Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Зависимость окислительно-восстановительных реакций от среды. Составление уравнений





Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Кроме окислителя и восстановителя, в реакциях с переносом электронов участвуют и некоторые дополнительные вещества, которые создают благоприятную для реакции среду - кислота, щелочь, растворитель. Реакции оказываются зависящими от среды. Составление уравнений реакций при этом усложняется.

ОПЫТ 7.3. Будем постепенно добавлять раствор дихромата калия (оранжевый) к раствору иодида калия (бесцветный). В смеси сразу появится окраска дихромата калия, из чего яс-

но, что вещества не реагируют. К полученной смеси добавим серную кислоту. Окраска раствора немедленно изменится на красно-коричневую, что указывает на выделение иода:

Оказалось, что эта реакция не идет в нейтральной среде, но идет в кислой. Дихромат калия как окислитель наиболее сильно действует в кислой среде.

опыт 7.4. Один из самых известных окислителей - перманганат калия. В кислой, нейтральной и щелочной среде он восстанаапивается до разных продуктов. Добавляя его розово-фиолетовый раствор к трем бесцветным растворам сульфита натрия с определенной средой, будем наблюдать разное изменение окраски (рис. 7.5). В растворах идут разные реакции:

Рис. 7.5. Изменение окраски растворов при реакциях КМп04 в разных средах: а - бесцветный раствор; б - бурая взвесь; в - зеленый раствор

При изменении среды может наблюдаться и другое явление - меняется направление реакции. Газообразный хлор поглощается горячим раствором щелочи. При этом хлор диспропорционирует - атомы хлора и принимают, и отдают электроны:

Диспропорционирование - окислительно-восстановительная реакция, в которой атомы одного элемента переходят в более низкую и более высокую степень окисления.

Но в присутствии серной кислоты идет реакция, обратная диспропорционированию:

Участие среды в реакциях окисления-восстановления и ее влияние на их ход объясняются изменением кислотных и основных свойств атомов при изменении степеней окисления.

При повышении степени окисления усиливаются кислотные (акцепторные) свойства атома и ослабляются основные (донорные) свойства. При понижении степени окисления изменения носят обратный характер.

Сильная кислота (Мn7+) прочно соединяется с основанием (О2-), образуя сложный ион MnO-4. Когда марганец как окислитель принимает электроны и понижает степень окисления, его кислотные свойства ослабевают. Кислород как основание, связанный с марганцем уже менее прочно, начинает реагировать с ионами водорода:

Большая концентрация ионов водорода (среда кислая) способствует освобождению марганца от кислорода и смещению равновесия вправо по принципу Ле Шателье. При низкой концентрации ионов водорода кислород О2- реагировал бы с молекулами воды, создавая щелочную среду:

а для марганца оказалось бы предпочтительнее принять только три электрона и сохранить часть связей с кислородом:

В нейтральной среде, как мы уже видели, идет именно эта реакция. Можно сделать следующий вывод.

Протеканию реакции окисления-восстановления способствует среда, нейтрализующая продукты, которые могли бы образоваться при проведении этой же реакции в нейтральной среде.

пример 7.7. Какая среда способствует протеканию реакции

решение.Кислород, связанный с хромом, при понижении степени окисления хрома будет реагировать с водой:

Равновесие смещается вправо при нейтрализации образовавшихся ионов ОН" кислотой. Следовательно, для проведения реакции следует выбрать кислую среду:

Определение стехиометрических коэффициентов для уравнений реакций окисления-восстановления основано на равенстве числа отданных и принятых электронов. В каждом случае следует также понять роль отдельных веществ в реакции - окислитель, восстановитель и т. д. (это показано на примере в опыте7.4).Составляя уравнение, можно пользоваться специальной системой записи, а при наличии достаточного навыка считать электроны в уме.

пример 7.8. Составьте уравнение реакции

решение.Определим и напишем степени окисления над теми атомами, которые меняют их, а также укажем число принимаемых и отдаваемых электронов:

Это можно записать и в виде так называемого электронного баланса:

Пишем реакцию с коэффициентами у главных веществ (окислитель, восстановитель, продукт восстановления, продукт окисления), а также добавляем воду, которая получается как продукт нейтрализации, и сульфат калия. Последнее вещество - продукт ионного обмена, составленный из ионов, не участвовавших в реакции, но имевшихся в исходных веществах:

Коэффициент при серной кислоте определим по числу ионов SO2-4 в солях справа. После этого увидим, что коэффициент при молекулах воды определяется общим числом атомов водорода в перекиси водорода и серной кислоте:

Определять стехиометрические коэффициенты можно также методом полуреакций. Полуреакции уже были написаны при рассмотрении гальванического элемента. В этом методе оперируют только с реальными молекулами и ионами, имеющимися в растворах. Степени окисления при составлении полуреакций не нужны, но их иногда можно вычислять для контроля правильности рассуждений.

пример 7.9. Составьте уравнение реакции методом полуреакций:

РЕШЕНИЕ. В этой реакции мы видим следующие превращения ионов:

При записи схем превращений уже уравнено число атомов хрома и азота. Теперь уравниваем кислород О2 добавлением соответствующего числа молекул растворителя:

Водород уравниваем добавлением Н+, имея в виду, что реакция идет в кислой среде:

В полученных схемах указаны суммарные заряды ионов слева и справа. Уравниваем заряды добавлением электронов там, где имеется избыток положительного или недостаток отрицательного заряда. К получаемым таким образом полуреакциям находим множители, уравнивающие число отданных и принятых электронов:

Складываем полуреакции. Равное число электронов слева и справа не пишем. Окислитель и восстановитель записываем первыми:

Сократив одинаковые частицы слева и справа, получаем окончательное уравнение реакции в ионной форме:

Применяя метод полуреакций, не пришлось специально заботиться об определении коэффициентов к ионам среды и молекулам растворителя. В заключение пишем молекулярное уравнение, обращая внимание на то, что в веществах имеются ионы Na+, К+ и SO2-4, не участвовавшие в реакции. Из них составляем продукт ионного обмена K2S04. Ионы

Na+ напишем в составе продукта окисления:

пример 7.10.Составьте уравнение реакции

На этом примере убедимся, что при составлении полуреакций необходимо соблюдать все правила написания ионных уравнений.

РЕШЕНИЕ. Сульфид меди(1) - нерастворимое в воде вещество, а азотная кислота и сульфат меди - сильные электролиты. Исходя из этого, составляем полуреакции:

Придерживаясь последовательности рассуждений, данной выше, получаем полуреакции и ионное уравнение:

Азотная кислота в этой реакции играет двоякую роль - окислителя и среды. Этим и объясняется, что коэффициенты к ионам одного вещества оказались различными. Взяв для азотной кислоты в молекулярном уравнении больший коэффициент, мы далее увидим, что лишних ионов N0., не появилось. Они образуют нитрат меди. Этот продукт обнаружился в результате определения стехиометрических коэффициентов:

Применение метода полуреакций к реакциям в щелочной среде отличается тем, что кислород О2" в реагирующие частицы добавляют из ионов ОН", а связывают молекулами воды (О2- + Н20 = 20Н ). Водород Н+ берут из молекул воды, а связывают ионами 0Н-. В реакциях, идущих в нейтральной среде, слева в уравнении в качестве среды могут быть только молекулы воды, а продуктами в разных случаях оказываются как Н+, так и ОН-.

пример 7.11. Составьте уравнение реакции в щелочной среде:

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.