Redox ռեակցիաների տեսակները. լուծույթով ռեդոքս ռեակցիաների օրինակներ

Նախքան լուծույթով ռեդոքսային ռեակցիաների օրինակներ տալը, առանձնացնենք այս փոխակերպումների հետ կապված հիմնական սահմանումները։

Այն ատոմները կամ իոնները, որոնք փոխազդեցության ընթացքում նվազումով փոխում են իրենց օքսիդացման վիճակը (ընդունում են էլեկտրոնները), կոչվում են օքսիդացնող նյութեր։ Նման հատկություններով նյութերից կարելի է նշել ուժեղ անօրգանական թթուներ՝ ծծմբական, աղաթթու, ազոտ։

Օքսիդացնող միջոց

Ալկալիական մետաղների պերմանգանատները և քրոմատները նույնպես ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են:

Օքսիդացնող նյութը ընդունում է այն ռեակցիայի ընթացքում, որն իրեն անհրաժեշտ է էներգիայի մակարդակը ավարտելու համար (ավարտված կոնֆիգուրացիայի ստեղծում):

Կրճատող միջոց

Redox ռեակցիայի ցանկացած սխեման ներառում է նվազեցնող նյութի նույնականացում: Այն ներառում է իոններ կամ չեզոք ատոմներ, որոնք փոխազդեցության ընթացքում կարող են մեծացնել օքսիդացման վիճակը (էլեկտրոններ տալ այլ ատոմներին)։

Որպես տիպիկ վերականգնող նյութեր կարելի է նշել մետաղի ատոմները:

Գործընթացները OVR-ում

Էլ ինչն է բնութագրվում սկզբնական նյութերի օքսիդացման վիճակների փոփոխությամբ:

Օքսիդացումը ներառում է բացասական մասնիկներ արձակելու գործընթաց: Վերականգնումը ներառում է դրանք այլ ատոմներից (իոններից) վերցնելը:

Վերլուծման ալգորիթմ

Լուծմամբ ռեդոքս ռեակցիաների օրինակներ առաջարկվում են տարբեր տեղեկատու նյութերում, որոնք նախատեսված են ավագ դպրոցի աշակերտներին քիմիայի ավարտական ​​թեստերին նախապատրաստելու համար:

OGE-ում և USE-ում առաջադրված առաջադրանքները հաջողությամբ հաղթահարելու համար կարևոր է իմանալ ռեդոքս գործընթացների կազմման և վերլուծության ալգորիթմը:

1. Նախ և առաջ դրվում են սխեմայում առաջարկվող նյութերի բոլոր տարրերի լիցքավորման արժեքները:
2. Ռեակցիայի ձախ մասից դուրս են գրվում ատոմները (իոնները), որոնք փոխազդեցության ընթացքում փոխել են ցուցիչները։
3. Օքսիդացման աստիճանի բարձրացման դեպքում օգտագործվում է «-» նշանը, իսկ «+»-ի նվազմամբ։
4. Տրված և ստացված էլեկտրոնների միջև որոշվում է ամենափոքր ընդհանուր բազմապատիկը (թիվը, որով դրանք բաժանվում են առանց մնացորդի)։
5. LCM-ն էլեկտրոնների բաժանելիս ստանում ենք ստերեոքիմիական գործակիցներ։
6. Մենք դրանք դնում ենք հավասարման բանաձեւերի դիմաց:

Առաջին օրինակը OGE-ից

Իններորդ դասարանում ոչ բոլոր աշակերտները գիտեն, թե ինչպես լուծել ռեդոքս ռեակցիաները: Դրա համար նրանք շատ են սխալվում, բարձր միավորներ չեն ստանում OGE-ի համար։ Գործողությունների ալգորիթմը տրված է վերևում, հիմա եկեք փորձենք մշակել այն կոնկրետ օրինակներով:

Կրթության հիմնական փուլի շրջանավարտներին տրված առաջարկվող ռեակցիայում գործակիցների տեղաբաշխման առաջադրանքների առանձնահատկությունն այն է, որ տրված են հավասարման և՛ ձախ, և՛ աջ մասերը:

Սա մեծապես հեշտացնում է խնդիրը, քանի որ կարիք չկա ինքնուրույն հորինել փոխազդեցության ապրանքներ, ընտրել բացակայող մեկնարկային նյութերը:

Օրինակ, առաջարկվում է օգտագործել էլեկտրոնային հաշվեկշիռը ռեակցիայի գործակիցները բացահայտելու համար.

Առաջին հայացքից այս ռեակցիան չի պահանջում ստերեոքիմիական գործակիցներ։ Բայց նրա տեսակետը հաստատելու համար անհրաժեշտ է, որ բոլոր տարրերն ունենան լիցքի համարներ։

Երկուական միացություններում, որոնք ներառում են պղնձի օքսիդը (2) և երկաթի օքսիդը (2), օքսիդացման վիճակների գումարը զրո է, հաշվի առնելով, որ թթվածնի համար այն -2 է, պղնձի և երկաթի համար այս ցուցանիշը +2 է: Պարզ նյութերը էլեկտրոններ չեն տալիս (չեն ընդունում), հետևաբար դրանք բնութագրվում են օքսիդացման վիճակի զրոյական արժեքով։

Կազմենք էլեկտրոնային հաշվեկշիռ՝ «+» և «-» նշանով ցույց տալով էլեկտրոնների փոխազդեցության ընթացքում ստացված և տրված թիվը։

Fe 0 -2e \u003d Fe 2+:

Քանի որ փոխազդեցության ընթացքում ստացված և տրված էլեկտրոնների թիվը նույնն է, իմաստ չունի գտնել ամենափոքր ընդհանուր բազմապատիկը, որոշել ստերեոքիմիական գործակիցները և դրանք դնել առաջարկվող փոխազդեցության սխեմայի մեջ:

Առաջադրանքի համար առավելագույն միավոր ստանալու համար անհրաժեշտ է ոչ միայն լուծույթով գրել ռեդոքսային ռեակցիաների օրինակներ, այլև առանձին գրել օքսիդացնող նյութի (CuO) և վերականգնող նյութի (Fe) բանաձևը:

Երկրորդ օրինակը OGE-ի հետ

Եկեք ավելի շատ օրինակներ բերենք ռեդոքսային ռեակցիաների մի լուծում, որը կարող է հանդիպել իններորդ դասարանցիների կողմից, ովքեր ընտրել են քիմիան որպես իրենց վերջնական քննություն:

Ենթադրենք, որ առաջարկվում է գործակիցները դասավորել հավասարման մեջ.

