Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

1 окисление – процесс отдачи электронов

2 восстановление – процесс принятия электронов

3 окислитель – тот, кто принял электроны (восстановился)

4 восстановитель – тот, кто отдал электроны (окислился)

5 В реакции принимается и отдается одинаковое количество электронов.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) сопровождаются переносом электронов от одного элемента реакции к другому. Рассмотрим несколько простых примеров таких реакций.

Реакция 1 – горение угля:

C+O₂→CO₂

Поскольку это ОВР, то нужно определить степени окисления всех элементов в указанной реакции:

0		0		4+	2‑
C	+	O2	→	C	O2

В реакции участвуют всего два элемента, соответственно окислитель и восстановитель. Выпишем отдельно реакции окисления и восстановления:

C⁰ ‑4e^‑→C⁴⁺ отдает 4 электрона (восстановитель)

O₂⁰+4e^‑→2O^2‑ принимает 4 электрона (окислитель)

Реакция 2 ‑ цинковый болт в растворе медного купороса или же раствор медного купороса в цинковом ведре:

Zn+CuSO₄→Cu+ZnSO₄

Расставим степени окисления для всех атомов в этом уравнении:

0		2+	6+	2‑		0		2+	6+	2‑
Zn	+	Cu	S	O4	→	Cu	+	Zn	S	O4

В этой реакции степень окисления меняют только цинк (Zn) и медь (Cu), а кислород (O) и сера (S) не меняют:

Zn⁰  ‑ 2e^‑→Zn²⁺ отдает 2 электрона (восстановитель)

Cu²⁺+2e^‑→Cu⁰ принимает 2 электрона (окислитель)

 

Реакция 3 – горение алюминия;

Al+O₂→Al₂O₃

Следует отметить, что в приведенной реакции не уравнены коэффициенты.

Расставим степени окисления для всех атомов в этом уравнении:

0		0		3+	2‑
Al	+	O2	→	Al2	O3

Выпишем отдельно реакции окисления и восстановления:

Al⁰ ‑3e^‑→Al³⁺ отдает 3 электрона (восстановитель)

O₂⁰+4e^‑→2O^2‑ принимает 4 электрона (окислитель)

По приведенным уравнениям видно, что отдано 3 электрона, а принято 4. Количество отданных и принятых электронов должно быть одинаково.

Расстановка коэффициентов через уравнивание электронов называется методом электронного баланса. Рассмотрим несколько примеров с использованием этого метода.

 

Пример 1. Составить уравнение реакции горения алюминия. Реакция протекает по схеме:

Al+O₂→Al₂O₃

Решение.

1) Распишем степени окисления каждого элемента в уравнении.

0		0		3+	2‑
Al	+	O2	→	Al2	O3

2) Определим, какие элементы меняют степень окисления.

Алюминий окисляется, повышая степень окисления от 0 до +3. Кислород восстанавливается, и его степень окисления понижается от 0 до ‑2.

3) Составим схемы этих процессов:

Al0 ‑3e‑→Al3+
O20+4e‑→2O2‑

4) Уравнять количество электронов можно, используя метод наименьшего общего кратного (НОК). Нужно подобрать наименьшее число, которое делится без остатка на 3 и на 4. В данном случае такое число 12. Тогда допишем множители в нашу схему:

Al0 ‑3e‑→Al3+	4	Восстановитель
O20+4e‑→2O2‑	3	Окислитель

5) В уравнении реакции нужно дописать полученные коэффициенты:

4Al+3O₂→2Al₂O₃

Отношение чисел электронов, участвующих в восстановлении и окислении, равно 4:3. Следовательно, в реакции каждые четыре атома алюминия окисляются тремя молекулами кислород.

 

Пример 2. Составить уравнение реакции восстановления оксида железа (III) углем. Реакция протекает по схеме:

Fe₂О₃ + С → Fe + СО

Решение.

1) Распишем степени окисления каждого элемента в уравнении.

3+	2‑		0		0		2+	2‑
Fe2	O3	+	C	→	Fe	+	C	O

2) Определим, какие элементы меняют степень окисления.

Кислород не меняет степень окисления в этой реакции. Железо восстанавливается, понижая степень окисления от +3 до 0; углерод окисляется, и его степень окисления повышается от 0 до +2.

3) Составим схемы этих процессов:

Fe3++3e‑→Fe0
С0‑2e‑→C2+

4) Уравнять количество электронов можно, используя метод наименьшего общего кратного (НОК). Нужно подобрать наименьшее число, которое делится без остатка на 3 и на 2. В данном случае такое число 6. Тогда допишем множители в нашу схему:

Fe3++3e‑→Fe0	2	Окислитель
С0‑2e‑→C2+	3	Восстановитель

5) В уравнении реакции нужно дописать полученные коэффициенты:

Fe₂О₃ + 3С → 2Fe + 3СО

Отношение чисел электронов, участвующих в восстановлении и окислении, равно 3:2. Следовательно, в реакции каждые два атома железа восстанавливаются тремя атомами углерода.

