- •Министерство образования Республики Беларусь
- •1 Основные понятия
- •2 Прогнозирование окислительно–восстановительных возможностей веществ по степеням окисления элементов
- •2.1 Окислительно–восстановительные свойства простых веществ
- •2.2 Окислительно–восстановительные свойства сложных веществ
- •3 Основные типы окислительно–восстановительных реакций
- •4 Определение возможности окислительно-восстановительных
- •5 Выбор окислителя (восстановителя) с помощью таблиц электродных потенциалов. Определение преимущественного направления окислительно-восстановительных реакций
- •6 Диаграммы Латимера
- •7 Влияние кислотности среды
- •Если в реакции участвуют оксосоединения, то большие окислительные их свойства проявляются в кислой среде, а большие восстановительные – в щелочной.
- •8 Прогнозирование продуктов окислительно–восстановительных
- •9 Реакции диспропорционирования в водных растворах
- •10 Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
- •10.1 Составление материального баланса в полуреакциях
- •Баланс по водороду в кислой среде делают, добавляя соответствующее число
- •10.2 Электронный баланс в полуреакциях
- •10.3 Молекулярные уравнения окислительно–восстановительных реакций
- •Задания для самоподготовки и варианты контрольных работ
- •I. Определите степени окисления элементов в заданных веществах и на их
- •II. С помощью таблиц электродных потенциалов подберите не менее трех
6 Диаграммы Латимера
Диаграммы Латимера применяют в случаях, когда в справочнике нет данных по величине необходимого Е0. Расчет базируется на том, что поскольку в уравнении G0х.р. = — nFE0х.р., F — постоянная величина, то nE0х.р., как и G0х.р., должно подчиняться закону Гесса. Т.е. сумма nE0 ряда последовательных превращений должна равняться nE0 превращения из начального в конечное состояние. Например, для последовательности Cl– Cl2 ClO3– ClO4– диаграмма Латимера выглядит так:
2e 10e 4e Над стрелками показано число электронов,
2Cl– Cl2 2ClO3– 2ClO4– участвующих в превращении, под
+1,35 +1,47 +1,19 стрелками — соответствующие Е0, В 16e ____________________
+1,38
При этом должно выполняться равенство: 21,35 + 101,47 + 41,19 = 161,38 В.
Если потенциал одного из превращений неизвестен, например, Cl2 2ClO3–, то его легко рассчитать: 21,35 + 10х + 41,19 = 161,38; откуда х = (161,38 — 21,35 — 41,19):10 = 1,46 В (что всего на 0,01 В отличается от фактической величины 1,47 В).
7 Влияние кислотности среды
на окислительно–восстановительные свойства веществ и
на направление окислительно-восстановительных реакций
Влияние кислотности среды на окислительно–восстановительные свойства веществ необходимо учитывать в нескольких аспектах:
7.1 В зависимости от кислотности среды могут меняться химическая форма и соответственно свойства веществ (как исходных, так и продуктов реакции).
Например, типичный окислитель Cr(+6) в щелочных средах существует в форме хромат-ионов, а в кислых средах – дихромат-ионов. Сильные окислительные свойства проявляют дихроматы, но не хроматы.
Хром(+3) в кислых средах существует в виде катионов Cr3+, в нейтральной и слабощелочной средах – в виде Cr(OH)3, в сильнощелочной – в виде [Cr(OH)4]–. При этом Cr3+ проявляет очень слабые восстановительные свойства, а Cr(OH)3 и [Cr(OH)4] – окисляются довольно легко;
7.2 Ионы водорода (или гидроксид–ионы) могут участвовать в окислительно–восстановительном превращении заданных веществ, и поэтому их концентрация влияет на равновесие (в соответствии с принципом Ле–Шателье и с уравнением Нернста).
Например, превращение 2Cl– Cl2 + 2e– от pH не зависит, т.к. химическая форма исходного вещества и продукта не зависит от pH, и ионы H+ или OH– в равновесии не участвуют.
Однако окисление нитрит-ионов NO2– + H2O NO3– + 2H+ + 2e от pH раствора зависит, причем по двум причинам:
– во–первых, в кислой среде нитрит-ионы преимущественно связаны, и в реакции участвуют не NO2–, а молекулы HNO2 (т.е. меняется химическая форма): HNO2 + H2O NO3– + 3H++2e,
– во–вторых, в равновесии участвуют ионы H+; и их влияние можно оценить с помощью принципа Ле–Шателье (качественно), и с помощью уравнения Нернста (количественно).
По Ле–Шателье увеличение с(H+) смещает равновесие влево (восстановительные свойства HNO2 уменьшаются).
0,059 [NO3–][H+]2
Из уравнения Нернста: Е = Е0 + ––––– lg –––––––––
2 [NO2–]
следует, что чем больше [H+], тем больше Е, тем меньше восстановительные свойства HNO2.
Из приведенного выше анализа следует общий вывод: