Окисно-відновні реакції. Процеси окиснення, відновлення, окисники, відновники » mozok.click
 

mozok.click » Хімія » Окисно-відновні реакції. Процеси окиснення, відновлення, окисники, відновники
Інформація про новину
  • Переглядів: 290
  • Автор: admin
  • Дата: 1-02-2018, 17:55
1-02-2018, 17:55

Окисно-відновні реакції. Процеси окиснення, відновлення, окисники, відновники

Категорія: Хімія

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

• формулювати визначення понять «окисно-відновні реакції», «процес окиснення», «процес відновлення», «окисник», «відновник», «електронний баланс»;

• розрізняти окисно-відновні реакції та реакції, що відбуваються без зміни ступеня окиснення;

• характеризувати процес окиснення та відновлення; роль окисно-відновних процесів у довкіллі;

• складати рівняння окисно-відновних реакцій на основі електронного балансу;

• обґрунтовувати процеси окиснення й відновлення з погляду електронної будови атомів;

• висловлювати судження про значення окисно-відновних реакцій.

Пригадайте, що таке ступінь окиснення елемента та як його визначають за хімічними формулами речовин.

За ознакою зміни ступенів окиснення елементів, що входять до складу речовин, реакції поділяють на окисно-відновні й такі, що відбуваються без зміни ступеня окиснення.

Реакції, що відбуваються без зміни ступеня окиснення елементів.

Серед реакцій, які ви вивчали в § 14, трапляються такі, що відбуваються без зміни ступеня окиснення хімічних елементів і з його зміною.

Розглянемо кожний з цих випадків. Наприклад, відому вам реакцію розкладу купрум(ІІ) гідроксид. З’ясуємо, які ступені окис-нення елементів мають вихідні речовини та продукти реакції. Ви пам’ятаєте, що ступені окиснення записують над символами елементів і, на відміну від зарядів йонів, спочатку ставлять знак «+» чи «-», а потім його числове значення +2, -2:

У запропонованому рівнянні реакції ступені окиснення кожного елемента до й після реакції не змінилися.

Розглянемо інший приклад — реакцію обміну між розчинами електролітів і визначимо ступені окиснення елементів:

У цій реакції ступені окиснення елементів також не змінюються.

Окисно-відновні реакції. Зауважимо, що не всі реакції розкладу відбуваються без зміни ступенів окиснення.

Розглянемо реакцію розкладу води під дією електричного струму (рис. 50).

Рівняння реакції:

Проставимо ступені окиснення елементів:

Під час цієї реакції утворюються два гази: кисень і водень. Вам уже відомо, що ступінь окиснення елементів у простих речовинах дорівнює нулю.

Отже, реакція розкладу води відбувається зі зміною ступенів окиснення елементів.



Рис. 50. Розклад води під дією постійного електричного струму

Наведемо ще один приклад:

Під час цієї реакції ступені окиснення елементів Феруму й Гідрогену змінилися.

Хімічні реакції, що відбуваються зі зміною ступенів окиснення елементів реагентів і продуктів реакції, називають окисно-відновними.

Постає запитання, що є причиною зміни ступенів окиснення елементів під час окисно-відновних реакцій.

Така зміна відбувається внаслідок переходу електронів від одних частинок до інших або зміщення електронної густини між атомами реагентів.

Під час окисно-відновних реакцій одночасно відбуваються два взаємопов’язані процеси: окиснення та відновлення. Окиснення — це процес, під час якого частинки реагентів віддають електрони. Відновлення — процес приєднання електронів частинкою.

Розглянемо ці процеси на прикладі реакції взаємодії алюмінію з хлором:

Під час реакції ступінь окиснення Алюмінію змінився з 0 до +3, тобто атому Алюмінію треба віддати 3 електрони. Цей процес записують таким електронним рівнянням:

Отже, відбувся процес окиснення.

Ці електрони перейшли до Хлору, де кожний атом приєднав по одному з них, і Хлор проявляє ступінь окиснення -1.

Отже, згідно з електронним рівнянням

відбувся процес відновлення (молекула хлору приймає 2 електрони).

Важливо зазначити, що окиснення завжди супроводжується процесом відновлення. Тому атоми, молекули чи йони, які віддають електрони, називають відновниками. Атоми, молекули або йони, які приєднують електрони, називають окисниками.

Оскільки під час перебігу окисно-відновних реакцій відбуваються два процеси одночасно, кількість електронів, що віддає відновник, завжди дорівнює кількості електронів, які приєднує окисник.


Ураховуючи це правило, у реакції між алюмінієм і хлором необхідно поставити коефіцієнти.

Метод електронного балансу. Цей метод застосовують для добору коефіцієнтів в окисно-відновних реакціях.

Щоб скласти рівняння реакції на основі електронного балансу, після запису молекулярного рівняння треба записати електронні рівняння.

1. Повторюємо їх запис:

2. Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Алюмінію та Хлору.

3. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 3 і 2. Це число 6, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині.

