Окислительно-восстановительные реакции

1.

ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Лекция 15
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ
РЕАКЦИИ

2. Содержание

ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Содержание
Основные определения
Окислительно-восстановительные реакции
Степень окисления. Расчет степени окисления
Возможные степени окисления элементов
Окислитель
и
восстановление
восстановитель,
окисление
Типы окислительно-восстановительных реакций
Модуль 4. Лекция 15. Окислительно-восстановительные реакции
и

3. Окислительно-восстановительные реакции

ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Окислительно-восстановительные
реакции
Две группы химических реакций
реакции, в которых степень окисления атомов, входящих
в состав реагирующих веществ, не изменяется
3 1
1 2 1 3 2 1
Fe Cl3 3 Na O H Fe( O H )3
1 1
3 Na Cl
реакции, в которых степень окисления атомов изменяется
2 6 2
1 1
1 1 0
1 6 2
I2 2K2 S O4
2 Cu S O 4 4 K I 2 Cu I реакции в которых
Окислительно-восстановительные
изменяются степени окисления атомов, входящих в
состав реагирующих веществ. Изменение с. о. связано с
переходом электронов от одних атомов к другим
Модуль 4. Лекция 15. Окислительно-восстановительные реакции

4. Степень окисления -

ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Степень окисления заряд, который имел бы атом при условии, что каждая
общая электронная пара полностью смещена к более
электроотрицательному атому
Степень окисления обозначают над символом элемента
арабской цифрой со знаком (+) или ( ) перед цифрой
или римской цифрой без указания знака заряда
2 6 2
I V II
Cu S O 4
K Cl O3
Заряд простого иона в растворе, равный степени
окисления, обозначают арабской цифрой, знак заряда
принято ставить после цифры
Sn2+
Fe3+
Модуль 4. Лекция 15. Окислительно-восстановительные реакции

5. Правила расчета степени окисления

ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Правила расчета степени окисления
Алгебраическая сумма степеней окисления атомов в
молекуле равна нулю, в ионе – заряду иона
С. о. атомов в простых веществах равна нулю
С. о. в сложных веществах
– атомов элементов IA подгруппы +1, IIA подгруппы +2
– атомов кислорода равна 2, за исключением
пероксидов, надпероксидов, озонидов и соединений
с фтором, в которых с. о. кислорода равна
соответственно 1, 1/2, 1/3, +2
– атомов водорода в соединениях с неметаллами
равна +1, в соединениях с металлами равна -1
– атомов фтора равна –1
Модуль 4. Лекция 15. Окислительно-восстановительные реакции

6. Примеры расчета степени окисления

ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Примеры расчета степени окисления
Расчет с. о. марганца в манганате калия K2MnO4
Степень окисления
калия равна +1
кислорода равна 2
марганца равна х
2(+1) + x + 4( 2) = 0
x=6
с.о. марганца +6
Расчет с. о. хрома в дихромат-ионе Cr2O72
Степень окисления
кислорода равна 2
хрома равна х
Модуль 4. Лекция 15. Окислительно-восстановительные реакции
2х + 7( 2) = 2
x=6
с.о. хрома +6

7. Возможные высшая и низшая степени окисления металлов

ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Возможные высшая и низшая
степени окисления металлов
Номер группы в периодической системе равен числу
валентных электронов атома элемента (за исключением
элементов IБ, VIIIБ подгрупп, кислорода и фтора)
Высшая степень окисления равна номеру группы, за
исключением элементов I Б и VIII Б подгрупп (высшая с.о.
Cu, Au +3, Ag +2, высшая с. о. элементов VIII Б подгруппы,
равная номеру группы, известна для Os, высшая с. о. Fe
+6)
Низшая степень окисления равна 0
Pb элемент IVА подгруппы, металл. Высшая с.о. = +4, низшая с.о. = 0
W элемент VIБ подгруппы, металл. Высшая с.о. = +6, низшая с.о. = 0
Модуль 4. Лекция 15. Окислительно-восстановительные реакции

8. Возможные высшая и низшая степени окисления неметаллов

ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Возможные высшая и низшая
степени окисления неметаллов
Высшая степень окисления равна номеру группы, за
исключением кислорода и фтора
Низшая (отрицательная) степень окисления равна
заряду электронов, недостающих до завершения
внешнего энергетического уровня атома до восьми
электронов
№ группы 8
Br элемент VIIА подгруппы, неметалл.
Высшая с.о. = +7, низшая с.о. = 1
Модуль 4. Лекция 15. Окислительно-восстановительные реакции