Na+HCl=NaCl+H2.

Առաջադրանքը հաղթահարելու համար նախ կարևոր է որոշել օքսիդացման վիճակների ցուցանիշները յուրաքանչյուր պարզ և բարդ նյութի համար: Նատրիումի և ջրածնի համար դրանք հավասար կլինեն զրոյի, քանի որ դրանք պարզ նյութեր են։

Աղաթթուում ջրածինը դրական է, իսկ քլորը՝ բացասական օքսիդացման վիճակ։ Գործակիցները տեղադրելուց հետո ստանում ենք ռեակցիան գործակիցներով։

Քննության առաջինը

Ինչպե՞ս լրացնել ռեդոքս ռեակցիաները: USE-ում (11-րդ դասարան) հայտնաբերված լուծումների օրինակները ներառում են բացերի ավելացում, ինչպես նաև գործակիցների տեղադրում:

Օրինակ, դուք պետք է լրացնեք ռեակցիան էլեկտրոնային հաշվեկշռով.

H 2 S + HMnO 4 = S + MnO 2 +…

Որոշեք վերականգնող և օքսիդացնող նյութը առաջարկվող սխեմայով:

Ինչպե՞ս սովորել ռեդոքսային ռեակցիաներ կազմել: Նմուշը ենթադրում է կոնկրետ ալգորիթմի օգտագործում:

Նախ, խնդրի պայմանով տրված բոլոր նյութերում անհրաժեշտ է սահմանել օքսիդացման վիճակները։

Հաջորդը, դուք պետք է վերլուծեք, թե որ նյութը կարող է դառնալ անհայտ արտադրանք այս գործընթացում: Քանի որ այստեղ առկա է օքսիդացնող նյութ (մանգանը կատարում է իր դերը), վերականգնող նյութ (դա ծծումբ է), ցանկալի արտադրանքի մեջ օքսիդացման վիճակները չեն փոխվում, հետևաբար դա ջուր է։

Վիճելով այն մասին, թե ինչպես ճիշտ լուծել ռեդոքս ռեակցիաները, մենք նշում ենք, որ հաջորդ քայլը կլինի էլեկտրոնային հարաբերակցության ձևավորումը.

Mn +7 վերցնում է 3 e= Mn +4 ;

S -2-ը տալիս է 2e= S 0:

Մանգանի կատիոնը վերականգնող նյութ է, մինչդեռ ծծմբի անիոնը բնորոշ օքսիդացնող նյութ է։ Քանի որ ստացված և տրված էլեկտրոնների միջև ամենափոքր բազմապատիկը կլինի 6, մենք ստանում ենք գործակիցները՝ 2, 3։

Վերջին քայլը կլինի գործակիցները սկզբնական հավասարման մեջ դնելը:

3H 2 S+ 2HMnO 4 = 3S+ 2MnO 2 + 4H 2 O:

OVR-ի երկրորդ նմուշը քննության մեջ

Ինչպե՞ս ճիշտ գրել ռեդոքսային ռեակցիաները: Լուծման օրինակները կօգնեն մշակել գործողությունների ալգորիթմը:

Ռեակցիայի բացերը լրացնելու համար առաջարկվում է օգտագործել էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդը.

PH 3 + HMnO 4 = MnO 2 +…+…

Մենք դասավորում ենք բոլոր տարրերի օքսիդացման վիճակները: Այս գործընթացում օքսիդացնող հատկությունները դրսևորվում են մանգանով, որը կազմի մի մասն է, և վերականգնող նյութը պետք է լինի ֆոսֆորը, փոխելով դրա օքսիդացման վիճակը ֆոսֆորաթթվի մեջ դրականի:

Ըստ արված ենթադրության՝ ստանում ենք ռեակցիայի սխեման, այնուհետև կազմում ենք էլեկտրոնային հաշվեկշռի հավասարումը։

P -3-ը տալիս է 8 e և վերածվում P +5-ի;

Mn +7-ը վերցնում է 3e, գնալով Mn +4:

LCM-ը կլինի 24, ուստի ֆոսֆորը պետք է ունենա 3 ստերեոմետրիկ գործակից, իսկ մանգանը՝ -8:

Ստացված գործընթացում դնում ենք գործակիցները, ստանում ենք.

3 PH 3 + 8 HMnO 4 = 8 MnO 2 + 4H 2 O+ 3 H 3 PO 4:

Երրորդ օրինակը քննությունից

Օգտագործելով էլեկտրոն-իոնային հավասարակշռությունը, դուք պետք է կազմեք ռեակցիա, նշեք վերականգնող և օքսիդացնող նյութը:

KMnO 4 + MnSO 4 +…= MnO 2 +…+ H2SO 4.

Ըստ ալգորիթմի՝ մենք յուրաքանչյուր տարրի համար տեղադրում ենք օքսիդացման վիճակներ։ Հաջորդը, մենք որոշում ենք այն նյութերը, որոնք բաց են թողնվել գործընթացի աջ և ձախ մասերում: Այստեղ տրված են վերականգնող և օքսիդացնող նյութ, ուստի բաց թողնված միացություններում օքսիդացման վիճակները չեն փոխվում։ Կորած արտադրանքը կլինի ջուրը, իսկ մեկնարկային միացությունը՝ կալիումի սուլֆատը։ Մենք ստանում ենք ռեակցիայի սխեման, որի համար մենք էլեկտրոնային հաշվեկշիռ ենք կազմելու:

Mn +2 -2 e= Mn +4 3 վերականգնող նյութ;

Mn +7 +3e= Mn +4 2 օքսիդացնող նյութ.

