Какие частицы проявляют только окислительные свойства

Окислительно-восстановительные реакции могут проходить только при условии, что исходные компоненты содержат атомы, молекулы или ионы, обладающие противоположными способностями принимать или отдавать электроны.

5KCl+5O3+6P0 = 5KCl-1+3P2+5O5

В приведенной реакции хлор и фосфор изменяют свои степени окисления:

P0-5e- → P+5, фосфор (P0) является восстановителем, окисляясь до P+5 (степень окисления фосфора повышается на 5 единиц от 0 до +5).
Cl+5+6e- → Cl-1, хлор (Cl+5) является окислителем, восстанавливаясь до Cl-1 (степень окисления хлора понижается на 6 единиц – от +5 до -1).

В периодической таблице Менделеева четко прослеживается закономерность изменения окислительно-восстановительных свойств элементов:

В периодах с увеличением порядкового номера элемента (слева-направо) нарастают окислительные свойства и убывают восстановительные – натрий самый сильный восстановитель в третьем периоде, а хлор – самый сильный окислитель.
В главных подгруппах, в пределах одной главной подгруппы с повышением порядкового номера (по направлению сверху-вниз) нарастают восстановительные свойства элементов и убывают окислительные – в VIIа группе фтор является сильным окислителем, а астат в некоторых соединениях проявляет восстановительные свойства.

На рисунке ниже показана примерная принадлежность элементов к восстановителям (голубой цвет) и окислителям (красный цвет).

Окислительно-восстановительные свойства элементов в Периодической таблице

С окислительно-восстановительными свойствами элементов в периодической таблице в общем чертах понятно. Теперь скажем пару слов о ионах.

Элементарные катионы металлов (Na+, Cu2+, Ca2+) являются окислителями и не проявляют восстановительных свойств, окислительные свойства снижаются по мере роста активности металла.
Ионы металлов с промежуточными степенями окисления могут проявлять, как восстановительные, так и окислительные свойства (Fe2+ – восстановитель; Fe3+ – окислитель).
Элементарные анионы (Cl-, Br-, I-) являются восстановителями.
Сложные ионы являются окислителями, если содержат атомы элементов с высокой степенью окисления (Cr2O72-, ClO3-,NO3-), при этом окислительные свойства обусловлены всем анионом, но не конкретным атомом, имеющим высокую степень окисления.

А что же с окислительно-восстановительными свойствами сложных веществ?

При взаимодействии сложных веществ следует обращать внимание на те элементы, которые в ходе реакции меняют свою степень окисления (если таковых нет, то и реакция не является окислительно-восстановительной).

Если элемент, меняющий свою степень окисления, присутствует в исходном веществе в максимальной степени окисления – такое вещество может быть только окислителем, например перманганат калия, в котором марганец имеет максимальную степень окисления, т.е., может только принимать электроны.
Если элемент, меняющий свою степень окисления, присутствует в исходном веществе в низшей степени окисления – такое вещество может быть только восстановителем, например, сульфат марганца (II), в котором марганец имеет низшую степень окисления, т.е., может только отдавать электроны.
Если элемент, меняющий свою степень окисления, присутствует в исходном веществе в промежуточной степени окисления, – такое вещество может быть как окислителем, так и восстановителем – все зависит от других реагирующих веществ и условий протекания реакции.

Рассмотрим вкратце вещества, которые могут проявлять и восстановительные, и окислительные свойства, в зависимости от условий реакции и других взаимодействующих веществ.

Оксид серы (IV) в некоторых случаях играет роль восстановителя, например, окисляясь кислородом, но в металлургии оксид серы используют в реакции извлечения серы из отходящих газов, где оксид серы проявляет свойства окислителя:

2SO2+O2 = 2SO3
2CO+SO2 = S+2SO2

Пероксид водорода H2O2, как восстановитель применяется для дезинфекции, травления германиевых пластинок при изготовлении полупроводниковых приборов. Окислительные свойства пероксида водорода используют при отбеливании пуха, пера, мехов, тюли, волос.

