Файл: Реферат по дисциплине химия по теме Окислительновостановительные реакции.docx
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 591
Скачиваний: 14
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение «Бавлинский аграрный колледж»Реферат по дисциплине: химияпо теме:«Окислительно-востановительные реакции»Выполнил: Студент 2 курса596 группы Садыков.Р Проверил преподаватель:_________ ______________________Г.Бавлы 2022.
Степень окисления ― понятие условное, т.к. большинство соединений не являются ионами, чаще встречаются соединения с ковалентной связью. Степень окисления ― величина переменная. Вычисление степени окисления производится на основании того, что молекула любого вещества в целом электронейтральна, т.е. алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю. Степень окисления атома обозначается арабскими цифрами со знаком (+) или (–) после цифры.В простых веществах (О2, Н2, N2) степень окисления элемента всегда равна нулю, так как в этих соединениях электронная плотность равномерно распределена между атомами в молекуле и не наблюдается одностороннего оттягивания электронных пар, участвующих в образовании химических связей. В простейших ковалентных соединениях значение положительной степени окисления элемента соответствует числу оттянутых от атома связывающих электронных пар, а величина отрицательной степени окисления ― числом притянутых электронных пар.В соединениях некоторые элементы проявляют всегда постоянную степень окисления, но для большинства элементов она в различных соединениях различна. В каждом конкретном случае степень окисления рассчитывается по формуле соединения. Для определения степени окисления элементов в химических соединениях следует руководствоваться следующими положениями:1. Постоянную степень окисления имеют щелочные металлы (+1), щелочноземельные металлы (+2), фтор (-1). Для водорода в большинстве соединений характерна степень окисления 1+, а в гидридах металлов и в некоторых других соединениях она равна 1-. Кислород в соединениях проявляет главным образом степень окисления 2-, к исключениям относятся пероксидные соединения, степень окисления кислорода в которых равна 1-, и фторид кислорода OF2, в котором она равна 2+.2. Так как молекула электронейтральна, то алгебраическая сумма степеней окисления атомов элементов с учетом состава молекулы равна нулю. Принимая во внимание это положение, легко определить степень окисления элементов в соединении. Для этого надо знать формулу соединения и степени окисления других элементов, входящих в состав этого соединения.Например, необходимо вычислить степень окисления серы в серной кислоте:Н2SO4 (1+)·2 + X + (2-)·4 =0 X=6+Находим, что степень окисления серы равна 6+.
3. Степень окисления элементов в молекулах простых веществ О2, Сl2 и т.п. равна нулю.4. Степень окисления металлов в атомарном состоянии согласно рентгенографическим исследованиям, установившим равномерноераспределение электронной плотности в них, также равна нулю (Сг, Zn и т.п.).5. Понятие о степени окисления является условным и не всегда характеризует настоящее состояние атомов в соединениях, но оно весьма удобно и полезно при классификации различных соединений, рассмотрении окислительно-восстановительных процессов, предсказания направления течения и продуктов химических реакций и т.д.Составление уравнений ОВРДля составления уравнений окислительно-восстановительных реакций обычно используют два метода:1) метод электронного баланса, 2) электронно-ионный метод.При расчете коэффициентов в окислительно-восстановительных реакциях пользуются правилом электронного баланса: суммарное число электронов, теряемых восстановителем, должно быть равно суммарному числу электронов, приобретаемых окислителем.В данном руководстве мы остановимся на рассмотрении метода электронного баланса.Метод электронного балансаМетод электронного баланса основан на определении общего числа электронов, перемещавшихся от восстановителя к окислителю. Для составления уравнения окислительно-восстановительной реакции необходимо, прежде всего, знать химические формулы исходных веществ и получающихся продуктов. Исходные вещества нам известны, а продукты реакции устанавливаются либо экспериментально, либо на основании известных свойств элементов. Участие воды в реакции выясняется при составлении уравнения. При составлении уравнения окислительно-восстановительной реакции необходимо соблюдать следующую логическую последовательность операций: рассмотрим реакцию взаимодействия Sb2S5 и HNO3.1. Устанавливаем формулы веществ, получающихся в результате реакции: Sb2S5 + HNO3 = H3SbO4+NO+H2SO4 . 2. Определяем степени окисления элементов
2SO4 .
