Окисно-відновні реакції

 
 

§ 16. Окисно-відновні реакції

Опанувавши зміст параграфа, ви будете

  • знати суть понять «окисно-відновна реакція», «окиснення», «відновлення», «окисник», «відновник»;
  • уміти обчислювати коефіцієнти за методом електронного балансу.

Вам уже відомі різні типи хімічних реакцій. За кількістю речовин, що беруть участь у реакції та утворюються внаслідок її перебігу, реакції поділяють на такі типи: сполучення, розкладу, заміщення та обміну.

• Напишіть по одному прикладу рівнянь хімічних реакцій кожного із цих типів і пригадайте їхні означення.

Серед різноманітних хімічних реакцій можна вирізнити ще й такі, що відбуваються зі зміною ступенів окиснення елементів, які входять до складу реагентів. Що ж таке ступінь окиснення?

Ступінь окиснення — це умовний (уявний) заряд атома в речовині, який виник би на атомі за умови, що спільні електронні пари повністю змістилися б до більш електронегативного елемента (тобто атоми перетворилися б на йони).

За цією ознакою всі хімічні реакції поділяють на два типи.

1. Реакції, що відбуваються без зміни ступенів окиснення елементів, які входять до складу реагентів. Наприклад:

Як бачимо, ступені окиснення кожного елемента до і після реакції залишилися без змін.

2. Реакції, що відбуваються зі зміною ступенів окиснення елементів, які входять до складу реагентів. Наприклад:

У першому рівнянні Меркурій та Оксиген, а в другому — Магній та Гідроген змінили ступені окиснення.

Реакції, що відбуваються зі зміною ступенів окиснення елементів, які входять до складу реагентів, називаються окисно-відновними.

Чим же пояснюється зміна ступенів окиснення елементів? Вона пояснюється тим, що в процесі реакції електрони переходять (або зміщуються) від одних атомів до інших.

Процес віддавання електронів атомом, йоном елемента називається окисненням, а процес приєднання електронів — відновленням.

У наведеному прикладі Магній до реакції мав ступінь окиснення 0 (нуль) (як завжди у простих речовинах), а після реакції +2. Це означає, що кожний атом Магнію в ході реакції віддав 2 електрони. Відбувся процес окиснення. Атоми Гідрогену до реакції мали ступінь окиснення +1, а після реакції 0 (нуль). Отже, кожний атом Гідрогену приєднав по одному електрону, тобто відбувся процес відновлення. Ці процеси можна подати у вигляді таких схем:

Речовини, які під час хімічної реакції віддають електрони, називаються відновниками.

У наведеному прикладі Магній — відновник. Віддаючи електрони, він окиснюється. Атоми Гідрогену зі ступенем окиснення +1 у складі сульфатної кислоти приєднують електрони й відновлюються до газуватого водню Н2.

Речовини, які під час хімічної реакції приєднують електрони, називаються окисниками.

Отже, окисник у процесі реакції відновлюється, а відновник — окиснюється.

У будь-якій окисно-відновній реакції завжди є речовини, атоми хімічних елементів яких віддають або приєднують електрони. Це означає, що процеси окиснення й відновлення завжди супроводжують один одного.

Незалежно від того, переходять електрони від одного атома до іншого повністю чи лише частково зміщуються (відтягуються), умовно говорять лише про віддавання й приєднання електронів.

Складання рівнянь окисно-відновних реакцій. Коефіцієнти в окисно-відновних реакціях зручно підбирати за методом електронного балансу. Він ґрунтується на порівнянні ступенів окиснення атомів у вихідних і кінцевих речовинах.

Розглянемо конкретний приклад. Припустімо, треба підібрати коефіцієнти в рівнянні реакції міді з розбавленим розчином нітратної кислоти, що відбувається за схемою:

Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO↑ + Н2О

Можна дотримуватися такого алгоритму дій.

Визначте, які елементи змінюють ступінь окиснення, і зазначте його над символами елементів:

2. Запишіть електронні рівняння, зазначаючи, скільки електронів віддає відновник і скільки електронів приєднує окисник:

Такий запис означає, що кожен атом Купруму зі ступенем окиснення 0 (нуль) віддав 2 електрони і перетворився на Cu+2, тобто мідь є відновником. Під час реакції вона окиснюється. Атоми Нітрогену зі ступенем окиснення +5 (у складі нітратної кислоти) приєднують кожний по 3 електрони, перетворюючись на N+2 (у складі нітроген(ІІ) оксиду NO). Виходить, що N+5 (точніше, НNО3) є окисником.