Сернистая кислота в реакции с сероводородом играет роль окислителя, поскольку в молекуле H2S сера имеет степень окисления -2:

H2S+4O3+2H2S-2 = 3S0+3H2O

В реакции с кислородом сернистая кислота выступает восстановителем, поскольку кислород является более сильным окислителем:

2H2S+4O3+O20 = 2H2SO4

Не последнюю роль на окислительно-восстановительные свойства веществ оказывает среда, в которой протекает химическая реакция:

I2+5H2O2 → 2HIO3+4H2O – при pH=1 пероксид водорода является окислителем;
2HIO3+5H2O2 → I2+6H2O+5O2 – при pH=2 пероксид водорода является восстановителем.

Оксид марганца (IV) является окислителем только в кислотной среде:
MnO2+4H++2e- → Mn2++2H2O

Перманганат калия KMnO4 является окислителем в любой среде:

кислая среда: MnO4-+8H++5e- → Mn2++4H2O
щелочная среда: MnO4-+1e- → MnO42-
нейтральная среда: MnO4-+2H2O+3e- → MnO2+4OH-

См. далее:

Типичные восстановители
Типичные окислители

Окислители и восстановители любят “свою” среду – в кислотной среде сила окислителей увеличивается, а в щелочной – увеличивается сила восстановителей.

См. далее Элементы-восстановители

Источник

Вы хотите познавать химию и профессионально, и с удовольствием? Тогда вам сюда! Автор методики системно-аналитического изучения химии Богунова В.Г. раскрывает тайны решения задач, делится секретами мастерства при подготовке к ОГЭ, ЕГЭ, ДВИ и олимпиадам

Сегодня – особенный день. “И что же в нем такого необычного?” – спросите вы. Отвечаю. Я, наконец-то, добралась до моего самого любимого царства-королевства, до моих конфет и пирожных, малинок и клубничек! Окислительно-восстановительные реакции! Вы даже не представляете, насколько это интересно!

Мои ученики в процессе подготовки к экзамену по химии, проходят несколько стадий вызревания. Первое серьезное испытание на прочность – газы! Это из серии “гестапо отдыхает”. Решив огромное количество газовых задач, по сравнению с которыми 28-е задачи ЕГЭ – детский лепет, народ полностью структурирует свой мозг и настраивает мышление на профессиональное восприятие химии по-взрослому.

Вторая ступень химической зрелости и мудрости – окислительно-восстановительные реакции. Они приучают к усидчивости и внимательности. Набравшись опыта в написании ОВР, ребята начинают чувствовать себя ломоносовыми, клапейронами и менделеевыми в одном флаконе. За спиной вырастают крылья и… понеслось! Дальнейшее изучение химии проходит на едином дыхании, профессиональный рост – в геометрической прогрессии. На этой стадии мои ученики уже могут заткнуть за пояс каждого второго школьного преподавателя химии!

Понимая всю серьезность материала статьи, я отключила мобильную связь с внешним миром – с Карлсоном, Алисой (которая из страны Чудес), Сири, Фрекен Бок (тем более, что она работает химичкой в школе, где учится Малыш) и всеми остальными озорниками и хулиганами. Оставила только астральную связь для служебного пользования. Возможно, музы на чаек залетят или еще кто-нибудь забредет. А мы с вами займемся самым интересным делом – будем раскладывать по полочкам все накопленные мною знания по теории и практике окислительно-восстановительных реакций. Долго будем этим заниматься. Пока не надоест. Итак, поехали!

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – химические реакции, в результате которых происходит изменение степеней окисления элементов.

ОВР протекают с участием двух участников – окислителя и восстановителя, и состоят из двух противоположных процессов:

1) Окисление – процесс отдачи электронов (восстановитель отдает электроны окислителю, восстановитель окисляется – окислитель восстанавливается).

2) Восстановление – процесс присоединения электронов (окислитель присоединяет электроны от восстановителя, окислитель восстанавливается – восстановитель окисляется).

Кто же вы, господа окислители и восстановители? Как вас узнать среди огромного количества химических веществ? Сегодня разберем самые общие характеристики участников ОВР (окислителей и восстановителей) на отдельных примерах. После изучения технологии написания ОВР (в следующей статье), поработаем с целыми семействами окислителей и восстановителей, с неорганическими и органическими веществами, проводя реакции в разных средах. А пока – читаем внимательно!

