Химия
Основы ОВР

Основы ОВР

Закономерности протекания химических реакций

6 Июн, 2024

Кроме известных типов химических реакций, таких как реакции соединения, разложения, замещения и обмена, существуют и другие классификации. Рассмотрим следующую химическую реакцию:

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂

Расставим степени окисления у элементов в реакции.

Zn⁰ + 2H⁺¹Cl^-1 = Zn⁺²Cl₂^-1 + H₂⁰

Как мы можем видеть, в данной реакции меняются значения степеней окисления у элементов цинка и водорода.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — это реакции, идущие с изменением степени окисления элементов.

Реакции замещения всегда будут окислительно-восстановительными.

Рассмотрим основные положения теории окислительно-восстановительных реакций.

Процесс передачи электронов атомом, молекулой или ионом называется окислением, а процесс присоединения электронов – восстановлением. На примере выше рассмотренной реакции:

Процесс окисления: Zn⁰— 2e → Zn⁺²

Процесс восстановления: 2H⁺¹ + 2е → H₂⁰

При окислении степень окисления повышается, а при восстановлении – наоборот, понижается.
Восстановители отдают электроны и окисляются, а окислители присоединяют электроны и восстанавливаются.
Окисление всегда сопровождается восстановлением, и наоборот.
Число электронов, отданных восстановителем, равно числу электронов, присоединенных окислителем.
В окислительно-восстановительных реакциях атомы с высшей степенью окисления являются только окислителями, а с низшей – только восстановителями.
Атомы с промежуточной степенью окисления могут быть и окислителями, и восстановителями в зависимости от условий протекания реакций.

Важнейшими окислителями являются кислород, озон, галогены, азотная кислота, концентрированная серная кислота, пероксид водорода и др.

К важнейшим восстановителям относятся водород, металлы, углерод, оксид углерода (II) и др.

ОВР невозможна между веществами, являющимися только окислителями (например, между HNO₃ и H₂SO₄) или только восстановителями (H₂S и HI).

Различают три типа окислительно-восстановительных реакций.

1. Реакции межмолекулярного окисления-восстановления, в ходе которых исходных веществ:

Fe₂⁺³О₃ + 3C⁺²О = 2Fe⁰ + 3C⁺⁴О₂

2. Реакции внутримолекулярного окисления-восстановления, в ходе которых изменяются степени окисления атомов разных элементов, входящих в состав одного и того же исходного вещества:

4Fe⁺²S⁺⁶O^-2 = 2Fe₂⁺³O₃ + 4S⁺⁴O₂ + O₂⁰

3. Реакции самоокисления-самовосстановления. В этих процессах окислителями и восстановителями являются атомы одного и того же элемента.

Реакции самоокисления-самовосстановления делятся на два вида: диспропорционирования и конпропорционирования.

Диспропорционирование (дисмутация) – процесс, при котором элемент из одной степени окисления переходит в две новые, меньшую и большую, относительно исходной. Например:

Cl₂⁰ + Н₂⁺¹O^-2 = Н⁺¹Cl^-1O^-2 + H⁺¹Cl^-1

Конпропорционирование (конмутация). В ходе этих процессов атомы одного и того же элемента из разных степеней окисления сходятся к одной, промежуточной, между исходными. Например:

S⁺⁴O₂ + 2H₂S^-2 = 3S⁰ + 2H₂O

Для составления уравнений окислительно-восстановительных реакций часто используется метод электронного баланса. В основе его лежит следующее правило: общее число электронов, отданных восстановителем, в точности равно числу электронов, принятых окислителем. На этом принципе основан способ расстановки коэффициентов в ОВР методом электронного баланса.

Окислительно-восстановительные реакции являются самыми распространенными реакциями. Они играют важнейшую роль в природе и технике, представляют собой основу всей жизни. С процессами окисления и восстановления связаны процессы дыхания, обмена веществ, гниения, брожения, фотосинтеза. Можно видеть процессы данных типов реакций при горении топлива, получении сплавов. ОВР — это основа круговорота веществ и элементов в природе.

Задания для самопроверки:

Задание 1

Среди ниже перечисленных реакций выберите окислительно-восстановительную:

A) MgСО3 = MgО + СО2

B) 2Ca+O2 = 2CaO

C) K2O + SO2 = K2SO3

D) NaCl + HNO3 = NaNO3 + HCl

E) HF + NaOH = NaF + H2O

Задание 2

Окисление — это:

A) Отдача электронов атомом, молекулой или ионом

B) Присоединение электронов атомом, молекулой или ионом

C) Перемещение электронной пары

D) Образование общей электронной пары

E) Завершение внешнего энергетического уровня

Задание 3

Азот проявляет свойства восстановителя в реакции с веществом:

A) Ca

B) H2

C) O2

D) Si

E) Mg

Задание 4

Выберите вещество, которое может быть только окислителем:

A) H2SO3

B) HNO3

C) CO2

D) SO2

E) NO

Задание 5

В схеме превращений окислительно-восстановительными реакциями будут:

S (1) → SO2 (2) → SO3 (3) → H2SO4 (4) → K2SO4

A) 1, 4

B) 1, 3

C) 3, 4

D) 1, 2

E) 2, 4

Задание 6

Выберите самый сильный окислитель:

A) S

B) O

C) N

D) F

E) I

Ответы:

1 – B, 2 – A, 3 – C, 4 – B, 5 – D, 6 – D.

Понравилась статья? Оцени:

Загрузка...

Химия
Основы ОВР