8 Окисно-відновні реакції 

       Окисно-відновні процеси супроводжуються переходом (або відтягуванням) електронів від одних атомів до інших. При цьому частинка (атом, молекула або іон), яка приймає електрони (акцептор електронів), виступає окисником і в процесі реакції відбувається її відновлення (ступінь окиснення знижується). Частинка (атом, молекула або іон), яка віддає електрони (донор електронів), виступає відновником і в процесі реакції відбувається її окиснення (ступінь окиснення підвищується).

Наприклад:

CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu

окисник        Cu2+ +  → Cu0                 процес відновлення

відновник        Fe -  → Fe2+                процес окиснення

       Необхідно пам’ятати, що атоми елементів, які мають вищий ступінь окиснення, проявляють лише окисні властивості; атоми елементів з нижчим ступенем окиснення – лише віднові властивості, а з проміжним – можуть бути окисниками і відновниками. Наприклад, Сульфур у наступних сполуках

+6                                 -2                             +4

проявляє властивості: H2SO4 – окисника, H2S – відновника, H2SO3 – і окисника, і відновника.

       Сила окисників та відновників визначається за рядом напруг металів і рядом окисно-відновних потенціалів, який є кількісною характеристикою спорідненості іонів і атомів до електрону.

       Напрямок протікання ОВР можна визначити зіставленням окисно-відновних (електродних) потенціалів двох пар іонів або атомів, наприклад: E0Fe3+/Fe2+ = 0,77 В, а E0Fe2+/Fe0 = -0,44 В, зазначаючи при цьому, який валентний перехід має місце (див. додаток Є).

       Для розрахунку коефіцієнтів використовують метод електронного балансу:

     +7                +4                            +2                            +6

       2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 +  5Na2SO4 + 3H2O

                               

                 5e                 2e

                          10

Контрольні завдання

Визначити ступінь окиснення елемента у сполуках

      1. Сульфуру у сполуках: H2S, H2SO3, H2SO4, H2SO2, CS2, H2S2O5, H2S2O7, MgS.
      2. Мангану у сполуках: MnO, Mn2O3, MnO2, MnO3, Mn2O7, K2MnO3, K2MnO4, KMnO4.
      3. Хрому у сполуках: CrO, Cr2O3, CrO3, KCrO2, K2CrO4, K2Cr2O7, Mg(CrO2)2, Cr2S3.
      4. Брому у сполуках:HBr, KBrO, KBrO3, KBrO4, AlBr3, Br2O, BrO2F.
      5. Фосфору у сполуках: РН3, K3PO4, K2HPO4, KH2PO4, K2HPO3, KH2PO2, K4P2O7.
      6. Феруму у сполуках: FeO, Fe2O3, Fe3O4, KFeO2, K2FeO4, Fe2(SO4)3, FeCl2.
      7. Нітрогену у сполуках: NH3, NH4Cl, N2O3, NO2, NaNO3, Mg(NO3)2, N2O, NaNO2.
      8. Хлору у сполуках: HCl, HClO, HClO2, HClO3, HClO4, Cl2O, ClO2, Cl2O7.
      9. Йоду у сполуках: KI, KIO, KIO3, KIO4, I2O5, ICl, I2.
      10. Арсену у сполуках: AsH3, HAsO2, H3AsO3, HAsO3, H3AsO4, H4As2O7, AsCl5.
      11. Селену у сполуках: H2Se, SeO2, SeO3, H2SeO3, H2SeO4, Na2Se, CSe2, BaSe.
      12. Ніколу у сполуках: NiO, Ni(OH)2, Ni2O3, Ni(OH)3, Ni(ClO4)2, Ni(CN)2, NiSO4.
      13. Плюмбуму у сполуках: PbO, PbO2, Pb3O4, Pb(OH)2, K2PbO3, PbCrO4, (CH3COO)2Pb.
      14. Стибію у сполуках: Sb2O3, Sb2O5, Sb2O4, NaSbO2, Na3SbO4, SbOCl, KSbO3.
      15. Фосфору у сполуках: РН3, K3PO4, K2HPO4, KH2PO4, PCl3, PCl5, CaHPO4, Ca(H2PO4)2.
      16. Нітрогену у сполуках: NH3, N2H4, NH2OH, (NH4)2S, NH4NO3, Fe(NO3)3, N2O, KNO2.
      17. Титану у сполуках: TiO2, H2TiO3, Ti2(SO4)3, Na4TiO4, Ti(OH)3, TiH2, TiOCl2, Ti(SO4)2.
      18. Магнію у сполуках: MgO, MgO2, Mg(ClO4)2, MgSO4, MgH2, (MgOH)2CO3, Mg(HCO3)2, [Mg(H2O)6]SO4.
      19. Кобальту у сполуках: CoO, Co2O3, [Co2(CO)8], [Co(NH3)5Cl]Cl2, CoCl3, Co(OH)3, Na2[Co(CN)4].
      20. Молібдену у сполуках: MoS2, MoO3, Mo, K2MoO4, Na2MoS4, MoS3, MoOF4, PbMoO4.