Окислитель – атом в составе молекулы или иона, который присоединяет электроны от восстановителя. Происходит процесс восстановления окислителя (его степень окисления снижается).

Окислительная активность – способность атома отбирать электроны у других атомов.

Окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал) – показатель окислительной активности, мера способности атомов химического элемента присоединять электроны (восстанавливаться). Стандартные потенциалы окислительно-восстановительных пар помещены в таблицу.

Чем выше стандартный потенциал окислительно-восстановительной пары, тем выше окислительная активность атомов элемента, тем он – более сильный окислитель

Окислительную активность определяют два фактора:

1) Электроотрицательность. Чем выше электроотрицательность химического элемента, тем выше окислительная активность простого вещества. В Периодической Системе Элементов электроотрицательность растет в сторону правого верхнего угла (слева направо и снизу вверх). Самый сильный окислитель – фтор, на втором месте – кислород.

2) Степень окисления. Чем выше степень окисления атома в составе молекулы или иона, тем ярче проявляется окислительная активность.

Только свойства окислителя проявляют атомы с максимально возможной степенью окисления (она равна номеру группы). Почему? Да, потому что у такого атома на внешнем уровне вообще нет валентных электронов. Ни одного. Все валентные электроны он где-то потерял (отдал кому-то) и остался гол, как сокол (в чем мать родила). Больше отдавать нечего, поэтому можно только присоединять.

У вас часто возникает вопрос – почему при дефиците электронов формируется положительная степень окисления или положительный заряд иона (т.е. почему у окислителя валентные электроны в дефиците или отсутствуют, а его заряд +n)? Да, потому что электроны заряжены отрицательно, а протоны (в ядре) – положительно. В электронейтральном атоме протоны и электроны уравновешены (сколько протонов, столько электронов). Если электроны убрать, то проявятся положительные заряды протонов, которые никуда не деваются в химических реакциях (их можно сдвинуть с насиженного места только ядерными реакциями). Теперь понятно? Если все еще “ежик в тумане”, читайте эту и следующие статьи. Я буду рассматривать все тяжело понимаемые моменты с разных сторон. В конце концов, все станет на свои места и туман рассеется.

Давайте, придумаем образ окислителя. Кто вы, мистер-окислитель? Это – захватчик, завоеватель, грабитель, который скачет на коне и, угрожая, копьем и ружьем, отбирает электроны у восстановителей (часто, отбирает все, что есть). Окислитель не только безжалостный разбойник, но еще и жадина – очень проблематично вернуть назад электроны, которые забрал окислитель. Как только окислитель ограбит восстановителя (заберет у него электроны) он тут же падает вниз по градационной шкале степеней окисления (“падает в глазах окружающих”).

Пример сильного окислителя – перманганат-ион. Его часто используют в различных ОВР. Обратите внимание, в зависимости от среды реакции, перманганат-ион образует различные продукты.

Ребята, не слушайте училок-химичек, которые заставляют запоминать продукты ВСЕХ окислительно-восстановительных реакций. Если вы забыли образующиеся вещества и просите помочь, они орут, обзывая вас неучами и и бездельниками. При этом, сами срочно хватают спасательный учебник по химии и пафосно зачитывают вам и всему классу продукты конкретной реакции. Вы задайте этим глупым училкам вопрос – помнят ли они дни рождения всех своих родственников? Что касается меня, то после 16-ти часов работы (такое тоже бывает), я часто забываю номер своего телефона. Но… ЛЮБУЮ ОВР напишу за пару минут (как говорят, темной ночью под кроватью)! Потому, что знаю особые секреты окислительно-восстановительных реакций, которые, между прочим, собираюсь раскрыть моим ученикам и всем моим читателям.

Постепенно, статья за статьей, мы будем изучать технологию написания окислительно-восстановительных реакций, знакомиться с целыми семействами окислителей и восстановителей, их особенностями, характером поведения в разных средах, предполагаемыми продукты. Лукавить не буду, кое-что нам, все-таки, придется запомнить. Совсем немного. Чуть-чуть. Примерно 15 точек, включающих продукты ОВР и основные рекомендации. И вы напишите ЛЮБУЮ окислительно-восстановительную реакцию! В ЛЮБОЙ среде!

