Хімія. 9 клас. Ярошенко

§ 20. Складання рівнянь окисно-відновних реакцій. Значення окисно-відновних процесів

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

  • складати рівняння найпростіших окисно-відновних реакцій на основі електронного балансу;
  • розрізняти окисники й відновники, окиснення й відновлення;
  • пояснювати роль окисно-відновних процесів у довкіллі.

Рівняння окисно-відновних реакцій зручно складати на основі електронного балансу. Наприклад, необхідно скласти рівняння окисно-відновної реакції між вуглецем і ферум(ІІІ) оксидом за схемою:

С + Fe2O3 → Fe + СО2.

Для цього скористаємося поданим у таблиці 7 алгоритмом.

Таблиця 7

Алгоритм складання рівняння окисно-відновної реакції

Трапляються й певні винятки. Складемо рівняння окисно-відновної реакції сульфур(IV) оксиду з гідроген сульфідом. Скористаємося запропонованим алгоритмом і складемо електронний баланс.

У поданому прикладі установлені коефіцієнти записують перед формулами реагентів (пригадаймо, що коефіцієнт 1 у рівняннях не записують).

SO2 + 2H2S → S + H2O

Перетворюємо схему на рівняння реакції.

SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O

Частинки, які змінюють ступені окиснення в ході окисно-відновних процесів, називають відновником та окисником.

Відновник — це частинка (атом чи йон), що віддає електрони. Ступінь окиснення відновника в ході окисно-відновної реакції завжди збільшується.

Окисник — це частинка (атом чи йон), що приєднує електрони. Ступінь окиснення окисника в ході окисно-відновної реакції завжди зменшується.

Терміни відновник та окисник поширюють і на речовину, у складі якої перебуває частинка, наділена відновними чи окиснювальними властивостями. Так, сильними відновниками є метали, водень, вуглець, карбон(ІІ) оксид. Сильні окисники — це кисень, нітратна та концентрована сульфатна кислоти, галогени.

Попрацюйте групами

1. Для узагальнення матеріалу цього й попереднього параграфів перетворіть схему реакції цинку з хлоридною кислотою на рівняння на основі електронного балансу. Зазначте окисник і відновник, процеси окиснення й відновлення.

2. Проаналізуйте електронні баланси, складені до окисно-відновних реакцій, розглянутих у параграфі, і зазначте процеси окиснення та відновлення.

3. Складіть рівняння окисно-відновних реакцій за схемами.

Li + O2 Li2O

C + CO → CO2

HBr + O2 → Br2 + H2O

4. Зазначте у складених рівняннях окисники й відновники, процеси окиснення та відновлення.

ЗНАЧЕННЯ ОКИСНО-ВІДНОВНИХ РЕАКЦІЙ. Окисно-відновні процеси відіграють важливу роль у природі, побуті та промислових виробництвах. Обмін речовин, дихання організмів, горіння, гниття, фотосинтез і багато інших процесів у довкіллі є окисно-відновними реакціями. Виробництво амоніаку, нітратної, сульфатної та хлоридної кислот, добування металів, лугів і багатьох інших речовин здійснюють на основі окисно-відновних реакцій.

Стисло про основне

• Окисно-відновні реакції — це перебіг двох взаємно протилежних процесів окиснення (віддачі електронів) та відновлення (приєднання електронів).

• Віддають електрони відновники, приєднують (одержують) — окисники. Унаслідок цього відновники окиснюються, а окисники — відновлюються.

• Сума відданих під час окисно-відновної реакції електронів дорівнює сумі приєднаних.

• Складання електронного балансу полегшує добір коефіцієнтів у рівняннях окисно-відновних реакцій.

