2О-2 + О+4 +2 ē = О2о + О-2 1
Реакции взаимодействия О3 с щелочными металлами протекают самопроизвольно с образованием озонидов:
К + О3 = КО3 (озонид)
Необходимо знать, что в озонид-ионе [О3]- или [О2О]- центральной атомной частице кислорода приписывают степень окисления (+3), а двум крайним – (-2): ([О-2О+3О-2]-). Поэтому электронный баланс для реакции можно записать так:
Ко –1 ē = К+ 1
О+4 +1 ē = О+3 1
При обычных условиях О3 окисляет малоактивные металлы по реакции:
2О3 + 2Ag = Ag2О2 + 2О2
4О-2 + 2О+4 +2 ē = 2О2о + О2-2 1
Agо-1 ē = Ag+1 2
При других условиях протекает реакция:
О3 + 2Ag = Ag2О + О2
2О-2 + О+4 +2 ē = О2о + О-2 1
Agо-1 ē = Ag+1 2
На твердые гидроксиды озон действует по реакции:
2KOH + 2KOH + 4О3 = 4КО3 + 2H2O + O2
2О-2 -4 ē = О2о 1
О+4 +1 ē = О+3 4
Озонид калия КО3 – сильный окислитель, в водных растворах подвергается гидролизу с бурным выделением кислорода по реакции:
4КО3 + 2H2O → 4KOH + 5O2
О+3 +5 ē = О-2 4
2О-2 -4 ē = O20 5
В естественных условиях озон образуется при грозовых разрядах:
3О2 = 2О3
О2о +4 ē = 2О-2 2
О2о -8 ē = 2О+4 1
Объясните, почему эту же реакцию иногда записывают в виде:
О2 + 2О2 = 2О3 ?
Озон вытесняет свободный йод из водного раствора КI:
2KI + O3 + H2O = 2KOH + I2 + O2
2 I -2 ē = J2о 1
2О-2 + О+4 +2 ē = О2о + О-2 1
Реакцию используют для обнаружения озона в воздухе по посинению бумажки, смоченной раствором KI и крахмала.
Если в водный раствор аммиака внести КО3, выделяется кислород по реакции :
NH3 + 8КО3 + 2H2O = КNО3 + 8О2+ 7КОН
N-3 -8 ē = N+5 1
2О-2 + О+3 +1 ē = О2о + О-2 8
При взаимодействии калия с кислородом протекает атомно-молекулярная ОВР с наложением внутримолекулярной дисмутации:
К + О2 = КО2
В надпероксид-ионе [О2]- одной атомной частице кислорода приписывают степень окисления (-2), а другой – (+1): ([О+О-2]-).
Для для реакции К + О2 = КО2 можно записать:
Ко –1 ē = К+ 1
О2о +1 ē = О+1 + О-2 1
Надпероксид калия КО2 в водных растворах подвергается гидролизу с выделением кислорода по реакции:
2КО2 + 2H2O = 2КОН + H2O2 + О2
2О+1 +4 ē = O2-2 1
2О-2 -4 ē = O20 1
Надпероксид калия КО2 служит твердым источником получения кислорода по реакции:
4КО2 + 2СО2 = 2К2СО3 + 3О2
2О+1 +2е = O20 2
2О-2 -4е = O20 1
Окислительно-восстановительные свойства тиосерной
кислоты (Н2SO3S) и ее солей.
Составление уравнений и определение типа ОВР с участием Н2SO3S вызывает у студентов определенные трудности в связи с неправильным определением степеней окисления атомных частиц серы.