Գործակիցները գրում ենք հավասարման մեջ՝ ամփոփելով պրոցեսի աջ կողմում գտնվող մանգանի ատոմները, քանի որ այն պատկանում է անհամաչափության գործընթացին։

2KMnO 4 + 3MnSO 4 + 2H 2 O \u003d 5MnO 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 SO 4:

Եզրակացություն

Օքսիդացման ռեակցիաները առանձնահատուկ նշանակություն ունեն կենդանի օրգանիզմների գործունեության համար։ OVR-ի օրինակներն են փտածության, խմորման, նյարդային ակտիվության, շնչառության և նյութափոխանակության գործընթացները:

Օքսիդացումը և վերականգնումը տեղին են մետալուրգիական և քիմիական արդյունաբերության համար, նման գործընթացների շնորհիվ մետաղները կարող են վերականգնվել իրենց միացություններից, պաշտպանվել քիմիական կոռոզիայից և վերամշակվել:

Օրգանականում ռեդոքս գործընթաց կազմելու համար կամ անհրաժեշտ է օգտագործել գործողությունների որոշակի ալգորիթմ: Նախ՝ առաջարկվող սխեմայում դասավորվում են օքսիդացման վիճակները, այնուհետև որոշվում են այն տարրերը, որոնք մեծացրել (իջեցրել են) ցուցանիշը, և գրանցվում է էլեկտրոնային հաշվեկշիռը։

Եթե ​​հետևեք վերը նշված գործողությունների հաջորդականությանը, հեշտությամբ կարող եք հաղթահարել թեստերում առաջարկվող առաջադրանքները:

Բացի էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդից, գործակիցների տեղաբաշխումը հնարավոր է նաև կիսա-ռեակցիաներ կազմելու միջոցով։

Ռեակցիաները, որոնք կոչվում են ռեդոքս (ORR), տեղի են ունենում ռեակտիվների մոլեկուլների մաս կազմող ատոմների օքսիդացման վիճակների փոփոխությամբ։ Այս փոփոխությունները տեղի են ունենում էլեկտրոնների մի տարրի ատոմներից մյուսին անցնելու հետ կապված։

Բնության մեջ տեղի ունեցող և մարդու կողմից իրականացվող գործընթացները մեծ մասամբ ներկայացնում են OVR: Այնպիսի կարևոր պրոցեսները, ինչպիսիք են շնչառությունը, նյութափոխանակությունը, ֆոտոսինթեզը (6CO2 + H2O = C6H12O6 + 6O2) բոլորը OVR են:

Արդյունաբերության մեջ OVR-ի օգնությամբ ստացվում են ծծմբական, աղաթթուներ և շատ ավելին։

Հանքաքարերից մետաղների կորզումը, որն իրականում ամբողջ մետալուրգիական արդյունաբերության հիմքն է, նույնպես ռեդոքս գործընթաց է: Օրինակ՝ հեմատիտից երկաթ ստանալու ռեակցիան՝ 2Fe2O3 + 3C = 4Fe + 3CO2:

Օքսիդացնող և վերականգնող նյութեր՝ բնորոշ

Քիմիական փոխակերպման գործընթացում էլեկտրոնները զիջող ատոմները կոչվում են վերականգնող նյութեր, արդյունքում դրանց օքսիդացման աստիճանը (CO) մեծանում է։ Այն ատոմները, որոնք ընդունում են էլեկտրոնները, կոչվում են օքսիդացնող նյութեր, և դրանց CO-ն կրճատվում է։

Ասում են, որ օքսիդացնող նյութերը կրճատվում են էլեկտրոններ ընդունելով, իսկ վերականգնիչները՝ էլեկտրոններ նվիրաբերելով։

Օքսիդացնող և վերականգնող նյութերի ամենակարևոր ներկայացուցիչները ներկայացված են հետևյալ աղյուսակում.

Տիպիկ օքսիդիչներ	Տիպիկ նվազեցնող միջոցներ
Պարզ նյութեր, որոնք բաղկացած են բարձր էլեկտրաբացասականություն ունեցող տարրերից (ոչ մետաղներ)՝ յոդ, ֆտոր, քլոր, բրոմ, թթվածին, օզոն, ծծումբ և այլն։	Պարզ նյութեր, որոնք բաղկացած են ցածր էլեկտրաբացասականություն ունեցող տարրերի ատոմներից (մետաղներ կամ ոչ մետաղներ)՝ ջրածին H2, ածխածին C ( գրաֆիտ), ցինկ Zn, ալյումին Al, ​​կալցիում Ca, բարիում Ba, երկաթ Fe, քրոմ Cr և այլն։
Մոլեկուլներ կամ իոններ, որոնք պարունակում են մետաղական կամ ոչ մետաղական ատոմներ՝ բարձր օքսիդացման վիճակներով. օքսիդներ (SO3, CrO3, CuO, Ag2O և այլն); թթուներ (HClO4, HNO3, HMnO4 և այլն); աղեր (KMnO4, KNO3, K2Cr2O4, Na2Cr2O7, KClO3, FeCl3 և այլն):	Ցածր օքսիդացման վիճակներով մետաղական կամ ոչ մետաղական ատոմներ պարունակող մոլեկուլներ կամ իոններ. ջրածնի միացություններ (HBr, HI, HF, NH3 և այլն); աղեր (թթվածնազուրկ թթուներ - K2S, NaI, ծծմբաթթվի աղեր, MnSO4 և այլն); օքսիդներ (CO, NO և այլն); թթուներ (HNO2, H2SO3, H3PO3 և այլն):
Որոշ մետաղների բարձր CO պարունակող իոնային միացություններ՝ Pb3+, Au3+, Ag+, Fe3+ և այլն։	Օրգանական միացություններ՝ սպիրտներ, թթուներ, ալդեհիդներ, շաքարներ։

Քիմիական տարրերի պարբերական օրենքի հիման վրա ամենից հաճախ կարելի է ենթադրել որոշակի տարրի ատոմների ռեդոքսային կարողությունները։ Ըստ ռեակցիայի հավասարման՝ նաև հեշտ է հասկանալ, թե ատոմներից որոնք են օքսիդացնող և վերականգնող նյութ։

Ինչպե՞ս որոշել՝ ատոմը օքսիդացնող կամ վերականգնող նյութ է. բավական է գրել CO-ն և հասկանալ, թե որ ատոմներն են մեծացրել այն ռեակցիայի ժամանակ (վերականգնող նյութեր), և որոնք են նվազեցնել (օքսիդացնող նյութեր):

Երկակի բնույթ ունեցող նյութեր

Միջանկյալ CO-ներ ունեցող ատոմներն ընդունակ են և՛ ընդունելու, և՛ նվիրաբերելու էլեկտրոններ, ինչի արդյունքում նման ատոմներ պարունակող նյութերն իրենց բաղադրության մեջ կկարողանան հանդես գալ և՛ որպես օքսիդացնող, և՛ որպես վերականգնող նյութ:

Օրինակ կարող է լինել ջրածնի պերօքսիդը: CO-1-ում պարունակվող իր բաղադրության մեջ պարունակվող թթվածինը կարող է և՛ ընդունել էլեկտրոն, և՛ տալ այն:

Նվազեցնող նյութի հետ փոխազդեցության ժամանակ պերօքսիդը ցուցաբերում է օքսիդացնող հատկություն, իսկ օքսիդացնող նյութի հետ՝ նվազեցնող հատկություն։

Դուք կարող եք ավելի ուշադիր նայել հետևյալ օրինակներին.

