Восстановление – процесс присоединения электронов, сопровождающийся понижением степени окисления.

Окислитель – атом или ион, который принимает электроны, а сам восстанавливается.

Восстановитель – атом или ион, который отдает электроны, а сам окисляется.

Вещества, в которых элемент находится в высшей степени окисления, являются только окислителями: , , , .
Высшая степень окисления равна номеру группы в Периодической системе элементов (ПСЭ), в которой находится элемент (исключение – кислород, фтор).
Вещества, в которых элемент находится в низшей степени окисления, являются т олько восстановителями: , , .
Низшая степень окисления для d-элементов соответствует отдаче или одного, или двух электронов и равна +1 или +2. Низшей степени окисления неметаллов соответствует число электронов, которые атому необходимо присоединить для образования электронной конфигурации ближайшего по ПСЭ благородного газа (см. приложение 3,4).
Так, для р-элементов VII группы оно равно –1, для VI группы –2, для V группы –3, для IV группы –4.
Вещества, в которых элемент находится в промежуточной степени окисления, могут проявлять и окислительные, и восстановительные свойства:, , , , HNO₂

Процессы окисления и восстановления протекают всегда одновременно, при этом число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, принятых окислителем. На этом основан подбор коэффициентов в уравнениях ОВР методом электронного баланса.

Метод электронных уравнений

Пример.
Расставить коэффициенты в уравнении реакции:
KMnO₄ + H₂S + H₂SO₄ → MnSO₄ + S + K₂SO₄ + H₂O.

Ответ.
• Пишем схему реакции и проставляем степени окисления элементов.

• Видно, что степень окисления изменилась у марганца и серы: марганец был +7, стал +2, сера была –2, стала 0.

• Отражаем эти изменения степени окисления в электронных уравнениях и определяем элемент-окислитель и элемент-восстановитель:

K₂S – восстановитель, KMnO₄ – окислитель.

Слева от электронных уравнений проводим вертикальную черту и проставляем коэффициенты, соответствующие числу электронов, отданных восстановителем и принятых окислителем. Множители перед вертикальной чертой «5» и «2» и есть основные коэффициенты перед окислителем и восстановителем.

• Переносим найденные основные коэффициенты при восстановителе и окислителе в заданную схему реакции:

• Находим коэффициенты при других реагирующих веществах в следующем порядке: металлы, кислотные остатки (или неметаллы), водород, кислород.

• Правильность подбора коэффициентов проверяем равенством атомов кислорода в обеих частях уравнения:

2KMnO₄ + 5H₂S + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5S + K₂SO₄ + 8H₂O.

Обычно этот метод применим для уравнивания ОВР, протекающих между газообразными, твердыми или жидкими веществами без их электролитической диссоциации.

Если реакция протекает в растворе используют метод ионно-электронный или метод полуреакций.

 

Опыт 1. Влияние среды на продукты ОВР

а) Налить в пробирку 10 капель перманганата калия, подкислить 5 каплями серной кислоты и добавить один микрошпатель сульфита натрия.

Наблюдения:

Вывод:

б) Налить в пробирку 10 капель перманганата калия, создать щелочную среду добавив 5 капель гидроксида натрия и добавить один микрошпатель сульфита натрия.

Наблюдения:

Вывод:

в) Налить в пробирку 10 капель перманганата калия и добавить один микрошпатель сульфита натрия.

Наблюдения:

Вывод:

Составить уравнение реакции, уравнять методом электронного (электронно-ионного) баланса.

Опыт 2. Окислительные свойства дихромат иона

а) Налить в пробирку 10 капель дихромата калия, подкислить 5 каплями серной кислоты и добавить один микрошпатель сульфата железа (II).

Наблюдения:

Вывод:

б) Налить в пробирку 10 капель дихромата калия, подкислить 5 каплями серной кислоты и добавить 5 капель иодида калия.

Наблюдения:

Вывод:

Составить уравнение реакции, уравнять методом электронного (электронно-ионного) баланса.

Литература

1. Коровин Н.В. Общая химия — М: Академия, 2011.

2. Гельфман М.И. Неорганическая химия. -С.Пб., Лань. 2007

3. Вассель Н.П. Неорганическая химия: Учебно-методическое пособие. Курс лекций. Ростов н/Д, 2001

4. Вассель Н.П. Комплексные соединения: Учебно-методическое пособие. Ростов н/Д, 2001.

5. Вассель Н.П. Химическая кинетика и равновесие: Методические указания по выполнению лабораторных работ. Ростов н/Д, 2001.

6. Вассель Н.П. Гидролиз солей: Методические указания по выполнению лабораторных работ. Ростов н/Д, 2001.