Хімія. Поглиблений рівень. Повторне видання. 9 клас. Бутенко
Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.
Розділ 3. Окисно-відновні та електрохімічні процеси
§ 26. Окисно-відновні реакції. Поняття про окисники та відновники
У цьому параграфі ви дізнаєтеся:
- про окисно-відновні реакції;
- як розрізняти процеси окиснення й відновлення;
- що таке окисники і відновники.
Поняття про окисно-відновні реакції. За ознакою зміни ступенів окиснення елементів, що містяться в складі речовин, які реагують, хімічні реакції поділяють на два типи:
1) реакції, що відбуваються без зміни ступенів окиснення елементів, які містяться в складі речовин, що реагують. Це, наприклад, реакції нейтралізації та обміну:
2) хімічні реакції, під час перебігу яких змінюються ступені окиснення всіх або деяких елементів, що містяться в складі речовин, які реагують. Такі реакції називають окисно-відновними (скорочено: ОВР):
Процеси окиснення та відновлення. Окисно-відновну реакцію можна подати як сукупність двох взаємопов’язаних процесів (напівреакцій) — окиснення та відновлення:
Окисно-відновні реакції, як і інші реакції, підпорядковуються загальному закону природи — закону збереження маси.
Окиснення — це процес віддавання електронів атомом (йоном або молекулою), який супроводжується збільшенням
ступеня окиснення:
Відновлення — це процес приєднання електронів атомом (йоном або молекулою), який супроводжується зменшенням ступеня окиснення:
Ступінь окиснення — це умовний заряд елемента в речовині, який виник би на ньому за умови, що спільні електронні пари повністю змістилися б до більш електронегативного елемента. Ступінь окиснення позначають арабською цифрою зі знаком «+» або «-» перед нею та записують над символом елемента:
Окисники — це атоми, йони або молекули, які під час реакції приєднують електрони (їхній ступінь окиснення зменшується, оскільки вони відновлюються):
Відновники — це атоми, йони або молекули, які під час реакції віддають електрони (їхній ступінь окиснення збільшується, оскільки вони окиснюються):
Окисно-відновні властивості атомів різних елементів залежать від місця елемента в Періодичній системі та від ступеня окиснення в сполуках.
У багатьох елементів розрізняють мінімальний (найнижчий), проміжний та максимальний (найвищий) ступені окиснення.
Демонстраційний дослід
Дотримуйтесь правил безпеки під час дослідів!
• Взаємодія заліза з купрум(IІ) сульфатом у розчині
1. У конічну мікропробірку доливаємо на третину її об’єму розчин купрум(ІІ) сульфату.
2. Занурюємо в нього залізний цвях, закріплений на тоненькому мідному дроті (рис. 28).
Рис. 28. Взаємодія заліза з розчином купрум(ІІ) сульфату: 1 — мідний дріт; 2 — конічна мікропробірка; 3 — залізний цвяшок
Через 5 хв витягуємо цвях із розчину. Яка речовина виділилася на його поверхні? Для яких практичних цілей використовують цю реакцію? Які хімічні властивості з точки зору окисно-відновних процесів виявляють йони Сu2+ та атоми Феруму? Запишіть відповідні рівняння реакції.
Приклади розв’язування задач
Приклад 2. Визначте, які властивості — окисника чи відновника — виявляють Мn, S, N у наведених схемах перетворень:
- а) Мn2О7 → МnО;
- б) S → SO3;
- в) NH3 → NO.
Основні поняття. Окисник. Відновник. Окиснення. Відновлення. Окисно-відновна реакція.