• նվազեցում (պերօքսիդը գործում է որպես օքսիդացնող նյութ) վերականգնող նյութի հետ փոխազդեցության ժամանակ.

SO2 + H2O2 = H2SO4

O -1 + 1e \u003d O -2

• օքսիդացում (պերօքսիդը այս դեպքում վերականգնող նյութ է) օքսիդացնող նյութի հետ փոխազդեցության ժամանակ։

2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5O2 + K2SO4 + 8H2O

2O -1 -2e \u003d O2 0

OVR դասակարգում. օրինակներ

Կան ռեդոքս ռեակցիաների հետևյալ տեսակները.

• միջմոլեկուլային օքսիդացում-վերականգնում (օքսիդացնող և վերականգնող նյութը տարբեր մոլեկուլների կազմի մեջ են);
• ներմոլեկուլային օքսիդացում-վերականգնում (օքսիդացնող նյութը նույն մոլեկուլի մի մասն է, ինչ վերականգնող նյութը);
• անհամաչափություն (նույն տարրի ատոմը օքսիդացնող և վերականգնող նյութ է);
• վերահամաչափություն (օքսիդացնող և վերականգնող նյութը ռեակցիայի արդյունքում կազմում են մեկ արտադրանք):

OVR-ի տարբեր տեսակների հետ կապված քիմիական փոխակերպումների օրինակներ.

• Ներմոլեկուլային OVR-ն ամենից հաճախ նյութի ջերմային տարրալուծման ռեակցիաներն են.

2KCLO3 = 2KCl + 3O2

(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O

2NaNO3 = 2NaNO2 + O2

• Միջմոլեկուլային OVR:

3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe

• Անհամաչափ ռեակցիաներ.

3Br2 + 6KOH = 5KBr + KBrO3 + 6H2O

3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O

2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2

4KClO3 = KCl + 3KClO4

• Համամասնական ռեակցիաներ.

2H2S + SO2 = 3S + 2H2O

HOCl + HCl = H2O + Cl2

Ընթացիկ և ոչ ընթացիկ OVR

Redox ռեակցիաները նույնպես բաժանվում են ընթացիկ և առանց ընթացիկ:

Առաջին դեպքը էլեկտրական էներգիայի արտադրությունն է քիմիական ռեակցիայի միջոցով (այդպիսի էներգիայի աղբյուրները կարող են օգտագործվել մեքենաների շարժիչներում, ռադիո ինժեներական սարքեր, հսկիչ սարքեր), կամ էլեկտրոլիզը, այսինքն՝ քիմիական ռեակցիան, ընդհակառակը, տեղի է ունենում էլեկտրաէներգիայի պատճառով (էլեկտրոլիզ օգտագործելով՝ կարող եք ստանալ տարբեր նյութեր, մշակել դրանցից մետաղների և արտադրանքի մակերեսները)։

Օրինակներ առանց ընթացիկ OVRկարող ենք անվանել այրման, մետաղների կոռոզիայի, շնչառության և ֆոտոսինթեզի գործընթացները և այլն։

OVR էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդը քիմիայում

Քիմիական ռեակցիաների մեծ մասի հավասարումները հավասարվում են պարզ ընտրությամբ ստոյխիոմետրիկ գործակիցներ. Այնուամենայնիվ, OVR-ի համար գործակիցներ ընտրելիս կարելի է հանդիպել մի իրավիճակի, երբ որոշ տարրերի ատոմների թիվը չի կարող հավասարվել առանց մյուսների ատոմների թվերի հավասարությունը խախտելու: Նման ռեակցիաների հավասարումների մեջ գործակիցներն ընտրվում են էլեկտրոնային հաշվեկշռի կազմման մեթոդով։

Մեթոդը հիմնված է այն փաստի վրա, որ օքսիդացնող նյութի կողմից ընդունված էլեկտրոնների գումարը և վերականգնող նյութի կողմից տրված էլեկտրոնների քանակը հասցվում է հավասարակշռության:

Մեթոդը բաղկացած է մի քանի փուլից.

1. Գրված է ռեակցիայի հավասարումը.
2. Որոշվում են CO տարրերը:
3. Որոշվում են ռեակցիայի արդյունքում իրենց օքսիդացման վիճակները փոխած տարրերը։ Օքսիդացման և նվազեցման կիսա-ռեակցիաները գրանցվում են առանձին:
4. Կիսարեակցիայի հավասարումների գործակիցներն ընտրված են այնպես, որ հավասարեցվեն էլեկտրոնները, որոնք ստացվել են վերականգնողական կիսա-ռեակցիայում և տրվել օքսիդացման կիսա-ռեակցիայի ժամանակ:
5. Ընտրված գործակիցները մուտքագրվում են ռեակցիայի հավասարման մեջ:
6. Ընտրված են ռեակցիայի մնացած գործակիցները:

Պարզ օրինակով ալյումինի փոխազդեցություններթթվածնով հարմար է քայլ առ քայլ գրել հավասարումը.

• Հավասարում` Al + O2 = Al2O3
• Ալյումինի և թթվածնի պարզ նյութերում ատոմների CO-ն 0 է։

Al 0 + O2 0 \u003d Al +3 2O -2 3

• Կատարենք կիսապատասխաններ.

Al 0 -3e \u003d Al +3;

O2 0 +4e = 2O -2

• Ընտրում ենք այն գործակիցները, որոնցով բազմապատկելիս ստացված էլեկտրոնների թիվը և տրված էլեկտրոնների թիվը նույնը կլինեն.

Al 0 -3e \u003d Al +3 գործակից 4;

O2 0 +4e = 2O -2 գործակից 3.

• Ռեակցիայի սխեմայում մենք դնում ենք գործակիցները.

4 Ալ+ 3 O2 = Al2O3

• Կարելի է տեսնել, որ ամբողջ ռեակցիան հավասարեցնելու համար բավական է ռեակցիայի արտադրանքի դիմաց դնել գործակից.