Особые случаи составления уравнений окислительно-восстановительных реакцийРассмотренная методика составления окислительно-восстановительных реакций применима к большинству простых и сложных процессов. Но в некоторых специальных случаях необходимы дополнительные пояснения.1. Если число электронов, отдаваемое восстановителем, и число электронов, присоединяемое окислителем, имеют общий наибольший делитель, то при нахождении коэффициентов оба числа делят на него. Например, в реакции HCl7+O4 + 4S4+O2 + 4H2O = 4H2S6+O4 + HCl1-основными коэффициентами для восстановителя и окислителя будут не 6 и 2, а 4 и 1.Если число участвующих в реакции электронов нечетно, а в результате получается четное число атомов, то коэффициенты удваиваются. Например, в реакции 2Fe3+Cl3 + 2HJ1- = J20 + 2Fe2+Cl2 + 2HClосновными коэффициентами будут не 1 и 1, а 2 и 2.2. Окислитель или восстановитель иногда дополнительно расходуется на связывание получающихся продуктов (солеобразование).Например, в реакцииCu + 2HNO3 + 6HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2Oна окисление на связывание на 3 атома восстановителя Сu0 требуется для окисления 2 молекулы окислителя HNO3; кроме того, на образование нитрата меди - трех молекул - требуется еще 6 молекул HNO3 для связывания трех атомов меди. Таким образом, общий расход азотной кислоты: 2 молекулы на окисление плюс 6 молекул на связывание (солеобразование), то есть всего 8 молекул HNO3. И окончательно уравнение примет вид:3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O.З. Если в реакции число элементов, изменяющих свою степень окисления, больше двух, то устанавливают общее число электронов, отдаваемых восстановителями, и общее число электронов, присоединяемых окислителями, а в остальном соблюдается общий порядок составления уравнения реакции. Например,
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Степень окисления элементов и сущность окислительно-восстановительных явленийОкислительно-восстановительные реакции имеют очень широкое распространение и являются чрезвычайно важными для обмена веществ в живых организмах, для многих промышленных процессов, связанных с получением химических веществ. Они имеют огромное значение в теории и практике.Окислительно-восстановительные реакции - это такие реакции, которые протекают с изменением степени окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ.Например,NaOH + HCl = NaCl + H2O ― реакция идет без изменения степени окисления. Такого типа реакции называются обменными.Zn0 + HCl- = H20 + Zn2+Cl2 – реакция протекает с изменением степени окисления, следовательно, это окислительно-восстановительная реакция (ОВР).Z n0 - 2e Zn2+ 1 восстановитель, окисление2H+ + 2e H20 1 окислитель, восстановлениеСущность окислительно-восстановительных процессов состоит в переходе валентных электронов от восстановителя к окислителю. При окислительно-восстановительных реакциях одновременно протекают два взаимосвязанных процесса: окисление и восстановление.Окисление ― это процесс отдачи электрона. Этот процесс сопровождается повышением степени окисления элемента. Вещество, отдающее электрон, называется восстановителем.Восстановление ― это процесс присоединения электронов. Этот процесс сопровождается понижением степени окисления элемента. Вещество, принимающее электрон, является окислителем.Состояние атома в молекуле характеризуется с помощью понятия «степени окисления».Под степенью окисления понимают заряд атома элемента в соединении, вычисленный из предположения о том, что молекула состоит только из ионов.Степень окисления ― понятие условное, т.к. большинство соединений не являются ионами, чаще встречаются соединения с ковалентной связью. Степень окисления ― величина переменная. Вычисление степени окисления производится на основании того, что молекула любого вещества в целом электронейтральна, т.е. алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю. Степень окисления атома обозначается арабскими цифрами со знаком (+) или (–) после цифры.В простых веществах (О2, Н2, N2) степень окисления элемента всегда равна нулю, так как в этих соединениях электронная плотность равномерно распределена между атомами в молекуле и не наблюдается одностороннего оттягивания электронных пар, участвующих в образовании химических связей. В простейших ковалентных соединениях значение положительной степени окисления элемента соответствует числу оттянутых от атома связывающих электронных пар, а величина отрицательной степени окисления ― числом притянутых электронных пар.В соединениях некоторые элементы проявляют всегда постоянную степень окисления, но для большинства элементов она в различных соединениях различна. В каждом конкретном случае степень окисления рассчитывается по формуле соединения. Для определения степени окисления элементов в химических соединениях следует руководствоваться следующими положениями:1. Постоянную степень окисления имеют щелочные металлы (+1), щелочноземельные металлы (+2), фтор (-1). Для водорода в большинстве соединений характерна степень окисления 1+, а в гидридах металлов и в некоторых других соединениях она равна 1-. Кислород в соединениях проявляет главным образом степень окисления 2-, к исключениям относятся пероксидные соединения, степень окисления кислорода в которых равна 1-, и фторид кислорода OF2, в котором она равна 2+.2. Так как молекула электронейтральна, то алгебраическая сумма степеней окисления атомов элементов с учетом состава молекулы равна нулю. Принимая во внимание это положение, легко определить степень окисления элементов в соединении. Для этого надо знать формулу соединения и степени окисления других элементов, входящих в состав этого соединения.Например, необходимо вычислить степень окисления серы в серной кислоте:Н2SO4 (1+)·2 + X + (2-)·4 =0 X=6+Находим, что степень окисления серы равна 6+.