Необходимо знать, что в тиосульфат-ионе [SO3S]2- центральной атомной частице серы приписывают степень окисления +6, другой частице серы - (-2): ([S+6O3-2S-2]2-). Строение тиосерной или серноватистой кислоты Н2SO3S еще дискутируется. Это либо продукт замещения в серной кислоте атома кислорода гидроксильной группы на атом серы, либо продукт замещения кислорода с двойной связью на атом серы:
Н-S O Н-О S
S или S
H-O O H-O O
Предлагаем студентам проанализировать несколько реакций с участием тиосульфат-иона:
Серноватистая кислота Н2SO3S является сильной, поэтому гидролиз по аниону отсутствует, но неустойчива и распадается с выделением серы по реакции:
Н2SO3S → Н2SO3 + S
S-2 -2 ē = S0 1
S+6 +2 ē = S+4 1
Если смесь газов SO2 и H2S пропускать через раствор NaOH при сильном размешивании до полной нейтрализации, то образуется тиосульфат натрия по реакции:
3SO2 + SO2 + 2H2S+ 6NaOH = 3Na2SO3(S) + 5H2O
S+4 -2 ē = S+6 3
S+4 +6 ē = S-2 1
Если через водный раствор Na2SO3(S) пропустить озон, то выделяется кислород по реакции:
Na2SO3(S) + 4O3 + H2O = 2NaНSO4 + 4O2
S-2 -8ē = S+6 1
2О-2 + О+4 +2 ē = О2о + О-2 4
Если смешать растворы Na2SO3(S) и NaНS, то в кислой среде протекает реакция:
SO3(S)2- + 2НS - + 4H+ = 4S¯ + 3H2O
S+6 + S-2 +4e = 2Sо 1
S-2 –2e = So 2
Тиосульфат натрия разлагается по реакции:
4Na2SO3(S) = 3Na2SO4 + Na2S + 4S¯
S+6 +8е = S-2 1
S-2 -2е = Sо 4
Окислительно-восстановительные свойства пероксида водорода
В молекулах пероксида водорода H2O2 атомы кислорода находятся в не- устойчивой промежуточной степени окисления (–1), поэтому пероксид водорода проявляет окислительные и восстановительные свойства:
Н+1-1 -1
О------О +1
П П Н
Окислительно-восстановительная активность пероксида водорода H2O2 зависит от концентрации. В обычно используемых растворах с массовой долей 20 % пероксид водорода довольно сильный окислитель, в разбавленных растворах его окислительная активность снижается. Восстановительные свойства для пероксида водорода менее характерны, чем окислительные, и также зависят от концентрации.
Пероксид водорода – очень слабая кислота (Кион =2,24.10-12 ), поэтому в водных и щелочных растворах его молекулы превращаются гидропероксид-ионы:
H2O + H2O2 ↔ OH3+ + HO2- ,
основание кислота гидропероксид-ион
OH - + H2O2 ↔ H2O + HO2-
основание кислота гидропероксид-ион
В зависимости от реакции среды и от того, окислителем или восстановителем является пероксид водорода в данной реакции, продукты окислительно-восстановительного взаимодействия будут разными:
1) H2O2 – окислитель:
O22- + 2ē → 2O-2 ,
например, в кислой среде образуются молекулы воды:
H2O20 + 2H+ + 2ē → 2H2O0,
в щелочной среде образуются гидроксид - ионы:
H2O20 + 2ē → 2OH -
2) H2O2 – восстановитель:
O22- -2ē → O20 ,
например, в кислой среде образуются молекулы кислорода и протоны:
H2O20 -2ē → O20 + 2H+ ,
в щелочной среде образуются молекулы кислорода и воды:
H2O20 + 2OH - -2ē → O20 + 2H2O0,
Пероксид водорода уже при комнатной температуре на свету разлагается по реакции межмолекулярной дисмутации :
H2O2 + H2O2 → 2H2O + O2
O2-2 -2ē = O20 1
O2-2 +2ē = 2O-2 1
Пероксид водорода с сильными окислителями проявляет восстановитель-ные свойства:
5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5О2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
O2-2 -2е = O20 5
Mn+7 +5е = Mn2+ 2
H2O2 + 2KMnO4 + 2КОН = О2 + 2K2MnO4 + 2H2O
O2-2 -2е = O20 1
Mn+7 +1е = Mn+6 2
Пероксид водорода с восстановителями проявляет окислительные свойства:
2KI + H2O2 = I2 + 2КОН
O2-2 +2е = 2O-2 1
2I - -2е = I20 1
Литература
1. Кочкаров -ионный метод составления уравнений окислительно-восстановительных реакций. Журн. Химия/ Методика преподавания . 2005. №7. С.48-50
2. Кочкаров окислительно-восстановительных реакций: Метод протонно-кислородного баланса и классификация ОВР // Науч-метод. Журн. «Химия в Школе», 2007, №9. С.44-47
3. Кочкаров указания по составлению уравнений ОВР Нальчик, 1998, 50с
4.Кочкаров основы и методические указания к теме: Электролиз растворов и расплавов. Коррозия металлов. Нальчик, 1998, 50с.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 |