4. Найменше спільне кратне ділимо почергово на 3 і 2, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Алюміній і Хлор. Ці числа відповідають шуканим коефіцієнтам. Перед Алюмінієм (відновником) у молекулярному рівнянні ставимо коефіцієнт 2, а перед Хлором (окисником) — 3. Добираємо коефіцієнт для алюміній хлориду. Він становить 2. Правильно записане рівняння:

Розглянемо ще один приклад окисно-відновної реакції та складемо електронний баланс:

Біля Сульфуру (відновника) — коефіцієнт 2, а біля кисню (окисника) — 3.

Поставимо в правій частині рівняння коефіцієнти так, щоб їх числове значення відповідало кількості атомів у лівій частині рівняння. Отже, рівняння окисно-відновної реакції

Відновниками в окисно-відновних реакціях є атоми металічних елементів (Na, K, Mg, Zn, Al), деякі неметали (Н2, С), йони безокси-генових кислот Cl-, Br-, I-, йони металічних елементів з нижчими ступенями окиснення:

До окисників належать кисень, хлор, бром, йод, сірка, нітратна й сульфатна кислоти тощо.

Значення окисно-відновних реакцій. Окисно-відновні реакції відіграють важливу роль у природі, техніці та житті людини. З курсу біології вам відомо, що вивільнення кисню в атмосферу та підтримування його постійного вмісту в ній відбуваються завдяки процесу фотосинтезу (рис. 51). Його суть полягає в тому, що з вуглекислого газу й води під дією світла утворюється глюкоза (органічна речовина) і виділяється кисень. Рівняння реакції:

Окисно-відновним процесам ми завдячуємо диханням, унаслідок чого в організмах людини, рослин і тварин відбувається обмін речовин. За їх участю перетравлюється їжа.

В атмосфері під час грозових розрядів кисень взаємодіє з азотом з утворенням нітроген(ІІ) оксиду, який окиснюється до нітроген(ІУ) оксиду. Ці реакції належать до окисно-відновних і відповідають таким схемам:

Перетворіть схеми на рівняння реакцій, дібравши коефіцієнти методом електронного балансу.

Більшість процесів у природі відбуваються завдяки окисно-відновним реакціям.

Це, зокрема, ржавіння заліза за наявності кисню та вологи; окиснення інших металів — алюмінію, міді, цинку; процеси бродіння; гниття органічних решток; колообіги Оксигену, Нітрогену, води; самоочищення водойм; виверження вулканів; утворення в земній корі корисних копалин, мінералів.

Опишіть, де використовують окисно-відновні реакції в побуті.

Окисно-відновні процеси використовують у промисловості для відновлення металів з руд (рис. 52), виплавлення чавуну та сталі, виробництва мінеральних добрив, барвників, гормонів росту рослин. У фармацевтичній промисловості окисно-відновні процеси застосовують під час синтезу лікарських препаратів, а в хімічній — для добування хлоридної, сульфатної, нітратної та інших кислот, лугів, амоніаку, лужних металів, галогенів. Поглибити свої знання про окисно-відновні реакції та їх користь для людини ви зможете, вивчаючи органічні сполуки.


ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

За зміною ступеня окиснення елементів реагентів реакції поділяють на: 1) реакції, що відбуваються без зміни ступеня окиснення; 2) окисно-відновні.

Хімічні реакції, що відбуваються зі зміною ступенів окиснення елементів реагентів і продуктів реакції, називають окисно-відновними.

Ступінь окиснення елементів змінюється внаслідок переходу електронів або перерозподілу електронної густини між реагентами. Окиснення — процес, під час якого частинки реагентів віддають електрони.

Відновлення — процес приєднання електронів частинками.

Атоми, молекули чи йони, які віддають електрони, називають відновниками. Атоми, молекули або йони, які приєднують електрони, називають окисниками.

Кількість електронів, що віддає відновник, завжди дорівнює кількості електронів, які приєднує окисник.

Метод електронного балансу використовують для добору коефіцієнтів в окисно-відновних реакціях.

Окисно-відновні процеси відіграють важливу роль у природі й мають практичне застосування в побуті та багатьох виробництвах.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Уставте пропущені слова, щоб висловлювання стало завершеним:

1. Реакції, які відбуваються зі зміною......, називають ... .

2. Елемент, який ... електрони і ... , є відновником.

3. Елемент, який ... електрони і ... , є окисником.

4. Метод, за допомогою якого добирають коефіцієнти для окисно-відновних реакцій, називають ... .

2. Окисно-відновні реакції відображають подані нижче схеми.

3. Зазначте в поданих схемах ступені окиснення елементів до й після реакції й установіть, який елемент окиснився та який відновився:

4. Допишіть рівняння реакцій і класифікуйте їх на окисно-відновні й такі, що відбуваються без зміни ступенів окиснення:

5. Допишіть рівняння реакцій. Знайдіть коефіцієнти методом електронного балансу, укажіть окисник і відновник:

6. Охарактеризуйте процеси, що відбуваються, користуючись схемами. Напишіть рівняння відповідних реакцій. Доберіть коефіцієнти методом електронного балансу:

7. Допишіть пропущені продукти реакцій. Доберіть коефіцієнти методом електронного балансу, укажіть окисник і відновник:

8. Напишіть рівняння реакцій за поданою схемою:

Укажіть тип кожної реакції, виокремте серед них окисно-відновні. Обчисліть масу цинк нітрату, якщо в реакцію вступив цинк масою 19,5 г

 

Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Савчин

 






^