑆𝑂4 ; 𝐶𝑢2 𝑆 + 4𝐻𝑁𝑂3 + 5𝑂 = 2𝐶𝑢(𝑁𝑂3 )3 +𝐻2 𝑆𝑂4 3. 3𝐶𝑢2 𝑆 + 22𝐻𝑁𝑂3 → 6𝐶𝑢(𝑁𝑂3 )3 +3𝐻2 𝑆𝑂4 + 10𝑁𝑂 + 8𝐻2 𝑂 Недостаток: Непривычность . ОВР. Методы уравнивания ОВР. Метод подбора коэффициентов. Метод электронного баланса