9. Окислитель и восстановитель, окисление и восстановление

ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Окислитель и восстановитель,
окисление и восстановление
Восстановитель частица (атом, молекула, ион), которая отдает
электроны. Восстановитель в ходе реакции окисляется
Окислитель – частица (атом, молекула, ион), которая принимает
электроны. Окислитель в ходе реакции восстанавливается
Окисление – отдача электронов и, следовательно, повышение
степени окисления элемента
Восстановление – присоединение электронов и, следовательно,
понижение степени окисления элемента
2
3
4
2
Sn Cl2 2 Fe Cl3 Sn Cl4 2 Fe Cl2
восстановитель – ион Sn2+: Sn2+ 2 e = Sn4+
окисление
окислитель – ион Fe3+:
восстановление
Fe3+ +
Модуль 4. Лекция 15. Окислительно-восстановительные реакции
e = Fe2+

10. Окислительно-восстановительные свойства соединений

ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Окислительно-восстановительные
свойства соединений
Только окислителями являются:
простые вещества, атомы которых имеют самую
большую электроотрицательность фтор и кислород
простые катионы с высшей степенью окисления
Sn4+, Au3+ и др.
сложные анионы, в которых элемент проявляет высшую
степень окисления
5
N O3 ,
6
S
6
7
22
O 4 , Cr 2 O7 , Mn O-4
и др.
Только восстановителями являются:
простые вещества металлы
простые отрицательные ионы Cl , Br , I , S2 и др.
Модуль 4. Лекция 15. Окислительно-восстановительные реакции

11. Окислительно-восстановительные свойства соединений

ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Окислительно-восстановительные
свойства соединений
И окислителями, и восстановителями могут быть:
– простые вещества неметаллы, кроме фтора и
кислорода;
– сложные вещества, содержащие элемент в
2
4
4
промежуточной степени окисления N O, Mn O2, S O2 и др.
– простые ионы с промежуточной степенью окисления
Sn2+, Fe2+, Ti3+, Cr3+ и др.;
– сложные ионы, содержащие элемент в промежуточной
степени окисления –
3
N O2 ,
4
V O2 и др.
Модуль 4. Лекция 15. Окислительно-восстановительные реакции

12. Типы окислительно-восстановительных реакций

ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Типы окислительновосстановительных реакций
Межмолекулярные реакции окисления восстановления протекают
с изменением степени окисления атомов в разных веществах
1
4
1
0
0
2K Br Cl2 2K Cl Br 2
4
6
0
H2 Se O3 2H2 S O3 2H2 S O 4 Se
Внутримолекулярные реакции окисления восстановления
протекают с изменением степени окисления атомов разных
элементов в одном и том же веществе
3
6
0
3
( N H4 )2 Cr 2 O7 N2 Cr 2 O3 4H2O
5 2
1
0
2K Cl O 3 2K Cl 3 O2
Модуль 4. Лекция 15. Окислительно-восстановительные реакции

13. Типы окислительно-восстановительных реакций

ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Типы окислительновосстановительных реакций
Реакции диспропорционирования (самоокисления
самовосстановления) протекают с одновременным
уменьшением и увеличением степени окисления атомов одного
и того же элемента, находящегося в промежуточной степени
0
1
1
окисления
Cl2 H2O H Cl H Cl O
2
0
4
3 S 6NaOH 2Na2 S Na2 S O3 3H2O
Реакции дисмутации – это внутримолекулярные или
межмолекулярные реакции окисления восстановления,
которые протекают с выравниванием степеней окисления
атомов одного и того же элемента
3
5
1
N H4 N O3 N 2 O 2H2O
5
1
0
K I O3 5K I 3H2SO 4 3 I 2 3K 2SO 4
Модуль 4. Лекция 15. Окислительно-восстановительные реакции
3H2O

14. Заключение

ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Заключение
Окислительно-восстановительные реакции реакции, в которых
изменяются степени окисления атомов, входящих в состав
реагирующих веществ
В окислительно-восстановительных реакциях электроны переходят
от восстановителя к окислителю
Окислитель частица (атом, молекула, ион), которая принимает
электроны; окислитель в ходе реакции восстанавливается.
Восстановитель частица (атом, молекула, ион), которая отдает
электроны; восстановитель в ходе реакции окисляется
Различают четыре типа окислительно-восстановительных реакций:
– межмолекулярные
– внутримолекулярные
– диспропорционирования (самоокисления самовосстановления)
– дисмутации
Модуль 4. Лекция 15. Окислительно-восстановительные реакции

15. Рекомендуемая литература

ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Рекомендуемая литература
Никольский А.Б., Суворов А.В. Химия. - СПб: Химиздат, 2001
Карапетьянц М.Х. Общая и неорганическая химия. - М.: Химия,
2000
Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. - М.: Высш. шк., 2007
Лидин Р.А. Задачи по общей и неорганической химии. - М.:
ВЛАДОС, 2004
Гаршин А.П. Неорганическая химия в схемах, рисунках, таблицах,
формулах, химических реакциях. - СПб.: Лань, 2000
Степин Б.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия. - М.: Высш. шк.,
1994
Неорганическая химия. В 3 т. Т. 1: Физико-химические основы
неорганической химии. Под ред. Ю. Д. Третьякова. - М.:
Академия, 2004
Модуль 4. Лекция 15. Окислительно-восстановительные реакции