3. Степень окисления элементов в молекулах простых веществ О2, Сl2 и т.п. равна нулю.4. Степень окисления металлов в атомарном состоянии согласно рентгенографическим исследованиям, установившим равномерноераспределение электронной плотности в них, также равна нулю (Сг, Zn и т.п.).5. Понятие о степени окисления является условным и не всегда характеризует настоящее состояние атомов в соединениях, но оно весьма удобно и полезно при классификации различных соединений, рассмотрении окислительно-восстановительных процессов, предсказания направления течения и продуктов химических реакций и т.д.Составление уравнений ОВРДля составления уравнений окислительно-восстановительных реакций обычно используют два метода:1) метод электронного баланса, 2) электронно-ионный метод.При расчете коэффициентов в окислительно-восстановительных реакциях пользуются правилом электронного баланса: суммарное число электронов, теряемых восстановителем, должно быть равно суммарному числу электронов, приобретаемых окислителем.В данном руководстве мы остановимся на рассмотрении метода электронного баланса.Метод электронного балансаМетод электронного баланса основан на определении общего числа электронов, перемещавшихся от восстановителя к окислителю. Для составления уравнения окислительно-восстановительной реакции необходимо, прежде всего, знать химические формулы исходных веществ и получающихся продуктов. Исходные вещества нам известны, а продукты реакции устанавливаются либо экспериментально, либо на основании известных свойств элементов. Участие воды в реакции выясняется при составлении уравнения. При составлении уравнения окислительно-восстановительной реакции необходимо соблюдать следующую логическую последовательность операций: рассмотрим реакцию взаимодействия Sb2S5 и HNO3.1. Устанавливаем формулы веществ, получающихся в результате реакции: Sb2S5 + HNO3 = H3SbO4+NO+H2SO4 . 2. Определяем степени окисления элементов
, которые изменили ее в процессе реакции
Sb2S2-5 + HN5+O3 = H3SbO4+N2+O+H2S6+O4 .
3.Определяем изменения, происшедшие в значениях степени окисления и устанавливаем окислитель и восстановитель.
В данной реакции степень окисления атомов серы S2- повысилась с 2- до 6+; следовательно, S2- является восстановителем. А степень окисления атомов азота N5+ понизилась с 5+ до 2+; следовательно, N5+ является окислителем. На основании этого составляем схему электронного баланса реакции:
N5+ + 3e N2+ │ 40 окислитель, процесс восстановления
S2- - 40e S6+ │ 3 восстановитель, процесс окисления
Пользуясь правилом электронного баланса, определяем общее число перемещающихся электронов нахождения наименьшего кратного. В данном случае оно равно 120.
4. Находим основные коэффициенты, то есть коэффициенты при окислителе и восстановителе
3 Sb2S5 + 40 HNO3 = H3SbO4 + NO + H2SO4 .
5. Согласно закону сохранения массы расставляем коэффициенты в правой части уравнения (продукты реакции) перед окисленной и восстановленной формами:
3 Sb2S5 + 40 HNO3 = H3SbO4 + 40 NO + 15 H2SO4 .
6. Проверяем число атомов каждого элемента (кроме водорода и кислорода) в исходных веществах и продуктах реакции и подводим баланс по этим элементам, расставляя коэффициенты:
3 Sb2S5 + 40 HNO3 = 6 H3SbO4 + 40 NO + 15 H2SO4 .
7. Проверяем число атомов водорода в левой и правой частях уравнения и определяем число участвующих в реакции молекул воды
3 Sb2S5 + 40 HNO3 + 4 Н2О = H3SbO4 + 40 NO + 15 H2SO4 .
8. Проверяем сумму атомов кислорода в левой и правой частях уравнения. Если баланс по кислороду сходится, то уравнение реакции составлено правильно.
Все вышеописанные операции производятся последовательно с одним и тем же уравнением и переписывать реакцию несколько раз не имеет смысла. Уравнение реакции окисления сульфида сурьмы азотной кислотой, с учетом схемы электронного баланса, запишется следующим образом:
3 Sb2S5 + 40 HNO3 + 4 Н2О = H3SbO4 + 40 NO + 15 H
2SO4 .
| 3 | 5S2- - 40ē = 5S6+ | восстановитель (окисление) |
| 40 | N5+ + 3ē = N2+ | окислитель (восстановление) |