Методом електронного балансу знайти коефіцієнти у рівняннях реакцій:

          1.  KBrO3 + KBr + H2SO4  → Br2 + K2SO4 + H2O

KMnO4 + MnSO4 + H2O → MnO2 + H2SO4 + K2SO4

KMnO4 + Na2SO3 + KOH → K2MnO4 + Na2SO4 + H2O


          1. Cu + H2SO4(к) → CuSO4 + SO2 + H2O

H2SO3 + Cl2 + H2O → H2SO4 + HCl

KСrO2 + KBrO + KOH → K2CrO4 + KBr + H2O


          1. KClO3 + KI + H2SO4 → I2 + KCl + K2SO4 + H2O

H2SO3 + H2S → S + H2O

NaCrO2 + Cl2 + NaOH → Na2CrO4 + NaCl + H2O


          1. Zn + H2SO4(к)  → ZnSO4 + S + H2O

K2Cr2O7 + K2S + H2O → Cr(OH)3 + S + KOH

KMnO4 + K2SO3 + KOH → K2MnO4 + K2SO4 + H2O


          1.  K2Cr2O7 + H2S + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + S + K2SO4 + H2O

KMnO4 + MnSO4 + H2O → MnO2 + H2SO4 + K2SO4

KCrO2 + Br2 + KOH → K2CrO4 + KBr + H2O


          1. Mg + HNO3(р)  → Mg(NO3)2 + N2O + H2O

KMnO4 + KNO2 + H2O → MnO2 + KNO3 + KOH

Be + KOH + H2O → K2[Be(OH)4] + H2


          1. K2SO3 + K2S + HCl → S + KCl + H2O

H2SO3 + Cl2 + H2O → H2SO4 + HCl        

KMnO4 + H2O2 + KOH → K2MnO4 + O2 + H2O


          1. Mg + HNO3(р)  → Mg(NO3)2 + NH4NO3 + H2O

KMnO4 + KI + H2O → MnO2 + I2 + KOH

Zn + KOH + H2O → К2[Zn(OH)4] + H2


          1. K2Cr2O7 + H2S + HCl → CrCl3 + S + KCl + H2O

K2Cr2O7 + Na2S + H2O → Cr(OH)3 + S + KOH + NaOH        

P + KOH + H2O → PH3 + KH2PO2


          1. KMnO4 + HBr → MnBr2 + Br2 + KBr + H2O

       Ni(OH)2 + NaOCl + H2O → Ni(OH)3 + NaCl

Zn + NaOH → Na2ZnO2 + H2


          1. Ni(OH)3 + H2SO4 → NiSO4 + O2 + H2O

       Cl2 + I2 + H2O → HІO3 + HCl        

       I2 + KOH → KIO3 + KI + H2O


          1. Ni(OH)3 + HCl → NiCl2 + Cl2 + H2O        

K2Cr2O7 + K2S + H2O → Cr(OH)3 + S + KOH

       Br2 + NaOH → NaBrO + NaBr + H2O


          1. Mn(NO3)2 + PbO2 + HNO3 → HMnO4 + Pb(NO3)2 + H2O

K2MnO4 + K2S  + H2O → MnO2 + S + KOH

Bi(OH)3 + SnCl2 + KOH → Bi + K2[Sn(OH)6] + KCl


          1. Cu2S + HNO3 → Cu(NO3)2 + CuSO4 + NO + H2O

Br2 + H2O → HBrO   + HBr

       Be + KOH → K2BeO2 + H2


          1. PbS + H2O2 → PbSO4 + H2O

       Al + H2O → Al(OH)3 + H2

       NaCrO2 + KClO3 + NaOH → Na2CrO4 + KCl   + H2O


          1. Zn + HNO3(р)  → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O

       Co(OH)2   + NaClO + H2O → Co(OH)3 + NaCl

       KMnO4 + K2S → K2MnO4 + S


          1. CuS + HNO3 → CuSO4 + NO + H2O

Cl2 + H2O → HOCl + HCl

       Al + NaOH + H2O = Na[Al(OH)4] + H2


          1. FeSO4 + KClO3 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + KCl + H2O

CrCl2 + H2O → Cr(OH)Cl2 + H2

NaCrO2 + PbO2 + NaOH → Na2CrO4 + Na2PbO2 + H2O


          1. H2SO3 + HClO3 → H2SO4 + HCl

KMnO4 + Mn(NO3)2 + H2O → MnO2 + KNO3 + HNO3        

KCrO2 + KNO3 + KOH → K2CrO4 + KNO2 + H2O


          1. Zn + H2SO4(к)  → ZnSO4 + H2S + H2O        

Ni(OH)2 + KClO + H2O → Ni(OH)3 + KCl

I2 + KOH → KIO3 + KI + H2O