Окислительно-восстановительные реакции

Пример 1. Исходя из степеней окисления хрома и селена, определите, какие из веществ (К₂СrO₄, Cr, Cr₂O₃, Na₂Cr₂O₇, SeO₃, Na₂Se, Se) в процессе ОВР могут прояв­лять: а) только окислительные свойства; б) только восстановительные свойства; в) как окислительные, так и восстановительные свойства?

Решение. Только окислительные свойства могут проявлять вещества, содержа­щие атомы элемента в высшей степени окисления. Высшая степень окисления хро­ма (VI B-подгруппа, валентные электроны 3d⁵4s¹) и селена (VI A-подгруппа, валент­ные электроны 4s²4p⁴) равна +6, так как атом каждого из этих элементов может от­дать 6 электронов. Такая степень окисления имеется в K₂CrO₄, Na₂Cr₂O₇, SeO₃.

Только восстановительные свойства могут проявлять вещества, содержащие атомы элемента в низшей степени окисления. До образования устойчивой элек­тронной структуры 4s²4p⁶ у атома селена не хватает двух электронов, которые он мо­жет принять, поэтому низшая степень окисления селена равна –2. Этому соответ­ствует Na₂Se. Металлы, к которым относится и хром, могут только отдавать элек­троны, но не могут их принимать. Поэтому низшая степень окисления хрома равна нулю, т. е. это металлический хром Cr⁰.

В соединениях , Se⁰ степени окисления хрома и селена промежуточные, поэтому возможны и окислительные, и восстановительные свойства.

Пример 2. ОВР протекают по схемам:

1) FeSO₄ + К₂Cr₂О₇ + H₂SO₄ Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

2) К₂МnО₄ + Н₂О КMnО₄ + МnО₂ + КОН

Для каждой реакции укажите: а) окислитель и восстановитель; б) какое вещество окисляется, какое вещество восстанавливается. Составьте электронные урав­нения и на их основании расставьте коэффициенты в уравнениях реакций.

Решение. 1) В схеме реакции расставим изменяющиеся степени окисления:

Определим характер процессов:

– увеличение степени окисления; процесс окисления;

– уменьшение степени окисления; процесс восстановления.

– восстановитель, – окислитель.

В данной реакции окислитель и восстановитель различные вещества. Такие реакции называются межмолекулярными.

Составляем электронные уравнения:

– процесс окисления;

– процесс восстановления.

(Коэффициенты удваиваем, так как в каждом моль K₂Cr₂O₇, Cr₂(SO₄)₃, Fe₂(SO₄)₃ содержатся по два моль соответственно).

Поскольку число электронов, отдаваемых восстановителем, должно равняться числу электронов, принимаемых окислителем, умножим электронные уравнения на соответствующие коэффициенты:

Подставляем эти коэффициенты в схему реакции

6FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ 3Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

Находим подбором и расставляем остальные коэффициенты

6FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ 3Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O

Окончательная проверка правильности написания уравнения проводится по балансу атомов кислорода.

6·4 + 7 + 7·4 = 3·3·4 + 3·4 + 4 + 7,

59 = 59.

2) В результате аналогичных действий получим:

– процесс окисления;

– процесс восстановления.

Здесь и окислителем, и восстановителем является атом одного и того же эле­мента в промежуточной степени окисления, содержащийся в одной и той же молекуле ( в К₂МnО₄). ОВР такого типа называются реакциями диспропорционирования.