4Al + 3O2 = 2 Al2O3

Էլեկտրոնային հաշվեկշիռ կազմելու առաջադրանքների օրինակներ

Հետևյալը կարող է առաջանալ հավասարեցման առաջադրանքներ OVR:

• Կալիումի պերմանգանատի փոխազդեցությունը կալիումի քլորիդի հետ թթվային միջավայրում՝ գազային քլորի արտազատմամբ։

Կալիումի պերմանգանատ KMnO4 (կալիումի պերմանգանատ, «կալիումի պերմանգանատ») ուժեղ օքսիդացնող նյութ է այն պատճառով, որ KMnO4-ում Mn-ի օքսիդացման աստիճանը +7 է։ Դրանով լաբորատորիայում քլոր գազը հաճախ ստանում են հետևյալ ռեակցիայով.

KCl + KMnO4 + H2SO4 = Cl2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

K +1 Cl -1 + K +1 Mn +7 O4 -2 + H2 +1 S +6 O4 -2 = Cl2 0 + Mn +2 S +6 O4 -2 + K2 +1 S +6 O4 -2 + H2 +1 O -2

Էլեկտրոնային հաշվեկշիռ.

Ինչպես երևում է CO-ի դասավորությունից հետո, քլորի ատոմները նվիրաբերում են էլեկտրոններ՝ ավելացնելով դրանց CO-ն մինչև 0, իսկ մանգանի ատոմներն ընդունում են էլեկտրոններ.

Mn +7 +5e = Mn +2 բազմապատկիչ երկու;

2Cl -1 -2e = Cl2 0 բազմապատկիչ հինգ.

Մենք հավասարման մեջ դնում ենք գործակիցները՝ ըստ ընտրված գործոնների.

10 K +1 Cl -1 + 2 K +1 Mn +7 O4 -2 + H2SO4 = 5 Cl2 0 + 2 Mn +2 S +6 O4 -2 + K2SO4 + H2O

Հավասարեցրեք այլ տարրերի քանակը.

10KCl + 2KMnO4 + 8 H2SO4 = 5Cl2 + 2MnSO4 + 6 K2SO4 + 8 H2O

• Պղնձի (Cu) փոխազդեցությունը կենտրոնացված ազոտաթթվի (HNO3) հետ գազային ազոտի օքսիդի (NO2) արտազատման հետ.

Cu + HNO3(կոնց.) = NO2 + Cu(NO3)2 + 2H2O

Cu 0 + H +1 N +5 O3 -2 = N +4 O2 + Cu +2 (N +5 O3 -2) 2 + H2 +1 O -2

Էլեկտրոնային հաշվեկշիռ.

Ինչպես տեսնում եք, պղնձի ատոմներն իրենց CO-ն ավելացնում են զրոյից երկուսի, իսկ ազոտի ատոմները նվազում են +5-ից մինչև +4:

Cu 0 -2e \u003d Cu +2 գործոն մեկ;

N +5 +1e = N +4 բազմապատկիչ երկու.

Գործակիցները դնում ենք հավասարման մեջ.

Cu 0 + 4 H +1 N +5 O3 -2 = 2 N +4 O2 + Cu +2 (N +5 O3 -2)2 + H2 +1 O -2

Cu+ 4 HNO3 (կոնց.) = 2 NO2 + Cu(NO3)2 + 2 H2O

• Կալիումի երկքրոմատի փոխազդեցությունը H2S-ի հետ թթվային միջավայրում.

Գրենք ռեակցիայի սխեման, դասավորենք CO.

K2 +1 Cr2 +6 O7 -2 + H2 +1 S -2 + H2 +1 S +6 O4 -2 = S 0 + Cr2 +3 (S +6 O4 -2) 3 + K2 +1 S +6 O4 -2 + H2O

S -2 -2e \u003d S 0 գործակից 3;

2Cr +6 +6e = 2Cr +3 գործակից 1.

Մենք փոխարինում ենք.

K2Cr2O7 + 3H2S + H2SO4 = 3S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

Հավասարեցրեք մնացած տարրերը.

К2Сr2О7 + 3Н2S + 4Н2SO4 = 3S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7Н2О

Ռեակցիայի միջավայրի ազդեցությունը

Շրջակա միջավայրի բնույթը ազդում է որոշակի OVR-ի ընթացքի վրա: Ռեակցիայի միջավայրի դերը կարելի է հետևել տարբեր pH արժեքներով կալիումի պերմանգանատի (KMnO4) և նատրիումի սուլֆիտի (Na2SO3) փոխազդեցության օրինակով.

1. Na2SO3 + KMnO4 = Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 (pH<7 кислая среда);
2. Na2SO3 + KMnO4 = Na2SO4 + MnO2 + KOH (pH = 7 չեզոք միջավայր);
3. Na2SO3 + KMnO4 = Na2SO4 + K2MnO4 + H2O (pH>7 ալկալային):

Կարելի է տեսնել, որ միջավայրի թթվայնության փոփոխությունը հանգեցնում է նույն նյութերի փոխազդեցության տարբեր արտադրանքների առաջացմանը։ Երբ միջավայրի թթվայնությունը փոխվում է, դրանք առաջանում են նաև OVR մտնող այլ ռեակտիվների համար: Ինչպես վերը ցույց տրված օրինակներին, ռեակցիաները, որոնք ներառում են Cr2O7 2- դիքրոմատ իոնը, տեղի կունենան տարբեր միջավայրերում ռեակցիայի տարբեր արտադրանքների ձևավորմամբ.

թթվային միջավայրում արտադրանքը կլինի Cr 3+;

ալկալային - CrO2 -, CrO3 3+;

չեզոք վիճակում - Cr2O3:

Օքսիդացման աստիճանի բարձրացմամբտեղի է ունենում օքսիդացման գործընթաց, և նյութն ինքնին վերականգնող նյութ է: Երբ օքսիդացման վիճակը նվազում է, վերականգնողական գործընթացը շարունակվում է, և նյութն ինքնին օքսիդացնող նյութ է:

OVR հավասարեցման նկարագրված մեթոդը կոչվում է «օքսիդացման վիճակի հավասարակշռության մեթոդ»:

Նշված է քիմիայի դասագրքերի մեծ մասում և լայնորեն կիրառվում է գործնականում էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդՀավասարեցման համար OVR-ը կարող է օգտագործվել զգուշությամբ, որ օքսիդացման վիճակը հավասար չէ լիցքին:

2. Կես ռեակցիաների մեթոդ.