Первое задание: запомните три продукта восстановления перманганат-иона (выделено красным цветом) в зависимости от среды протекания окислительно-восстановительной реакции (кислая, нейтральная или щелочная).

Восстановитель – атом в составе молекулы или иона, который отдает электроны окислителю. Происходит процесс окисления восстановителя (его степень окисления повышается).

Восстановительная активность – способность атома отдавать электроны другим атомам.

Восстановительную активность определяют два фактора:

1) Радиус атома. Чем больше радиус атома химического элемента, тем выше восстановительная активность простого вещества. В Периодической Системе Элементов радиус атома увеличивается в сторону левого нижнего угла (справа налево и сверху вниз).

2) Степень окисления. Чем ниже степень окисления атома в составе молекулы или иона, тем ярче проявляется восстановительная активность.

Только свойства восстановителя проявляют атомы с минимально возможной степенью окисления. Для неметаллов она равна “восемь минус номер группы”. Для металлов – ноль. Как только восстановитель отдаст электроны окислителю, он поднимется вверх по градационной шкале степеней окисления (“растет в глазах окружающих”).

Посмотрите, как ведет себя сера в роли восстановителя в разных веществах (с разными степенями окисления).

Настало время придумать образ восстановителя. Кто вы, мистер-восстановитель? У меня восстановитель ассоциируется с добрым дедушкой-альтруистом, который одаривает электронами каждого желающего окислителя.

Как же вас различить, господа окислители и восстановители в группе веществ, предложенных для реакций?!

Окислитель можно отыскать по высокой (иногда, максимально высокой) степени окисления, кроме того, мы изучим многие семейные портреты окислителей. Продукты окислителей мы ЗАПОМНИМ (их около 10, не более), кроме того, проведем анализ процесса восстановления окислителя по градационной шкале степеней окисления.

Восстановитель отыщем по низкой (иногда, максимально низкой) степени окисления. Продукт восстановителя будем устанавливать путем анализа с использованием градационных шкал степеней окисления. Хотя… сделаю вам подарок. Читайте мнемоническое стихотворение. Пригодится.

Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии. Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами. Звоните мне +7 (903) 186-74-55. Приходите ко мне на курс, на Мастер-классы “Решение задач по химии” – и вы сдадите ЕГЭ с высочайшими баллами, и станете студентом престижного ВУЗа!

Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова

Источник

Цель лекции– ознакомление с основными закономерностями
процессов окисления и восстановления, освоение методик составления уравнений
окислительно-восстановительных реакций, изучение окислительно-восстановительных
свойств соединений.

Ход лекции

Слайд1. Протекание химических реакций в целом обусловлено обменом
частицами между реагирующими веществами. Слайд 2. Часто обмен
сопровождается переходом электронов от одной частицы к другой. Так, при
вытеснении цинком меди в растворе сульфата меди (II)

Zn (т) + CuSO4 (р) = ZnSO4 (p) + Cu (т)

электроны от атомов цинка переходят к ионам меди:

Zn (т) = Zn2+ (p) + 2e,
Cu2+ (р) + 2e = Cu (т) ,
или суммарно: Zn (т) + Cu2+ (р) = Zn2+
(p) + Cu (т).

Процесс потери электронов частицей называют окислением Слайд 3,
а процесс приобретения электронов – восстановлением слайд 4.
Окисление и восстановление протекают одновременно, поэтому взаимодействия,
сопровождающиеся переходом электронов от одних частиц к другим, называют
окислительно-восстановительными реакциями.

Для удобства описания окислительно-восстановительных реакций используют
понятие степени окисления – величины, численно равной формальному заряду,
который можно приписать элементу, исходя из предположения, что все электроны
каждой из его связи перешли к более электроотрицательному атому данного
соединения. Протекание окислительно-восстановительныхреакций
сопровождается изменением степеней окисления элементов участвующих в реакции
веществ. При восстановлении степень окисления элемента уменьшается, при
окислении – увеличивается. Вещество, в состав которого входит элемент,
понижающий степень окисления, называют окислителем, вещество, в состав
которого входит элемент, повышающий степень окисления, называют
восстановителем слайд 5–6.