Такой подход кажется излишним для простых уравнений, но для более сложных реакций расставить коэффициенты, не используя метод электронного баланса довольно проблематично. Рассмотрим следующий пример.

Пример 3. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель:

Na₂MoO₄+HCl+Al→ MoCl₂ +AlCl₃ + NaCl +H₂O

Решение.

1) Распишем степени окисления каждого элемента в уравнении.

+

6+

2‑

+

‑1

0

2+

‑1

3+

‑1

+

‑1

+

2‑

Na2

Mo

O4

+

H

Cl

+

Al

→

Mo

Cl2

+

Al

Cl3

+

Na

Cl

+

H2

O

 

2) Определим, какие элементы меняют степень окисления.

Кислород, натрий, хлор, водород ‑ не меняют степень окисления в этой реакции. Меняют алюминий и молибден.

3) Составим схемы этих процессов:

Mo6++4e‑→Mo2+
Al0‑3e‑→Al3+

4) Уравнять количество электронов можно, используя метод наименьшего общего кратного (НОК). Нужно подобрать наименьшее число, которое делится без остатка на 3 и на 4. В данном случае такое число 12. Тогда допишем множители в нашу схему:

Mo6++4e‑→Mo2+	3	Окислитель
Al0‑3e‑→Al3+	4	Восстановитель

4) В уравнении реакции нужно дописать полученные коэффициенты (сделаем это постадийно):

Ставим множители, которые определили из метода электронного баланса.

3Na₂MoO₄+HCl+4Al→ 3MoCl₂ +4AlCl₃ + NaCl +H₂O

После этого уравниваем натрий.

3Na₂MoO₄+HCl+4Al→ 3MoCl₂ +4AlCl₃ + 6NaCl +H₂O

Затем уравниваем хлор.

3Na₂MoO₄+24HCl+4Al→ 3MoCl₂ +4AlCl₃ + 6NaCl +H₂O

Далее уравниваем водород.

3Na₂MoO₄+24HCl+4Al→ 3MoCl₂ +4AlCl₃ + 6NaCl +12H₂O

Последним уравниваем кислород.

3Na₂MoO₄+24HCl+4Al→ 3MoCl₂ +4AlCl₃ + 6NaCl +12H₂O

В качестве проверки считаем количество водорода и кислорода в правой и левой частях уравнения.

H: 24 → 12*4=24

O: 3*4=12 → 12

Задача решена, коэффициенты подобраны верно.

 

Пример 4. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель:

KMnO₄+MnSO₄+H₂O→MnO₂+ K₂SO₄+H₂SO₄.

Решение.

1) Распишем степени окисления каждого элемента в уравнении.

+

7+

2‑

2+

2‑

+

2‑

4+

2‑

+

6+

2‑

+

6+

2‑

K

Mn

O4

+

Mn

S

O4

+

H2

O

→

Mn

O2

+

K2

S

O4

+

H2

S

O4

 

2) Определим, какие элементы меняют степень окисления.

Кислород, калий, водород, сера ‑ не меняют степень окисления в этой реакции. Меняют только маранец.

3) Составим схемы этих процессов:

Mn7++3e‑→Mn4+
Mn2+ ‑2e‑→Mn4+

Отметим, что марганец в этой реакции является и окислителем и восстановителем.

4) Уравнять количество электронов можно, используя метод наименьшего общего кратного (НОК). Нужно подобрать наименьшее число, которое делится без остатка на 3 и на 2. В данном случае такое число 6. Тогда допишем множители в нашу схему:

Mn7++3e‑→Mn4+	2	Окислитель
Mn2+ ‑2e‑→Mn4+	3	Восстановитель

4) В уравнении реакции нужно дописать полученные коэффициенты (сделаем это постадийно):

Ставим множители, которые определили из метода электронного баланса. Ставим коэффициенты к тем элементам, которые записаны в схеме баланса.

2KMnO₄+3MnSO₄+H₂O→MnO₂+ K₂SO₄+H₂SO₄.

Получили в левой части 5 атомов марганца. Уравняем левую часть.

2KMnO₄+3 MnSO₄+H₂O→5 MnO₂+ K₂SO₄+H₂SO₄.

После этого уравниваем калий.

2 KMnO₄+3MnSO₄+H₂O→5MnO₂+ K ₂SO₄+H₂SO₄.

Затем уравниваем серу.

2KMnO₄+3MnSO₄+H₂O→5MnO₂+ K₂SO₄+2H₂SO₄.

Далее уравниваем водород.

2KMnO₄+3MnSO₄+2 H ₂O→5MnO₂+ K₂SO₄+2 H ₂SO₄.

Последним уравниваем кислород.

2KMnO₄+3MnSO₄+2H₂O→5MnO₂+ K₂SO₄+2H₂SO₄.

В качестве проверки считаем количество водорода и кислорода в правой и левой частях уравнения.

H: 2*2=4 → 2*2=4

O: 2*4+3*4+2*1=22 → 5*2+4+2*4=22

Задача решена, коэффициенты подобраны верно.