Для допитливих
Які бувають окисники та відновники
Одним із найпоширеніших окисників є кисень. Сильнішим за нього є озон О3, що утворюється в земній атмосфері внаслідок ультрафіолетового опромінювання кисню. Озон здатний окиснювати речовини, які з киснем за звичайних умов не реагують, наприклад нітроген(IV) оксид і срібло:
2ΝΟ2 + О3 = Ν2Ο5 + О2
2Аg + 2О3 = Аg2О2 + 2О2
Найсильнішим окисником поміж простих речовин є фтор F2. Але він дуже активний, тому його важко одержати у вільному стані, тому в лабораторіях як окисник використовують калій перманганат КМnО4. Його окисні властивості залежать від концентрації розчину, температури та середовища (нейтрального, кислотного чи лужного). Застосовують також калій дихромат К2Сr2О7, нітратну кислоту ΗΝΟ3, гідроген пероксид Н2О2. Найсильніший з усіх відомих окисників — оксиген флуорид OF2.
Як відновник вуглець С активно використовують у промисловості для одержання металів з їхніх оксидів:
Fe2O3 + 3С = 2Fe + 3СО
ZnO + С = Zn + CO
Водень, як і вуглець, під час нагрівання легко відновлює оксиди багатьох металічних елементів:
СuО + Н2 = Сu + Н2О
WO3 + 3H2 = W + 3H2O
Сильними відновниками є лужні та лужноземельні метали. Вони взаємодіють з водою, витискуючи з неї водень:
2Na + 2Н2О = 2NaOH + Н2
На практиці відновні властивості металів використовують для добування деяких активних металів з їхніх оксидів або хлоридів:
3ВаО + 2Аl = 3Ва + Аl2О3
ТiСl4 + 2Мg = Ті + 2МgСl2
Лев Володимирович Писаржевський
(1874-1938)
Український хімік, академік, автор теорії окисно-відновних реакцій, в основі якої — уявлення про перехід електронів від одних частинок до інших. Він також заклав основи електронної теорії каталітичних процесів. Засновник і перший директор Інституту фізичної хімії Національної академії наук України, який носить його ім’я.
Запитання та завдання
°1. Які хімічні реакції називають окисно-відновними?
°2. Який процес називають окисненням, а який — відновленням?
°3. Що розуміють під ступенем окиснення будь-якого елемента в речовині? Як його позначають?
°4. Які речовини називають окисниками, а які — відновниками?
5. Визначте ступені окиснення елементів, що містяться в складі речовин: а) Cl2, FeCl3, NaClO4, Mn2O7, K2Cr2O7, CS2; б) Аl(НСО3)3, Ca(MnO4)2, (NH4)3PO4, BaO2, Cu2O, Fe(OH)(NO3)2.
6. Укажіть окисник і відновник у схемах реакцій:
- a) Na + N2 → Na3N;
- в) С + Н2О → CO + Н2;
- б) Al + H2S → Al2S3 + Н2↑;
- г) NO + О2 → 2NO2.
7. Які з реакцій є окисно-відновними:
- a) H2S = H2 + S;
- б) FeO + 2НСl = FeCl2 + Н2О;
- в) Ba(NO3)2 = Ba(NO2)2 + О2?
8. Які з реакцій є окисно-відновними:
- а) КНСО3 + КОН → К2СО3 + Н2О;
- б) Fe(OH)2 + О2 + Н2О → Fe(OH)3;
- в) Al(NO3)3 → Аl2О3 + NO2 + О2?
Запишіть відповідні хімічні рівняння. Для кожної з напівреакцій укажіть окисник та відновник.
9. Скільки електронів приєднує чи втрачає атом Нітрогену внаслідок перетворень:
- а) нітрат-іон → нітрит-іон;
- б) азот → нітроген(II) оксид;
- в) нітроген(ІІ) оксид → нітроген(ІV) оксид?
10. Які з йонів і молекул Cl-, Fe2+, Са2+, О2 можуть бути в окисно-відновних реакціях лише окисниками? лише відновниками? як окисниками, так і відновниками?
*11. Унаслідок реакції, схема якої H2S + SO2 → S + Н2О, одержали сірку масою 12 г. Обчисліть об’єми (н. у.) гідроген сульфіду та сульфур(ІV) оксиду, які прореагували.
*12. Ферум оксид масою 16 г відновили карбон(II) оксидом об’ємом 6,72 л (н. у.) до заліза. Визначте формулу оксиду Феруму, взятого для реакції.
Цей контент створено завдяки Міністерству освіти і науки України