Այդ դեպքերում, երբ ռեակցիան ընթանում է ջրային լուծույթում (հալում), հավասարումներ կազմելիս դրանք բխում են ոչ թե ռեակտիվները կազմող ատոմների օքսիդացման վիճակի փոփոխությունից, այլ իրական մասնիկների լիցքերի փոփոխությունից, այսինքն. , հաշվի են առնում լուծույթում նյութերի գոյության ձևը (պարզ կամ բարդ իոն, ատոմ կամ ջրի մեջ չլուծված կամ թույլ տարանջատվող նյութի մոլեկուլ)։

Այս դեպքում Redox ռեակցիաների իոնային հավասարումներ կազմելիս պետք է հավատարիմ մնալ նույն ձևին, որն ընդունված է փոխանակման բնույթի իոնային հավասարումների համար, այն է՝ վատ լուծվող, վատ տարանջատված և գազային միացությունները պետք է գրվեն մոլեկուլային տեսքով, իսկ իոնները, որոնք չեն փոխել իրենց վիճակը պետք է բացառվի հավասարումից: Այս դեպքում օքսիդացման և նվազեցման գործընթացները գրանցվում են որպես առանձին կիսա-ռեակցիաներ։ Հավասարեցնելով դրանք՝ ըստ յուրաքանչյուր տեսակի ատոմների քանակի, կես ռեակցիաները գումարվում են՝ յուրաքանչյուրը բազմապատկելով գործակցով, որը հավասարեցնում է օքսիդացնող և վերականգնող նյութի լիցքի փոփոխությունը։

Կես ռեակցիայի մեթոդը ավելի ճշգրիտ կերպով արտացոլում է նյութերի իրական փոփոխությունները ռեդոքսային ռեակցիաների գործընթացում և հեշտացնում է այս գործընթացների հավասարումների ձևակերպումը իոն-մոլեկուլային ձևով:

Քանի որնույնից ռեակտիվներտարբեր ապրանքներ կարելի է ձեռք բերել՝ կախված միջավայրի բնույթից (թթվային, ալկալային, չեզոք), իոնային սխեմայի նման ռեակցիաների համար, ի լրումն օքսիդացնող և վերականգնող նյութի գործառույթներ կատարող մասնիկների, ռեակցիան բնութագրող մասնիկի։ միջավայրի (այսինքն՝ H + իոն կամ OH իոն -, կամ H 2 O մոլեկուլ):

Օրինակ 5Օգտագործելով կես ռեակցիայի մեթոդը, դասավորեք ռեակցիայի գործակիցները.

KMnO 4 + KNO 2 + H 2 SO 4 ® MnSO 4 + KNO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O:

Լուծում.Մենք ռեակցիան գրում ենք իոնային ձևով՝ հաշվի առնելով, որ բոլոր նյութերը, բացի ջրից, տարանջատվում են իոնների.

MnO 4 - + NO 2 - + 2H + ® Mn 2+ + NO 3 - + H 2 O

(K + և SO 4 2 - մնում են անփոփոխ, հետևաբար դրանք նշված չեն իոնային սխեմայում): Իոնային դիագրամից երևում է, որ օքսիդացնող նյութը պերմանգանատ իոն(MnO 4 -) վերածվում է Mn 2+ -իոնի և ազատվում է թթվածնի չորս ատոմ:

Թթվային միջավայրումՅուրաքանչյուր թթվածնի ատոմ, որը թողարկվում է օքսիդացնող նյութի կողմից, կապվում է 2H +-ի հետ՝ ձևավորելով ջրի մոլեկուլ:

սա ենթադրում է MnO 4 - + 8H + + 5® Mn 2+ + 4H 2 O:

Մենք գտնում ենք ապրանքների և ռեակտիվների լիցքերի տարբերությունը՝ Dq = +2-7 = -5 («-» նշանը ցույց է տալիս, որ կրճատման գործընթացը տեղի է ունենում, և 5-ը կցվում է ռեակտիվներին): Երկրորդ գործընթացի համար NO 2-ի փոխակերպումը NO 3-ի, բացակայող թթվածինը ջրից գալիս է վերականգնող նյութ, և արդյունքում ձևավորվում է H + իոնների ավելցուկ,մինչդեռ ռեակտիվները կորցնում են 2 :

NO 2 - + H 2 O - 2® NO 3 - + 2H +:

Այսպիսով մենք ստանում ենք.

2 | MnO 4 - + 8H + + 5® Mn 2+ + 4H 2 O (կրճատում),

5 | NO 2 - + H 2 O - 2® NO 3 - + 2H + (օքսիդացում):

Առաջին հավասարման անդամները բազմապատկելով 2-ով, իսկ երկրորդը՝ 5-ով և գումարելով դրանք, մենք ստանում ենք այս ռեակցիայի իոն-մոլեկուլային հավասարումը.

2MnO 4 - + 16H + + 5NO 2 - + 5H 2 O \u003d 2Mn 2+ + 8H 2 O + 5NO 3 - + 10H +:

Ունենալով չեղյալ համարվող նույնական մասնիկներ հավասարման ձախ և աջ կողմերում, մենք վերջապես ստանում ենք իոն-մոլեկուլային հավասարումը.

2MnO 4 - + 5NO 2 - + 6H + = 2Mn 2+ + 5NO 3 - + 3H 2 O:

Ըստ իոնային հավասարման՝ մենք կազմում ենք մոլեկուլային հավասարում.

2KMnO 4 + 5KNO 2 + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5KNO 3 + K 2 SO 4 + 3H 2 O:

Ալկալային և չեզոք միջավայրերումԴուք կարող եք առաջնորդվել հետևյալ կանոններով՝ ալկալային և չեզոք միջավայրում օքսիդացնող նյութի կողմից թողարկված յուրաքանչյուր թթվածնի ատոմ միանում է մեկ ջրի մոլեկուլին՝ ձևավորելով հիդրօքսիդի երկու իոն (2OH -), և բացակայողներից յուրաքանչյուրը 2-ից գնում է դեպի վերականգնող նյութ։ OH - իոններ ալկալային միջավայրում մեկ մոլեկուլ ջրի ձևավորմամբ, իսկ չեզոքում այն ​​առաջանում է ջրից 2 H + իոնների արտազատմամբ:

Եթեներգրավված է ռեդոքս ռեակցիաներում ջրածնի պերօքսիդ(H 2 O 2), անհրաժեշտ է հաշվի առնել H 2 O 2-ի դերը որոշակի ռեակցիայում: H 2 O 2-ում թթվածինը գտնվում է միջանկյալ օքսիդացման վիճակում (-1), հետևաբար, ջրածնի պերօքսիդը ռեդոքսային ռեակցիաներում ցուցադրում է օքսիդացման երկակիություն: Այն դեպքերում, երբ H 2 O 2 է օքսիդացնող նյութ, կիսա-ռեակցիաներն ունեն հետևյալ ձևը.