Інформаційна сторінка

Лев Володимирович Писаржевський (1874-1938) — відомий український учений-хімік, зробив вагомий внесок у розроблення теорії окисно-відновних процесів. Зокрема, він висунув припущення про перехід електронів від відновників до окисників. Працював професором у Київському політехнічному інституті (нині — Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»), вищих навчальних закладах Дніпра, стояв біля витоків створення Інституту фізичної хімії НАН України, з 1927 р. був його директором. Нині цей інститут носить ім'я Л. В. Писаржевського.

Сторінка ерудита

Окисно-відновні реакції різноманітні. У тексті параграфа розглянуто приклади окисно-відновних реакцій, у яких окисниками й відновниками були різні речовини. Але серед окисно-відновних реакцій є й такі, у ході яких й окиснюються, і відновлюються атоми одного й того самого елемента (приклад 1). Бувають реакції, у яких частинка-окисник і частинка-відновник утворені різними хімічними елементами, проте входять до складу однієї речовини (приклад 2).

Приклад 1. Взаємодія хлору з гарячим розчином лугу:

У ході цієї реакції ступінь окиснення змінив лише Хлор. Причому один атом має після реакції ступінь окиснення -1, а інший +5.

Складемо електронний баланс.

Визначені за допомогою електронного балансу коефіцієнти 1 і 5 запишемо перед формулами продуктів реакції.

Cl2 + KOH → 5KCl + 1KClO3 + H2O

Перетворимо схему реакції на рівняння.

3Cl2 + 6KOH = 5KCl + KClO3 + 3H2O

Приклад 2. Добування кисню розкладанням калій нітрату під час нагрівання:

Складемо електронний баланс.

Зверніть увагу! В електронному балансі вказано не один, а два атоми Оксигену. Це тому, що продуктом реакції є речовина молекулярної будови, а для утворення однієї молекули кисню потрібно 2 атоми Оксигену.

Як і в попередньому прикладі, визначені методом електронного балансу коефіцієнти запишемо перед формулами продуктів реакції.

KNO3 2KNO2 + 1O2

Перетворимо схему реакції на рівняння.

2KNO3 = 2KNO2 + O2

Усі окисно-відновні реакції класифікують на три типи:

1) міжмолекулярні окисно-відновні реакції — реакції, що відбуваються між окисником і відновником, що є різними речовинами (до них належать реакції з основного тексту параграфа);

2) диспропорціювання (самоокиснення-самовідновлення) — реакції, у ході яких й окиснюються, і відновлюються атоми одного хімічного елемента (приклад 1);

3) внутрішньомолекулярні окисно-відновні реакції — реакції, окисником і відновником у яких є один і той самий реагент (приклад 2).

Знаємо, розуміємо

Сформулюйте визначення окисника та відновника, процесів окиснення й відновлення.

Застосовуємо

84. Перетворіть схеми окисно-відновних реакцій на рівняння.

  • а) Cu + O2 CuO
  • б) СuСl2 + Fe → FeCl2 + ...
  • в) AgNO3 Ag + NO2 + O2
  • г) РН3 + О2 → Р2О5 + Н2О

До кожного рівняння:

  • визначте тип реакції за відомими вам класифікаціями;
  • складіть електронний баланс;
  • зазначте окисник і відновник, процеси окиснення та відновлення.

85. Складіть рівняння окисно-відновної реакції за схемою.

NH3 + Вr2 → N2 + НВr

У цій реакції бром є (І), а загальна кількість електронів, що беруть участь в окисно-відновному процесі, дорівнює (ІІ).

І

II

А

окисником

1

Б

відновником

3

В

окисником

6

Г

відновником

7

86*. При взаємодії розбавленої нітратної кислоти з міддю утворюються сіль (купрум(ІІ) нітрат), вода та нітроген(ІІ) оксид. Складіть рівняння реакції та спробуйте розставити коефіцієнти шляхом арифметичного добору. За потреби здійсніть добір коефіцієнтів на основі електронного балансу.

87*. У поданих на «Сторінці ерудита» прикладах окисно-відновних реакцій зазначте окисники та відновники, процеси окиснення й відновлення.