3. Число відданих і приєднаних електронів виносимо за вертикальну риску і, щоб зрівняти, знаходимо для цих чисел найменше спільне кратне (6) й ділимо його на ці числа, дістаємо додаткові множники. Їх записують за наступною вертикальною рискою. Пам'ятайте, що загальне число електронів, що їх віддає відновник, має дорівнювати числу електронів, що їх приєднує окисник. Додаткові множники і будуть коефіцієнтами біля формул відновника і окисника.

4. Проставте у схемі реакції ці коефіцієнти для відновника і окисника і зрівняйте число їхніх атомів у лівій і правій частинах рівняння:

3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + Н2О

5. Методом підбору визначте коефіцієнти перед формулою води. Рівняння цієї реакції набуває такого вигляду:

3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4Н2О

6. Для перевірки правильності написання рівняння обчисліть кількість атомів кожного елемента в обох частинах рівняння. Найчастіше достатньо буває перевірити кількість атомів Оксигену в лівій і правій частинах рівняння.

Значення окисно-відновних реакцій. Окисно-відновні реакції відіграють важливу роль у природі й техніці. Вони самочинно відбуваються в природних біологічних системах — фотосинтез у рослин, процеси дихання у людини і тварин тощо. Горіння палива, що відбувається в топках теплових електростанцій і двигунах внутрішнього згоряння, — це також приклади окисно-відновних реакцій. За їхньою допомогою добувають метали, органічні й неорганічні сполуки, очищають різні речовини, природні й стічні води, газові викиди електростанцій, заводів тощо.

Висновки

• Окисно-відновні реакції відбуваються зі зміною ступенів окиснення зазвичай двох елементів, що входять до складу вихідних і кінцевих продуктів.

• Зміна ступенів окиснення елементів зумовлена переходом (зміщенням) електронів від одних атомів до інших.

• Віддавання електронів, тобто окиснення, завжди супроводжується приєднанням електронів, тобто відновленням. І навпаки, відновлення завжди супроводжується окисненням.

• Окисно-відновні реакції — це єдність двох протилежних процесів: окиснення й відновлення.

• Речовини, що приєднують електрони, — окисники; під час реакції вони відновлюються, а речовини, що віддають електрони, — відновники; під час реакції вони окиснюються.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Які реакції відбуваються без зміни ступенів окиснення елементів, що входять до складу реагуючих речовин? Наведіть два приклади.

2. Розгляньте з погляду окиснення — відновлення: 1) розклад меркурій(ІІ) оксиду під час нагрівання; 2) добування водню дією цинку на хлоридну кислоту. Який елемент у кожному з випадків: а) окиснюється; б) відновлюється; в) є окисником; г) є відновником?

3. Напишіть рівняння окисно-відновних реакцій: а) алюмінію з киснем; б) магнію з хлором; в) натрію із сіркою. Наведіть електронні рівняння, зазначте окисник і відновник.

4. Укажіть, що відбувається у процесі взаємодії Zn + H2SO4 = ZnSO4 + Н2↑:

  • А Гідроген у сульфатній кислоті відновлюється
  • Б Гідроген у сульфатній кислоті окиснюється
  • В цинк відновлюється
  • Г цинк окиснюється

5. Укажіть, за якої умови відбувається процес відновлення:

  • А нейтральні атоми перетворюються на негативно заряджені йони
  • Б нейтральні атоми перетворюються на позитивно заряджені йони
  • В позитивний заряд йона збільшується
  • Г негативний заряд йона зменшується

Додаткові завдання

6. Укажіть суму коефіцієнтів у правій частині рівняння реакції, що відбувається за схемою H2S + О2 → SO2↑ + Н2О:

  • А 2
  • Б 4
  • В 6
  • Г 8

7. Гідроген пероксид Н2О2 виявляє як окиснювальні, так і відновлювальні властивості у реакціях, рівняння яких наведено нижче:

Укажіть рівняння реакцій, у яких гідроген пероксид Н2О2 виявляє себе як відновник:

  • А 1, 2
  • Б 3, 4
  • В 1, 3
  • Г 2, 4

8. Розставте коефіцієнти в окисно-відновних реакціях, що відбуваються за наведеними схемами:

  • 1) Сu + HNO3 → Cu(NO3)+ NO2↑ + Н2О
  • 2) КСlО3 → КСl + О2
  • 3) Аl + V2O5 → V + Al2O3
  • 4) К2Сr2О7 + KI + H2SO4 → Cr2(SO4)+ I2 + K2SO+ H2O
  • 5) К2МnО4 + CO2 → KMnO4 + МnО2↓ + K2CO3
скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Хімії за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.