H 2 O 2 + 2H + + 2? ® 2H 2 O (թթվային միջավայր);

H 2 O 2 +2? ® 2OH - (չեզոք և ալկալային միջավայրեր):

Եթե ​​ջրածնի պերօքսիդն է նվազեցնող միջոց:

H 2 O 2 - 2? ® O 2 + 2H + (թթվային միջավայր);

H 2 O 2 + 2OH - - 2? ® O 2 + 2H 2 O (ալկալային և չեզոք):

Օրինակ 6Հավասարեցրեք ռեակցիան՝ KI + H 2 O 2 + H 2 SO 4 ® I 2 + K 2 SO 4 + H 2 O:

Լուծում.Մենք գրում ենք ռեակցիան իոնային ձևով.

I - + H 2 O 2 + 2H + ® I 2 + SO 4 2 - + H 2 O:

Մենք կազմում ենք կես ռեակցիաներ, հաշվի առնելով, որ այս ռեակցիայի H 2 O 2-ը օքսիդացնող նյութ է, և ռեակցիան ընթանում է թթվային միջավայրում.

1 2I - - 2= I 2,

1 H 2 O 2 + 2H + + 2® 2H 2 O:

Վերջնական հավասարում. 2KI + H 2 O 2 + H 2 SO 4 ® I 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 O:

Կան չորս տեսակի ռեդոքս ռեակցիաներ.

1 . Միջմոլեկուլայինռեդոքս ռեակցիաներ, որոնց ժամանակ փոխվում են տարբեր նյութեր կազմող տարրերի ատոմների օքսիդացման վիճակները։ 2-6-րդ օրինակներում քննարկված ռեակցիաները այս տեսակին են:

2 . Ներմոլեկուլային Redox ռեակցիաներ, որոնցում օքսիդացման վիճակը փոխվում է նույն նյութի տարբեր տարրերի ատոմներով: Այս մեխանիզմի համաձայն, ընթանում են միացությունների ջերմային տարրալուծման ռեակցիաները։ Օրինակ, ռեակցիայի մեջ

Pb(NO 3) 2 ® PbO + NO 2 + O 2

փոխում է Pb(NO 3) 2 մոլեկուլի ներսում գտնվող ազոտի (N +5 ® N +4) և թթվածնի ատոմի (O - 2 ® O 2 0) օքսիդացման վիճակը:

3. Ինքնօքսիդացում-ինքնաբուժիչ ռեակցիաներ(անհամաչափություն, անհամաչափություն): Այս դեպքում նույն տարրի օքսիդացման աստիճանը և՛ մեծանում է, և՛ նվազում։ Անհամաչափության ռեակցիաները բնորոշ են տարրի միջանկյալ օքսիդացման վիճակներից մեկին համապատասխանող նյութերի միացություններին կամ տարրերին։

Օրինակ 7Օգտագործելով վերը նշված բոլոր մեթոդները, հավասարեցրեք ռեակցիան.

Լուծում.

Ա) Օքսիդացման վիճակների հավասարակշռության մեթոդը.

Եկեք որոշենք ռեդոքս գործընթացում ներգրավված տարրերի օքսիդացման վիճակները ռեակցիայից առաջ և հետո.

K 2 MnO 4 + H 2 O ® KMnO 4 + MnO 2 + KOH:

Օքսիդացման վիճակների համեմատությունից հետևում է, որ մանգանը միաժամանակ մասնակցում է օքսիդացման գործընթացին՝ բարձրացնելով օքսիդացման աստիճանը +6-ից մինչև +7, իսկ վերականգնման գործընթացում՝ իջեցնելով օքսիդացման աստիճանը +6-ից +4,2 Mn +6 ® Mn +: 7 ; Dw = 7-6 = +1 (օքսիդացման գործընթաց, վերականգնող նյութ),

1 Mn +6 ® Mn +4; Dw = 4-6 = -2 (վերականգնման գործընթաց, օքսիդացնող նյութ):

Քանի որ այս ռեակցիայում նույն նյութը (K 2 MnO 4) հանդես է գալիս որպես օքսիդացնող և վերականգնող նյութ, ապա նրա դիմացի գործակիցներն ամփոփվում են։ Մենք գրում ենք հավասարումը.

3K 2 MnO 4 + 2H 2 O = 2KMnO 4 + MnO 2 + 4KOH:

բ) Կես ռեակցիաների մեթոդ.

Ռեակցիան տեղի է ունենում չեզոք միջավայրում։ Մենք կազմում ենք իոնային ռեակցիայի սխեման, հաշվի առնելով, որ H 2 O- ը թույլ էլեկտրոլիտ է, իսկ MnO 2-ը ջրի մեջ վատ լուծվող օքսիդ է.

MnO 4 2 - + H 2 O ® MnO 4 - + ¯MnO 2 + OH - .

Մենք գրում ենք կիսա-արձագանքները.

2 MnO 4 2 - - ? ® MnO 4 - (օքսիդացում),

1 MnO 4 2 - + 2H 2 O + 2? ® MnO 2 + 4OH - (վերականգնում):

Մենք բազմապատկում ենք գործակիցներով և ավելացնում ենք երկու կիսա ռեակցիաները, ստանում ենք ընդհանուր իոնային հավասարումը.

3MnO 4 2 - + 2H 2 O \u003d 2MnO 4 - + MnO 2 + 4OH -.