Степень окисления элемента в соединении определяют в соответствии со
следующими правилами: Слайд 7. 1) степень окисления элемента в простом
веществе равна нулю; 2) алгебраическая сумма всех степеней окисления атомов в
молекуле равна нулю; 3) алгебраическая сумма всех степеней окисления атомов в
сложном ионе, а также степень окисления элемента в простом одноатомном ионе
равна заряду иона; 4) отрицательную степень окисления проявляют в соединении
атомы элемента, имеющего наибольшую электроотрицательность; 5) максимально
возможная (положительная) степень окисления элемента соответствует номеру
группы, в которой расположен элемент в Периодической таблице Д.И. Менделеева.

Ряд элементов в соединениях проявляют постоянную степень окисления, что
используют при определении степеней окисления других элементов: 1) фтор, имеющий
наивысшую среди элементов электроотрицательность, во всех соединениях имеет
степень окисления –1; 2) водород в соединениях проявляет степень окисления +1,
кроме гидридов металлов (–1); 3) металлы IA подгруппы во всех соединениях имеют
степень окисления +1; 4) металлы IIA подгруппы, а также цинк и кадмий во всех
соединениях имеют степень окисления +2; 5) степень окисления алюминия в
соединениях +3; 6) степень окисления кислорода в соединениях равна –2, за
исключением соединений, в которых кислород присутствует в виде молекулярных
ионов: О2+, О2-, О22- , О3-, а также фторидов OxF2.

Степени окисления атомов элементов в соединении записывают над символом
данного элемента, указывая вначале знак степени окисления, а затем ее численное
значение, например, ,
в отличие от заряда иона, который записывают справа, вначале указывая зарядовое
число, а затем знак: Fe2+, SO42–.

Окислительно-восстановительные свойства атомов различных элементов
проявляются в зависимости от многих факторов, важнейшие из которых – электронное
строение элемента, его степень окисления в веществе, характер свойств других
участников реакции. Соединения, в состав которых входят атомы элементов в своей
максимальной (положительной) степени окисления, например,
могут только восстанавливаться, выступая в качестве окислителей. Соединения,
содержащие элементы в их минимальной степени окисления, например,
могут
только окисляться и выступать в качестве восстановителей. Вещества, содержащие
элементы в промежуточных степенях окисления, например

обладают окислительно-восстановительной двойственностью. В зависимости от
партнера по реакции такие вещества способны и принимать, и отдавать электроны.
Состав продуктов восстановления и окисления также зависит от многих факторов, в
том числе среды, в которой протекает химическая реакция, концентрации реагентов,
активности партнера по окислительно-восстановительному процессу. Чтобы составить
уравнение окислительно-восстановительной реакции, необходимо знать, как
изменяются степени окисления элементов и в какие другие соединения переходят
окислитель и восстановитель.

Важнейшие окислители. Слайд 8. Галогены, восстанавливаясь,
приобретают степень окисления –1, причем от фтора к йоду их окислительные
свойства ослабевают (F2 имеет ограниченное применение вследствие
высокой агрессивности):

2H2O + 2F2 = O2+ 4HF

Кислород O2, восстанавливаясь, приобретает степень окисления
–2:

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3

Азотная кислота HNO3 проявляет окислительные свойства за счет
азота в степени окисления +5:

3Сu + 8HNO3 (разб) = 3Cu(NO3)2 + 2NO
+ 4H2O

При этом возможно образование различных продуктов восстановления:

NO3– + 2H+ + e = NO2 + H2O
NO3– + 4H+ + 3e = NO + 2H2O
NO3– + 5H+ + 4e = 0,5N2O +
2,5H2O
NO3– + 6H+ + 5e = 0,5N2 + 3H2O
NO3– + 10H+ +8e = NH4+
+ 3H2O

Глубина восстановления азота зависит от концентрации кислоты, а также от
активности восстановителя:

