М 2.Теория. Окислительно- восстановительные реакции.. Окислительно восстановительные реакции Степень окисления. Окисление и восстановление

• Название: Окислительно восстановительные реакции Степень окисления. Окисление и восстановление
• Дата: 20.07.2019
• Размер: 83.35 Kb.
• Имя файла: М 2.Теория. Окислительно- восстановительные реакции..docx
• Тип: Документы; #84287
• страница: 3 из 4

Окислитель – КMnО₄; f_eq = 1/5; М_eq = 1/5158 г/моль = 31,6 г/моль

Восстановитель - КJ; f_eq = 1; М_eq = 166 г/моль.

Примечание.

При составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций, протекающих в щелочной и нейтральной средах, принцип подбора коэффициентов и алгоритм действия сохраняется, но следует учесть, что:

а) в щелочной среде недостающие атомы кислорода поступают из гидроксид-ионов, поэтому для баланса атомов кислорода и водорода оперируют гидроксил-ионами и молекулами воды;

б) в нейтральной среде в левую часть полуреакции записывают молекулы воды, а в правой части могут быть ОН^‑ - ионы или Н⁺ - ионы.

ПРИМЕР: Реакция протекает в нейтральной среде:

1. Молекулярное уравнение:

КСlО₃ + КCl + Н₂О  Сl₂ + КОН

2. Ионное уравнение:

2. СlО₃^‑ + Сl^‑ + Н₂О  Сl₂ + ОН^‑

3. Составляем две полуреакции для процесса восстановления и окисления:



4. Суммируем левые и правые части полуреакций, умножив на коэффициенты:

2СlО₃^‑ + 6НОН + 10Сl^‑  6Сl₂ + 12ОН^‑

5. Переносим коэффициенты к молекулярному уравнению:

2КСlО₃ + 10КCl + 6Н₂О  6Сl₂ + 12КОН

f_eq (КСlО₃) = 1/5; Э(КСlО₃) = 1/5 моль; М_eq (КСlО₃) = 122,5 г/моль1/5 = 24,5 г/моль.

f_eq (КСl) = 1; Э (КСl) = 1 моль; М_eq (КCl) = 74,5 г/моль.

ПРИМЕР: Реакция протекает в щелочной среде:

1. Молекулярное уравнение:

КМnО₄ + Н₂О₂ + КОН  К₂MnО₄ + О₂ + Н₂О

2. Ионное уравнение:

МnО₄^‑ + Н₂О₂ + ОН^‑  МnО₄^2‑ + О₂ + Н₂О

3. Составляем две полуреакции:



4. Записываем общее ионное уравнение:

2МnО₄^‑ + Н₂О₂ + 2ОН^‑  2МnО₄^2‑ + О₂ + 2Н₂О

5. Переносим коэффициенты к молекулярному уравнению:

2КМnО₄ + Н₂О₂ + 2КОН  2К₂MnО₄ + О₂ + 2Н₂О

f_eq (КМnО₄) = 1; Э (КМnО₄) = 1 моль; М_eq (КМnО₄) = 158 г/моль

f_eq (Н₂О₂) = ½; Э (Н₂О₂) = ½ моль; М_eq (Н₂О₂) = ½34 г/моль = 17 г/моль.

Пример_3.'>Пример3. Уравнять методом полуреакций окислительно-восстановительную реакцию:

FeSO₄ + KMnO₄ + H₂SO₄ Fe₂(SO₄)₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O.

Решение.

Сначала необходимо расставить степени окисления элементов:
+2 +6 2

+1 +7 2

+1 +6 2

+3 +6 2

+2 +6 2

+1 +6 2

+1 2


FeSO₄ + KMnO₄ + H₂SO₄ Fe₂(SO₄)₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O.

Видно, что в ходе реакции степень окисления железа повышается от +2 до +3 (процесс окисления), а марганца, входящего в кислотный остаток, – понижается от +7 до +2 (процесс восстановления).

Таким образом:

2Fe²⁺  2ē 2Fe³⁺ (полуреакция окисления).

