Типы окислительно-восстановительных реакций

Пример 3.

Пример 2.

Пример 1.

Составление уравнений, подбор коэффициентов.

Решение

Запишем уравнение реакции:

MnO₄^- +5 Fe²⁺ + 8H⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O

Из уравнения следует, что 1 моль MnO₄^- окисляет 5 моль Fe²⁺.

Количество MnO₄^- в 19,8 мл равна 19,8·10^-3·0,02 = 0,396·10^-3 моль

Количество Fe SO₄ в 25 мл = 5· количество MnO₄^-= 1,98·10^-3·25,0·10^-3= 7,92·10^-2 моль/л.

Подбор коэффициентов можно осуществить методом электронного баланса. Основной принцип состоит в том, что число электронов, принятых окислителем, должно быть равно числу электронов отданных восстановителем.

Составляем схему процессов восстановления и окисления:

С1⁺⁵ + 6е = С1^- │1

N⁺³ -2e = N⁺⁵ │3

Т.е. в уравнении реакции перед NaNO₂ и NaNO₃ должны стоять коэффициенты 3.

KCIO₃ +3NaNO₂ = KCI + 3 NaNO₃

Более правильным для реакций, в которых участвует вода является применение метода полуреакций (ионно-электронный метод), который также базируется на законе сохранения массы и энергии. При этом следует учитывать, что в водных растворах в реакциях могут участвовать молекулы Н₂О, ионы Н⁺ или ОН^-. При составлении полуреакций связывание избыточного кислорода и присоединение кислорода восстановителем происходят по-разному, в зависимости от кислотности среды. В кислой среде избыток кислорода связывается ионами Н⁺ с образованием воды. В нейтральной и щелочной – молекулами воды с образованием гидроксид ионов, в сильнощелочной – присоединение кислорода восстановителем (пример 2) происходит удвоенным количеством ионов ОН^- по отношению к недостатку кислородных атомов, избыток выделяется в виде молекул воды.

Окислительная способность иона MnO₄^- в зависимости от кислотности среды

Изменение степени окисления иона MnO₄^- зависит от кислотности среды (нейтральная, кислая или щелочная).

Кислая Mn²⁺ Бесцветный раствор

MnO₄^- Нейтральная MnO₂ Бурый осадок

Щелочная MnO₄^-2 Раствор зеленого цвета

MnO₄^-1+ восстановитель + Н⁺+ 5е → Mn²⁺ +…

MnO₄^-1+ восстановитель + H₂O+3е → MnO₂↓+ …

MnO₄^-1+ восстановитель+ OH^- +1e → MnO₄^-2+ …

Наибольшей окислительной способностью ион MnO₄^-1обладает в кислой среде, так как имеет максимальное значение окислительно-восстановительного потенциала Е⁰=1,51 В. При этом малиново-фиолетовые ионы MnO₄^- в водном растворе (кислом) восстанавливаются до бесцветных ионов Mn^2+.

а) реакция в кислой среде

KMnO₄ + KNO₂+H₂SO₄= MnSO₄+ KNO₃+K₂SO₄+H₂O

2│ MnO₄^-+8H⁺+5e → Mn²⁺ +4H₂O

5│NO₂^- +H₂O -2e → NO₃^- +2H⁺

2 KMnO₄ + 5KNO₂+ 3H₂SO₄= 2MnSO₄+ 5KNO₃+K₂SO₄+ 3H₂O

б) реакция в щелочной среде

KMnO₄ + KNO₂+КОН = К₂ MnO₄+ KNO₃ +H₂O

В реакции участвуют молекулы H₂O и ОН^- ионы.

2 │MnO₄^- + е = MnO₄^-2

1│NO₂^-+ 2ОН^—2е →NO₃ + H₂O

В молекулярной форме:

2KMnO₄ + KNO₂ + 2KOH = 2K₂MnO₄+KNO₃+H₂O

AI +NaOH +H₂O→ H₂+ Na [ AI (OH)₄]

AI⁰+ 4OH^- -3e→ [AI (OH) ₄]^-│2

2HOH + 2e → H₂ + 2OH^- │3

2AI + 2NaOH + 6H₂O→ 3H₂+ 2Na [AI (OH) ₄]

Межмолекулярные реакции – это реакции, которые протекают с изменением степени окисления атомов в различных молекулах:

2Fe⁰ + 3CI₂⁰ →2 Fe³⁺CI₃^-1

Внутримолекулярные – в которых, разные атомы в одной молекуле изменяют степень окисления, например:

2КС1⁺⁵О₃^-2 → 2 КС1^-1 + 3О₂⁰

Реакции диспропорционирования – в которых, одновременно один и тот же элемент и окисляется и восстанавливается:

3CI₂⁰ + 6 КОН → 5 КС1^-1+ КС1⁺⁵О₃ + 3Н₂О

CI⁰ + 1е → С1^- восстановление

CI⁰ - 5е → С1⁺⁵ окисление

Окислительно-восстановительными методами количественного анализа являются: перманганатометрия и йодометрия. Рассмотрим оба метода.

Дата добавления: 2014-10-31