Соли азотной кислоты (нитраты) могут восстанавливаться в кислотной, а
при взаимодействии с активными металлами и в щелочной средах, а также в
расплавах:

Zn + KNO3 + 2KOHK2ZnO2
+ KNO2 + H2O

Царская водка – смесь концентрированных азотной и соляной кислот,
смешанных в соотношении 1:3 по объему. Название этой смеси связано с тем, что
она растворяет даже такие благородные металлы как золото и платина:

Au + HNO3(конц) + 4HCl(конц) = H[AuCl4] + NO
+ 2H2O

Серная кислота H2SO4 проявляет окислительные
свойства в концентрированном растворе за счет серы в степени окисления +6:

C(графит) + 2H2SO4 (конц)
СO2+ 2SO2+ 2H2O.

Состав продуктов восстановления определяется главным образом активностью
восстановителя и концентрацией кислоты:

SO42– + 4H+ + 2e = SO2 +
2H2O
SO42– + 8H+ + 4e = S+ 4H2O
SO42– +10H+ + 8e = H2S + 4H2O

Кислородсодержащие кислоты галогенов и их соли часто используются как
окислители, хотя многие из них проявляют двойственный характер. Как правило,
продуктами восстановления этих соединений являются хлориды и бромиды, а также
йод:

MnS + 4HСlO = MnSO4 + 4HCl;

5Na2SO3 + 2HIO3 = 5Na2SO4
+ I2 + H2O

Перманганат калия KMnO4 проявляет окислительные свойства за
счет марганца в степени окисления +7. В зависимости от среды, в которой
протекает реакция, он восстанавливается до разных продуктов: в кислотной среде –
до солей марганца (II), в нейтральной – до оксида марганца (IV) в гидратной
форме MnO(OH)2, в щелочной – до манганат-иона MnO42–:

кислотная среда: 5Na2SO3 +2KMnO4+ 3H2SO4(разб)=
5 Na2SO4 + 2MnSO4 +3H2O+K2SO4

нейтральная среда: 3Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2O
= 3Na2SO4 + 2MnO(OH)2+ 2KOH

щелочная среда: Na2SO3 + 2KMnO4+ 2KOH = Na2SO4
+ 2K2MnO4 + H2O

Дихромат калия K2Cr2O7, в состав
молекулы которого входит хром в степени окисления +6, является сильным
окислителем при спекании и в кислотном растворе:

6KI + K2Cr2O7 + 7H2SO4 (разб)
= 3I2 + Cr2(SO4)3 + 7H2O
+ 4K2SO4

проявляет окислительные свойства и в нейтральной среде:

3H2S + K2Cr2O7 + H2O =
3S + 2Cr(OH)3+ 2KOH.

Среди ионов окислительные свойства проявляют ион водорода Н+ и
ионы металлов в высшей степени окисления. Ион водорода Н+
выступает как окислитель при взаимодействии активных металлов с разбавленными
растворами кислот (за исключением HNO3):

Mg + H2SO4 (разб) = MgSO4 + H2

Ионы металлов в относительно высокой степени окисления, такие, как Fe3+,
Cu2+, Hg2+, восстанавливаясь, превращаются в ионы более
низкой степени окисления:

H2S + 2FeCl3 = S + 2FeCl2
+ 2HCl

или выделяются из растворов их солей в виде металлов:

2Al + 3CuCl2 = 2AlCl3 + 3Cu.

Важнейшие восстановители. Слайд 9. К типичным восстановителям
среди простых веществ относятся активные металлы, такие как щелочные и
щелочно-земельные металлы, цинк, алюминий, железо и др., а также некоторые
неметаллы (водород, углерод, фосфор, кремний): Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

C + 4HNO3(конц, гор) = CO2+ 4NO2+ 2H2O

Восстановительными функциями обладают бескислородные анионы, такие как Cl-
, Br- , I-
, S2- , H-
, и катионы металлов в низшей степени окисления:

2HBr(конц) + Н2O2(конц) = Br2 +
2H2O;

2CaH2 + TiO22CaO + Ti +2H2.

2FeSO4 + H2O2(конц)+ H2SO4(разб)Fe2(SO4)3
+ 2H2O.