Для составления уравнения полуреакции восстановления используется схема:

MnO₄^ Mn²⁺.

В правой части не хватает четырех атомов кислорода, следовательно, в правую часть следует прибавить четыре молекулы воды, а в левую часть – восемь ионов Н:

MnO₄^ + 8H⁺ Mn²⁺ + 4H₂O.

Суммарный заряд левой части равен +7, заряд правой части +2. Чтобы заряд левой части был равен заряду правой части, необходимо прибавить к левой части пять электронов:

MnO₄^ + 8H⁺ + 5ē Mn²⁺ + 4H₂O.

Отношение числа электронов, отданных при окислении железа и принятых при восстановлении марганца, составляет 2:5, следова-тельно, складывая уравнения двух полуреакций, необходимо первое умножить на 5, а второе на 2:

2Fe2+ – 2ē 2Fe3+	5
MnO4 + 8H+ + 5ē Mn2+ + 4H2O	2
10Fe2+ + 2MnO4 + 16H+ 10Fe3+ + 2Mn2+ + 8H2O

В молекулярной форме уравнение имеет следующий вид:

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ = 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O.

Пример4. Уравнять методом полуреакций следующую окислительно-восстановительную реакцию:

NaCrO₂ + Br₂ + NaOH Na₂CrO₄ + NaBr + H₂O.

Решение.
+1 +3 2

0

+1 2 +1

+1 +6 2

+1 1

+1 2


NaCrO₂ + Br₂ + NaOH Na₂CrO₄ + NaBr + H₂O.

В ходе реакции степень окисления хрома, находящегося в кислотном остатке, повышается от +3 до +6 (процесс окисления), а брома понижается от 0 до −1 (процесс восстановления).

Таким образом:

Вr₂ + 2ē 2Br^ (полуреакция восстановления).

Для составления уравнения полуреакции окисления используется схема:

CrO₂^ CrO₄^2.

В левой части не хватает двух атомов кислорода, следовательно, в левую часть следует прибавить четыре иона ОН^– (вдвое больше, чем не хватает кислорода), в правую часть – две молекулы воды:

CrO₂^ + 4ОН^ CrO₄^2 + 2H₂O.

Суммарный заряд левой части равен –5, заряд правой части равен –2. Чтобы заряд левой части был равен заряду правой части, необходимо из левой части вычесть три электрона:

CrO₂^ + 4ОН^ – 3ē CrO₄^2 + 2H₂O.

Поскольку отношение чисел электронов, отданных при окислении и принятых при восстановлении, равно 3:2, то, складывая уравнения двух полуреакций, первое следует умножить на 2, а второе – на 3:

CrO2 + 4ОН – 3ē CrO42 + 2H2O	2
Вr2 + 2ē 2Br	3
CrO2 + 8ОН + 3Br2 2CrO42 + 4H2O + 6Br

В молекулярной форме уравнение имеет следующий вид:

2KCrO₂ + 3Br₂ + 8KOH = 2K₂CrO₄ + 6KBr + 4H₂O.

5. Расчет эквивалентов окислителей и восстановителей

В окислительно-восстановительной реакции химический эквивалент определяется как реальная или условная частица вещества, которая эквивалентна одному электрону.

Фактор эквивалентности в окислительно-восстановительных реакциях определяется числом электронов (n), принятых или отданных одним атомом, ионом или молекулой окислителя или восстановителя (z  n).

Для КМnО₄ факторы эквивалентности в кислой, нейтральной и щелочной средах соответственно равны , и 1.

Таким образом, молярные массы эквивалентов КМnО₄ в различных средах составляют:

Среда	кислая	нейтральная	щелочная
M(KMnO4), г/моль			158

Ниже приведены полуреакции окисления некоторых восстано-вителей, используемых в оксидиметрии, и расчет их молярных масс эквивалента:

Fe²⁺ – 1ē Fe³⁺,

;

H₂O₂ – 2ē O₂  2H⁺,

;

Н₂C₂O₄ – 2ē 2CO₂  2H⁺,