Типы окислительно-восстановительных реакций. Все кислоты проявляют свойства окислителя за счет водорода

Все кислоты проявляют свойства окислителя за счет водорода. К кислотам окислителям относят кислоты, которые проявляют окислительные свойства за счет кислотного остатка. К этим кислотам относятся конц. серная кислота и азотная кислота любой концентрации Эти кислоты проявляя свойства окислителя за счет кислотного остатка, в реакции с металлами никогда не выделяют водород. При взаимодействии с металлами выделяются несколько продуктов, но в схеме укажем один из продуктов, выделяющийся в наибольшем количестве.

 

H₂SO₄ → (металлы до Н в ряду активности) соль + Н₂

Разбавл. → (металлы после Н в ряду активности) не реагируют

 

 

→(малоактивн. и неактивн. металлы) соль + SO₂ + H₂O

H₂SO₄ →(активные металлы) соль + SO₂ + H₂O (S +H₂O), (H₂S + H₂O)

концентрир.

К активным металлам относятся металлы, стоящие в ряду активности от начала ряда по цинк включительно. К малоактивным металлам относятся металлы от железа до водорода в ряду активности. Неактивные – стоящие в ряду после водорода.

Конц. серная кислота растворяет практически все металлы (кроме золота и платины). В холодной концентрированной серной кислоте пассивируются (становятся неактивными, «пассивными») алюминий, марганец, хром и железо. При нагревании или разбавлении кислоты металлы будут растворяться.

 

Взаимодействие азотной кислоты с малоактивными или неактивными металлами

→ (концентрированная) соль+ NO₂ + H₂O

HNO_{3 → ( разбавленная)} соль + NO + H₂O

→ (очень разбавленная) – реакция не идёт

 

Взаимодействие азотной кислоты с активными металлами

→ (концентрированная) соль + NO₂ (или NO) + H₂O

HNO₃ → (разбавленная) соль + N₂O или N₂ + H₂O

→ (очень разбавленная) соль + NH₃ или NH₄NO₃ + H₂O

Азотная кислота, как и серная, растворяет практически все металлы, кроме золота и платины.В холодной концентрированной азотной кислоте пассивируются алюминий, марганец, железо и хром. При нагревании кислоты или разбавлении металлы растворяются.

Типы окислительно-восстановительных реакций.

1 Межмолекулярные ОВР. (окислитель и восстановитель представлены разными молекулами)

 

H₂S + H₂SO₃ = S + H₂O/

Определим степени окисления в исходных продуктах и в продуктах реакции.

H⁺₂S^-2, H⁺₂ S⁺⁴O^-2₃, S⁰, H⁺₂O^-2/

После расчёта степени окисления видно, что изменяется ст. ок. у серы. Чтобы уравнять реакцию, составим электронный баланс, указывая переход электронов от одного атома к другому. Т.к. электроны не могут быть свободными, то суть баланса сводится к уравниванию числа принятых и от данных электронов.

S^-2 -2e =S⁰ | 4 | 2 восстановитель, процесс окисления

S⁺⁴ +4e =S⁰ | 2 | 1 окислитель, процесс восстановления

Если число отданных электронов умножить на коэффициент, стоящий за чертой в балансе 2*2 =4. Если число принятых электронов умножить на коэффициент в балансе 4*1 =4. Таким образом, коэффициент в балансе указывает, что в реакции должны участвовать 2 молекулы H₂S и 1 молекула H₂SO₃. Далее считаем, сколько атомов серы вступило в реакцию 2+1 =3, значит и выделится 3 атома серы. Считаем число атомов водорода, вступивших в реакцию: 2*2 +2=6, значит и выделится 6 атомов водорода, но в молекуле воды таких атомов 2, поэтому коэффициент поставим 3 (6:2=3) Получаем уравнение

 

2H₂S + H₂SO₃ = 3S + 3H₂O

2 Внутримолекулярные ОВР. В этом типе реакций окислитель и восстановитель находятся в одной молекуле.

 

HNO₃ → NO₂ + O₂ + H₂O

Начинаем с определения степени окисления во всех соединениях:

H⁺N⁺⁵O^-2₃, N⁺⁴O^-2₂, O⁰₂ Степень окисления в воде определяли ранее.

Из расчётов видно, что изменяется степень окисления у азота и кислорода. Составляем баланс, учитывая, что дла образования молекулы кислорода требуется два атома!

 

2O^-2 -4e = O⁰₂ | 1 восстановитель, процесс окисления

N⁺⁵ +1e = N⁺⁴ | 4 окислитель, процесс восстановления

Из коэффициентов в балансе видно, что в результате разложения 4 молекул азотной кислоты (определяется числом атомов азота) выделится одна молекула кислорода и четыре молекулы оксида азота (1V).

 

4 HNO₃ = 4 NO₂ + O₂ + 2 H₂O

 

3. Реакции диспропорционирования или реакции самоокисления, самовосстановления. В этом

типе реакции окислителем и восстановителем является один и тот же элемент в одной и той же степени окисления.

 

K₂MnO₄ + H₂O → KMnO₄ + MnO₂ + KOH

Начинаем с определения степеней окисления

 

K⁺₂Mn⁺⁶O^-2₄, K⁺Mn⁺⁷O^-2₄ Mn⁺⁴O^-2₂ K⁺O^-2H⁺

Считают соединение, содержащий атом, способный отдавть электроны

Mn⁺⁶ - 1 e = Mn⁺⁷ | 2 восстановитель процесс окисления

Mn⁺⁶ + 2 e = Mn⁺⁴ | 1 окислитель процесс восстановления

 

Исходя из коэффициентов в балансе видим, что в результате реакции должны выделиться две молекулы перманганата калия и одна молекула диоксида марганца. Всего выделится 3 атома марганца, значит и вступить в реакцию должны 3 молекулы манганата калия. Теперь определяем коэффициент, указывающий число выделяющихся молекул щелочи: олределяем число атомов калия, столько же должно выделиться, но необходимо учесть, что выделяется два калийсодержащих соединения – перманганат калия и гидроксид калия. В итоге получаем:

3 K₂MnO₄ + 2 H₂O = 2 KMnO₄ + MnO₂ + 4 KOH

Из приведенных примеров видно, что восстановителем считают молекулы, имеющие в своём составе атом, способный отдавать электроны (а это возможно только в том случае, когда на последнем уровне есть электроны, т.е. степень окисления должна быть низшей или промежуточной. Высшая степень окисления указывает на то, что все электроны отданы).

Окислителем может быть соединение, содержащее в своем составе атом, способный присоединять электроны (это возможно, если атом находится в высшей степени окисления или промежуточной. Низшая степень окисления указывает на то, что внешний уровень атома завершен)