Окислительно-восстановительная двойственность. Слайд10. Среди
простых веществ окислительно-восстановительная двойственность характерна для
элементов VIIA, VIA и VA подгрупп, которые могут как повышать, так и понижать
свою степень окисления.

Часто используемые как окислители, галогены под действием более
сильных окислителей проявляют восстановительные свойства (за исключением фтора).
Их окислительные способности уменьшаются, а восстановительные способности
увеличиваются от Cl2 к I2. Эту особенность иллюстрирует
реакция окисления йода хлором в водном растворе: I2 + 5Cl2
+ 6H2O = 2HIO3 + 10HCl.

Кислородсодержащие кислоты галогенов и их соли, в состав молекул
которых входит галоген в промежуточной степени окисления, могут выступать не
только в роли окислителей: S + NaClO2
NaCl + SO2

но и восстановителей:

5NaClO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 (разб )
= 5NaClO3 + 2MnSO4 + 3H2O + K2SO4

Пероксид водорода, содержащий кислород в степени окисления –1, в
присутствии типичных восстановителей проявляет окислительные свойства, т.к.
кислород может понижать свою степень окисления до –2:

2KI + H2O2 = I2 + 2KOH

а при взаимодействии с сильными окислителями проявляет свойства
восстановителя (степень окисления кислорода возрастает до 0):

H2O2 +2Hg(NO3)2 = O2+ Hg2(NO3)2 + 2HNO3.

Азотистая кислота и нитриты, в состав которых входит азот в
степени окисления +3, также могут выступать как в роли окислителей:

2HI + 2HNO2 = I2 + 2NO + 2H2O,

так и в роли восстановителей: 2NaNO2(разб, гор) + O2 =
2NaNO3.

Классификация. Различают четыре типа окислительно-восстановительных
реакций.

1. Слайд11. Если окислитель и восстановитель – разные вещества, то
такие реакции относят к межмолекулярным. Примерами таких процессов служат
все рассмотренные ранее реакции.

2. При термическом разложении сложных соединений, в состав которых входят
окислитель и восстановитель в виде атомов разных элементов, происходят
окислительно-восстановительные реакции, называемые внутримолекулярными:

3. Слайд12. Реакции диспропорционирования могут происходить,
если соединения, содержащие элементы в промежуточных степенях окисления,
попадают в условия, где они оказываются неустойчивыми (например, при повышенной
температуре). Степень окисления этого элемента и повышается и понижается:

4. Слайд13. Реакции сопропорционирования – это процессы
взаимодействия окислителя и восстановителя, в состав которых входит один и тот
же элемент в разных степенях окисления. В результате продуктом окисления и
продуктом восстановления является вещество с промежуточной степенью окисления
атомов данного элемента:

5. Слайд14. Реакции внутримолекулярного окисления и восстановления.

В этих реакциях окислитель и восстановитель — разные химические элементы, но
входящие в состав одного вещества

Составление уравнений. Слайд15. Для составления уравнений
окислительно-восстановительных реакций наиболее часто используют метод
электронно-ионных полуреакций и метод электронного баланса. Метод
электронно-ионных полуреакций применяют при составлении уравнений реакций,
протекающих в водном растворе, а также реакций с участием веществ, в которых
трудно определить степени окисления элементов (например, KNСS, CH3CH2OH).
Согласно этому методу выделяют следующие главные этапы составления уравнения
реакций:

1. Записывают общую молекулярную схему процесса с указанием восстановителя,
окислителя и среды, в которой протекает реакция (кислотная, нейтральная или
щелочная). Например:

SO2 + K2Cr2O7 + H2SO4(разб)® …

2. Учитывая диссоциацию электролитов в водном растворе, данную схему
представляют в виде молекулярно-ионного взаимодействия. Ионы, степени окисления
атомов которых не изменяются, в схеме не указывают, за исключением ионов Н+
и ОН- :

SO2 + Cr2O72– + H+® …

3. Определяют степени окисления восстановителя и окислителя, а также
продуктов их взаимодействия:

4. Записывают материальный баланс полуреакции окисления и восстановления:

5. Суммируют полуреакции, учитывая принцип равенства отданных и принятых
электронов:

и, сокращая одноименные частицы, получают общее ионно-молекулярное уравнение:

6. Добавляют ионы, не участвовавшие в процессе окисления-восстановления,
уравнивают их количества слева и справа, и записывают молекулярное уравнение
реакции:

3SO2 + K2Cr2O7 + H2SO4
(разб) = Cr2(SO4)3 + K2SO4
+ H2O.

