1. Окислительно-восстановительные реакции. Свойства металлов.

Степень окисления - это формальный заряд атома в простом веществе, или в химическом соединении. Величина степени окисления определяется теми зарядами, которые получились бы при полном переходе общих электронных пар к атомам более электроотрицательных элементов.

Правила при определении степени окисления:

1. Степень окисления простых веществ равна нулю (Сu⁰ ; S⁰; Cl₂⁰ ; H₂⁰ )

2. Степень окисления атомов водорода и щелочных металлов в сложных

+1 +1 -1 соединениях равна +1( Н₂SO₄ ;Na₃PO₄; искл.: гидриды металлов NaH)

3. Степень окисления атома кислорода в сложных веществах равна -2 (Н₂СO₃^-2 ; Н₂О^-2 ; искл: перекись водорода H₂O₂^1)

4. Алгебраическая сумма зарядов атомов в молекуле равна нулю.

х +1

Пример: степень окисления атома азота в молекуле NH₃ принимаем за х и находим следующим образом : заряд атома водорода +1, тогда согласно уравнению:

х + 3 ^. (+1)= 0, отсюда х = 3.

Составление окислительно-восстановительных реакций осуществляется методом электронного баланса в несколько стадий.

ПРИМЕР 1. Взаимодействие кальция с разбавленной азотной кислотой : Ca + HNO₃ => Ca(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

1. Определяют степени окисления всех элементов в левой и правой части уравнения:

_{0 +1 +5 -2 +2 +5 2 -3 +1 +5 –2 +1 2}

Ca + HNO₃ => Ca(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

2. Отмечают два элемента, которые изменяют степень окисления в результате реакции:

Cа^{0 ____}_> Cа⁺²

N^{+5 ____}_> N ^3

3. Составляют полуреакции окисления и становления, определяют число электронов, отданных восстановителем и принятых окислителем:

восстановитель : Cа⁰  2e ^____> Cа⁺² окисление

окислитель: N⁺⁵ + 8e ^____> N ^3 восстановление

4. Составляют электронный баланс по следующему принципу: суммарное число электронов, отданных восстановителем должно быть равно суммарному числу электронов, принятых окислителем.

Для этого вводят дополнительные множители в полуреакции, позволяющие уравнять и число атомов, участвующих в реакции:

Cа⁰  2e ^____> Cа⁺²  4 окисление

N⁺⁵ + 8e ^____> N ^3  1 восстановлени

5. Составляют суммарное уравнение, для этого складывают левые и правые части двух полуреакций с учетом множителей:

Cа⁰  2e ^____> Cа⁺²  4 окисление

N⁺⁵ + 8e ^____> N ^3  1 восстановление

^{___________________________________________}

4Cа⁰ + 1N^{+5 ___}_> 4Cа⁺² + 1N ^3 (суммарное уравнение)

6. Переносят коэффициенты из суммарного уравнения в молекулярное перед веществами, в которых находились элементы, изменившие степени окисления (с учетом сохранения числа атомов каждого элемента): 4 Cа + HNO₃ => 4 Cа (NO₃ )₂ + 1 NH₄NO₃ + H₂O

7. Составляют окончательное уравнение, расставляя остальные коэффициенты: сначала уравнивают металлы (кальций – коэффициент 4 в правой и левой части), затем неметаллы или кислотные остатки (в правой части атомов азота 4 х 2 = 8 в нитрате кальция и 1 + 1 = 2 в нитрате аммония, итого 10, следовательно коэффициент 10 ставим перед азотной кислотой в левой части уравнения), далее водород (в левой части 10, значит в правой также должно быть 10 атомов водорода: 10 минус 4 атома водорода в NH₄NO₃ , остается 6, следовательно перед водой ставим коэффициент 6/2= 3 ), проверяем по кислороду (в левой части: 10х3=30 и в правой части: 3х2х4 + 3х1 +1х3 = 30)

4 Cа + 10 HNO₃ => 4 Cа (NO₃ )₂ +1NH₄NO₃ + 3H₂O.

ПРИМЕР 2. Реакция нитрита калия с иодидом калия в сернокислой среде:

_{+1 +3 -2 +1 -1 +1 +6 -2 +2 -2 0 +1 +6 -2 +1 -2}

KNO₂ + KI + H₂SO₄ => NO + I₂ + K₂SO₄ + H₂O

N⁺³ + 1e ^____> N⁺² 2 восстановление

2 I ^1  2e ^____> I₂ ⁰ 1 окисление

^{_____________________________________}

N⁺³ + 2I ^{1 ___} _> 2N⁺² + I₂⁰ суммарное уравнение

2 KNO₂ + 2 KI +2 H₂SO₄ => 2NO + I₂ + 2 K₂SO₄ + 2 H₂O.