Подготовка к ЕГЭ

Готовимся к ЕГЭ

Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) -

– химические реакции, в которых происходит изменение степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ.

Степень окисления

• Степень окисления атомов элементов простых веществ равна нулю

• Степень окисления водорода в соединениях +1, кроме гидридов

• Степень окисления кислорода в соединениях -2, кроме пероксидов и соединений с фтором

• Сумма всех степеней окисления атомов в соединении равна нулю
• Сумма всех степеней окисления атомов в ионе равна значению заряда иона

Mg º, Cl 2 º, O 2 º

+1 +1 -1

HCl, H 2 O, NaH

-2 -1 +2

H 2 O, Н 2 О 2 , OF 2

+1 +6 -2

H 2 SO 4

2(+1) +6+4(-2)=0

+6 -2

SO 4

6+4(-2)=-2

реакция не окислительно-восстановительная +4 -2 +1 -1 +2 -1 0 +1 -2 PbO 2 + 2HCl → PbCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O Степень окисления изменяется = реакция окислительно-восстановительная " width="640"

Распознавание уравнений ОВР

• Запишите значения степеней окисления атомов всех элементов в уравнении реакции
• Определите изменяется ли степень окисления атомов элементов.

+2 -2 +1 -1 +2 -1 +1 -2

PbO + 2HCl → PbCl 2 + H 2 O

Степень окисления не изменяется = реакция не окислительно-восстановительная

+4 -2 +1 -1 +2 -1 0 +1 -2

PbO 2 + 2HCl → PbCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O

Степень окисления изменяется = реакция окислительно-восстановительная

Распознавание окислителя и восстановителя

+4 -2 +1 -2 0

SO 2 + 2H 2 S → 3S + 2H 2 O

+4

SO 2 4

окислитель 3

2

1

0

-1

-2 H 2 S

восстановитель

Метод электронного баланса

+4 -2 +1 -2 0

SO 2 + 2H 2 S → 3S + 2H 2 O

+4 0 +4 _ 0

S → S S +4 e → S 1

_

+4 → 0 взял e – восстановление

+4 +(-4)=0

-2 0 -2 _ 0

S → S S – 2 e → S 2

_

-2 → 0 отдал e – окисление

-2 - (-2)=0

Влияние среды на характер протекания реакции

+

H

2 +

Mn

H 2 O

+7

Mn

_

(MnO 4 )

+4

MnO 2 ↓

-

OH

+6

Mn

2-

(MnO 4 )

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции: FeSO 4 +KMnO 4 +…→…+K 2 SO 4 +K 2 MnO 4

• Степень окисления Mn изменяется от +7 до +6 в щелочной среде!
• FeSO 4 окисляется в щелочной среде до Fe ( OH ) 3
• FeSO 4 +KMnO 4 + 3 KOH→ Fe ( OH ) 3 +K 2 SO 4 +K 2 MnO 4
• FeSO 4 – восстановитель, KMnO 4 – окислитель

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение p еакции: Zn+KMnO 4 +…→…+K 2 SO 4 +MnSO 4 +Н 2 О

• Степень окисления Mn изменяется от +7 до + 2 в кислой среде!
• Электронный баланс:

Mn +7 + 5 e - → Mn +2 2

Zn 0 – 2e - → Zn +2 5

• 5Zn+2KMnO 4 +8H 2 SO 4 →5ZnSO 4 +

+K 2 SO 4 +2MnSO 4 + 8 Н 2 О

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции: K 2 SO 3 +KMnO 4 +…→…+MnO 2 +…

• Степень окисления Mn изменяется от +7 до + 4 в нейтральной среде!
• Электронный баланс:

Mn +7 + 3 e - → Mn +4 2

S +4 – 2e - → S +6 3

3K 2 SO 3 +2KMnO 4 +H 2 O→3K 2 SO 4 +2MnO 2 + 2K О H

Влияние среды на характер протекания реакции

+

H

3 +

Cr

H 2 O

+ 6

Cr

2-

(Cr 2 O 7 )

2-

(CrO 4 )

Cr(OH) 3 ↓

-

OH

[Cr(OH) 6 ] 3-

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение p еакции: H 2 S+K 2 Cr 2 O 7 +…→…+Cr 2 (SO 4 ) 3 +…+H 2 O

• Соли Cr ( III ) образуются в кислой среде!
• Электронный баланс:

2Cr + 6 + 6e - → 2Cr + 3 1

S -2 – 2e - → S 0 3

3H 2 S+K 2 Cr 2 O 7 +4H 2 SO 4 →

3S ↓ +Cr 2 (SO 4 ) 3 +K 2 SO 4 +7H 2 O

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение p еакции: H 2 S+K 2 CrO 4 +…→…+Cr(OH) 3 ↓ +KOH

• Гидроксид хрома( III ) образуется в нейтральной среде.
• Электронный баланс:

Cr + 6 +3 e - → Cr + 3 2

S -2 – 2e - → S 0 3

3H 2 S+2K 2 CrO 4 +2H 2 O →3S ↓ +2Cr(OH) 3 ↓ +4KOH

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение p еакции: K 2 CrO 4 +H 2 O 2 +…→K 3 [Cr(OH) 6 ]+O 2 ↑+…

• Комплексный анион [Cr(OH) 6 ] 3- образуется в щелочной среде.
• Электронный баланс:

Cr + 6 +3 e - → Cr + 3 2

2O -1 – 2e - → O 2 3

2K 2 CrO 4 +3H 2 O 2 +2KOH+2H 2 O →2K 3 [Cr(OH) 6 ]+3O 2 ↑

Т.к. в правой части уравнения в составе гидроксокомплекса содержится уже 6 атомов водорода, вода переносится в левую часть уравнения.

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение p еакции: NaCrO 2 +…+NaOH→…+NaBr +H 2 O

• Соединения хрома( III ) при окислении в щелочной среде образуют хроматы ( CrO 4 2- ) . Степень окисления хрома увеличивается от +3 до +6, следовательно NaCrO 2 является восстановителем, а окислителем будет служить Br 2 , степень окисления которого снижается от 0 до -1.
• Электронный баланс:

Cr +3 -3e - → Cr +6 2

Br 2 +2e - →2Br - 3

• 2NaCrO 2 +3Br 2 +8NaOH→2 Na 2 CrO 4 +6NaBr +4H 2 O

ОВР азотной кислоты

ОВР азотной кислоты

0 +5 +2 +1

4Ca + 10HNO 3 ( конц. ) → 4 Ca(NO 3 ) 2 + N 2 O + 5H 2 O

0 _ +2

Ca – 2 e → Ca 4

+5 _ +1

2N + 8 e → 2N 1

Ca – восстановитель

HNO 3 – окислитель

0 +5 +2 +4

Cu + 4HNO 3 ( конц .)→Cu(NO 3 ) 2 +2NO 2 + 2H 2 O

ОВР азотной кислоты

• S 0 + 6HNO 3 (конц) = H 2 S +6 O 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
• B 0 + 3HNO 3 (конц)= H 3 B +3 O 3 + 3NO 2
• 3P 0 + 5HNO 3 + 2H 2 O = 5NO + 3H 3 P +5 O 4
• P 0 + 5HNO 3 (конц) = 5NO 2 + H 3 P +5 O 4 +H 2 O

ОВР азотной кислоты

+2 -1 +5 +3 +6 +4

FeS 2 + 18HNO 3 ( конц. ) → Fe(NO 3 ) 3 +2H 2 SO 4 +15NO 2 +7H 2 O

+2 _ + 3

Fe – 1 e → Fe _

– 15 e 1

-1 _ + 6

2S – 14 e → 2S

+5 _ + 4

N + e → N 15

FeS 2 – восстановитель

HNO 3 – окислитель

ОВР с участием органических соединений

Окисление алкенов в нейтральной среде:

C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O→ CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH

Окисление алкенов в кислой среде:

CH 3 CH=CH 2 + 2 KMnO 4 + 3 H 2 SO 4 →CH 3 COOH +CO 2 + 2 MnSO 4 +K 2 SO 4 + 4 H 2 O

Окисление алкенов в щелочной среде:

CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 13KOH→ CH 3 COOK + K 2 CO 3 + 8H 2 O + 10K 2 MnO 4

Окисление алкинов

в нейтральной среде:

3 CH ≡ CH +8 KMnO 4 →3 KOOC – COOK +8 MnO 2 +2КОН +2Н 2 О

2C -1 – 8e - → 2C +3 3

Mn +7 +3e - →Mn +4 8

в кислой среде:

5CH≡CH +8KMnO 4 +12H 2 SO 4 →5HOOC– COOH +8MnSO 4 +4 К 2 SO 4 +12 Н 2 О

CH≡CH + 2KMnO 4 +3H 2 SO 4 =2CO 2 + 2MnSO 4 + 4H 2 O + K 2 SO 4

Окисление гомологов бензола

H O

↓ -3 +3

H → C ← H C

| | O – H

+7 +2

5 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 → 5 + 6MnSO 4 + 3K 2 SO 4 +4H 2 O

восстано- окисли- среда

витель тель

-3 _ +3

С – 6 e → C 5

+7 _ +2

Mn + 5 e → Mn 6

Окисление гомологов бензола

• Обратите внимание, что только α-углеродные атомы (непосредственно связанные с бензольным кольцом) окисляются до карбоксильных групп, остальные атомы углерода – до углекислого газа.

5C 6 H 5 -CH 2 CH 3 + 12KMnO 4 +18H 2 SO 4 →

→ 5 С 6 Н 5 СООН +CO 2 +12MnSO 4 +6K 2 SO 4 +28H 2 O

C -2 -5e - →C +3 5

C -3 -7e - →C +4

Mn +7 +5e - →Mn +2 12

Окисление стирола

В нейтральной среде:

3C 6 H 5 -CH =CH 2 +2 KMnO 4 + H 2 O→

3C 6 H 5 -CH(OH) -CH 2 (OH)+2MnO 2 +2KOH

В кислой среде:

C 6 H 5 -CH=CH 2 +2KMnO 4 +3H 2 SO 4 →

С 6 Н 5 СООН +CO 2 +2MnSO 4 +K 2 SO 4 +H 2 O

Окисление спиртов

3 C 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 = 3 CH 3 CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 ( SO 4 ) 3 + 7 H 2 O

3СН 2 (ОН) – СН 2 (ОН) + 8К MnO 4 →

3 KOOC – COOK +8 MnO 2 +2КОН +8Н 2 О

  5СН 2 (ОН) – СН 2 (ОН) + 8К MnO 4 - +12 H 2 SO 4 →

→ 5 HOOC – COOH +8 MnSO 4 +4К 2 SO 4 +22Н 2 О

Окисление альдегидов

3CH 3 CH=O + 2KMnO 4 = CH 3 COOH +

+ 2CH 3 COOK + 2MnO 2 + H 2 O

3CH 3 CH=O + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 =

= 3CH 3 COOH + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 7H 2 O

3 СН 2 О + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 =

= 3CO 2 +2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4 ) 3 + 11H 2 O

Окисление карбоновых кислот

• НСООН + HgCl 2 =CO 2 + Hg + 2HCl
• HCOOH+ Cl 2 = CO 2 +2HCl
• HOOC-COOH+ Cl 2 =2CO 2 +2HCl