При составлении материального баланса полуреакций окисления и восстановления,
когда изменяется число атомов кислорода, входящих в состав частиц окислителя и
восстановителя, следует учитывать, что в водных растворах связывание или
присоединение кислорода происходит с участием молекул воды и ионов среды.
Слайд 16.

В процессе окисления на один атом кислорода, присоединяющийся к частице
восстановителя, в кислотной и нейтральной средах расходуется одна молекула воды
и образуются два иона Н+; в щелочной среде расходуются два
гидроксид-иона ОН- и образуется одна молекула воды

Присоединение атомов кислорода к восстановителю в процессе окисления.
Слайд 17.

В процессе восстановления для связывания одного атома кислорода частицы
окислителя в кислотной среде расходуются два иона Н+ и образуется
одна молекула воды; в нейтральной и щелочной средах расходуется одна молекула Н2О
и образуются два иона ОН- .

Связывание атомов кислорода окислителя в процессе восстановления. Слайд
18.

При составлении уравнений следует учитывать, что окислитель (или
восстановитель) могут расходоваться не только в основной
окислительно-восстановительной реакции, но и при связывании образующихся
продуктов реакции, т.е. выступать в роли среды и солеобразователя. Слайд19–22.
Примером, когда роль среды играет окислитель, служит реакция окисления металла в
азотной кислоте, составленная методом электронно-ионных полуреакций:

Примером, когда восстановитель является средой, в которой протекает реакция,
служит реакция окисления соляной кислоты дихроматом калия, составленная методом
электронного баланса:

Метод полуреакций имеет ряд преимуществ перед методом электронного баланса.
Слайд 23.

Окислительно-восстановительные реакции необходимо уметь решать в части С1
ЕГЭ. Рассмотрим некоторые из них. Слайд25–27.

Окислительно-восстановительные реакции имеют место и в органической химии.

Необходимо помнить, что степень окисления углерода не является постоянной в
органических веществ. Слайд 29–30.

Приведем несколько примеров ОВР в органической химии.

Окисление алкенов. Слайд 31.

1) Окисление алкена в нейтральной среде при обычных условиях приводит к
разрыву только π –связи, при этом образуется
многоатомный спирт – качественная реакция на кратную связь.

3CH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3HO-CH2-CH2-OH
+2MnO2 + 2KOH

C2H4 + 2H2O –
2ē → C2H6O2 + 2H+ | х 3

MnO4– + 2H2O +
3ē → MnO2 + 4OH– | х 2

2) Окисление алкенов в кислой среде при нагревании приводит к образованию
карбоновых кислот и кетонов, при этом двойная связь разрушается (рвутся
σ – и π –связь).

5R1-CH=CH-R2 + 8KMnO4 + 12H2SO4
→ 5R1-COOH + 5R2-COOH + 8MnSO4 + 4K2SO4
+ 12H2O

Окисление алкинов. Слайд 32.

3CH≡CH +8KMnO4 +H2O→ 3KOOC-COOK оксалат калия +8MnO2+
2KOH + 2H2O

Окисление аренов (гомология бензола). Слайд 33.

5C6H5CH(CH3)2 + 18KMnO4
+ 27H2SO4 → 5C6H5COOH + 42H2O
+ 18MnSO4 + 10CO2 + 9K2SO4

C6H5CH(CH3)2 + 6H2O –
18ē → C6H5COOH + 2CO2
+ 18H+ | x 5

MnO4– + 8H+ +
5ē → Mn+2 + 4H2O | x 18

Уметь решать такие уравнения необходимо в части С3. Слайд34–35.

Слайд 36. Закончить составление уравнений
окислительно-восстановительных реакций методом электронно-ионных полуреакций:

Источник