Մոլեկուլային հավասարում. 3K 2 MnO 4 + 2H 2 O = 2KMnO 4 + MnO 2 + 4KOH:

Այս դեպքում K 2 MnO 4-ը և՛ օքսիդացնող, և՛ վերականգնող նյութ է:

4. Ներմոլեկուլային օքսիդացում-վերականգնման ռեակցիաները, որոնցում նույն տարրի ատոմների օքսիդացման վիճակները հավասարեցված են (այսինքն՝ նախկինում դիտարկվածների հակառակը), գործընթացներ են։ հակահամաչափություն(անջատում), օրինակ

NH 4 NO 2 ® N 2 + 2H 2 O:

1 2N - 3 - 6? ® N 2 0 (օքսիդացման գործընթաց, վերականգնող նյութ),

1 2N +3 + 6?® N 2 0 (վերականգնման գործընթաց, օքսիդացնող նյութ):

Ամենադժվարն ենռեդոքսային ռեակցիաներ, որոնցում ոչ թե մեկ, այլ երկու կամ ավելի տարրերի ատոմները կամ իոնները միաժամանակ օքսիդանում կամ վերականգնվում են։

Օրինակ 8Հավասարեցրեք ռեակցիան՝ օգտագործելով վերը նշված մեթոդները.

3 -2 +5 +5 +6 +2

Որպես 2 S 3 + HNO 3 ® H 3 AsO 4 + H 2 SO 4 + NO:

18. Redox ռեակցիաներ (շարունակություն 1)

18.5. OVR ջրածնի պերօքսիդ

Ջրածնի պերօքսիդի H 2 O 2 մոլեկուլներում թթվածնի ատոմները գտնվում են –I օքսիդացման վիճակում: Սա այս տարրի ատոմների միջանկյալ և ոչ ամենակայուն օքսիդացման վիճակն է, ուստի ջրածնի պերօքսիդը ցուցաբերում է ինչպես օքսիդացնող, այնպես էլ վերականգնող հատկություններ:

Այս նյութի ռեդոքս ակտիվությունը կախված է կոնցենտրացիայից: Սովորաբար օգտագործվող լուծույթներում, որոնց զանգվածային բաժինը կազմում է 20%, ջրածնի պերօքսիդը բավականին ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, նոսր լուծույթներում նրա օքսիդացնող ակտիվությունը նվազում է: Ջրածնի պերօքսիդի վերականգնող հատկությունները պակաս բնորոշ են, քան օքսիդացնողները և կախված են նաև կոնցենտրացիայից։

Ջրածնի պերօքսիդը շատ թույլ թթու է (տես Հավելված 13), հետևաբար, խիստ ալկալային լուծույթներում նրա մոլեկուլները վերածվում են հիդրոպերօքսիդի իոնների։

Կախված միջավայրի ռեակցիայից և այն բանից, թե արդյոք օքսիդացնող կամ վերականգնող նյութը ջրածնի պերօքսիդ է այս ռեակցիայում, օքսիդացման ռեդոքս փոխազդեցության արտադրանքները տարբեր կլինեն: Այս բոլոր դեպքերի կիսարեակցիայի հավասարումները տրված են Աղյուսակ 1-ում:

Աղյուսակ 1

H 2 O 2-ի օքսիդացման կիսավերականգնողական ռեակցիաների հավասարումները լուծույթներում

Շրջակա միջավայրի արձագանք	H 2 O 2 օքսիդիչ	H 2 O 2 նվազեցնող նյութ
Թթու
Չեզոք	H 2 O 2 + 2e - \u003d 2OH	H 2 O 2 + 2H 2 O - 2e - \u003d O 2 + 2H 3 O
ալկալային	HO 2 + H 2 O + 2e - \u003d 3OH

Եկեք դիտարկենք OVR-ի օրինակներ, որոնք ներառում են ջրածնի պերօքսիդ:

Օրինակ 1. Գրե՛ք այն ռեակցիայի հավասարումը, որն առաջանում է, երբ կալիումի յոդիդի լուծույթը ավելացնում են ծծմբաթթվով թթվացված ջրածնի պերօքսիդի լուծույթին:

1	H 2 O 2 + 2H 3 O + 2e - = 4H 2 O
1	2I – 2e – = I 2

H 2 O 2 + 2H 3 O + 2I \u003d 4H 2 O + I 2
H 2 O 2 + H 2 SO 4 + 2KI \u003d 2H 2 O + I 2 + K 2 SO 4

Օրինակ 2. Գրե՛ք կալիումի պերմանգանատի և ջրածնի պերօքսիդի ռեակցիայի հավասարումը ծծմբական թթվով թթվացված ջրային լուծույթում:

2	MnO 4 + 8H 3 O + 5e - \u003d Mn 2 + 12H 2 O
5	H 2 O 2 + 2H 2 O - 2e - \u003d O 2 + 2H 3 O

2MnO 4 + 6H 3 O+ + 5H 2 O 2 = 2Mn 2 + 14H 2 O + 5O 2
2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 + 5H 2 O 2 = 2MnSO 4 + 8H 2 O + 5O 2 + K 2 SO 4

Օրինակ 3 Գրե՛ք ջրածնի պերօքսիդի և նատրիումի յոդիդի լուծույթի ռեակցիայի հավասարումը նատրիումի հիդրօքսիդի առկայության դեպքում:

3	6	HO 2 + H 2 O + 2e - \u003d 3OH
1	2	I + 6OH - 6e - \u003d IO 3 + 3H 2 O

3HO 2 + I = 3OH + IO 3
3NaHO 2 + NaI = 3NaOH + NaIO 3

Առանց հաշվի առնելու նատրիումի հիդրօքսիդի և ջրածնի պերօքսիդի չեզոքացման ռեակցիան, այս հավասարումը հաճախ գրվում է հետևյալ կերպ.

3H 2 O 2 + NaI \u003d 3H 2 O + NaIO 3 (NaOH-ի առկայության դեպքում)

Նույն հավասարումը կստացվի, եթե անմիջապես (հաշվեկշռի կազմման փուլում) հաշվի չառնվի հիդրոպերօքսիդի իոնների առաջացումը։

Օրինակ 4. Գրե՛ք այն ռեակցիայի հավասարումը, որը տեղի է ունենում, երբ կալիումի հիդրօքսիդի առկայությամբ ջրածնի պերօքսիդի լուծույթին ավելացնում են կապարի երկօքսիդ:

Կապարի երկօքսիդ PbO 2-ը շատ ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, հատկապես թթվային միջավայրում: Այս պայմաններում վերականգնվելով՝ այն ձևավորում է Pb 2 իոններ։ Ալկալային միջավայրում, երբ PbO 2-ը կրճատվում է, առաջանում են իոններ։

1	PbO 2 + 2H 2 O + 2e - = + OH
1	HO 2 + OH - 2e - \u003d O 2 + H 2 O

PbO 2 + H 2 O + HO 2 \u003d + O 2

Առանց հիդրոպերօքսիդի իոնների առաջացումը հաշվի առնելու, հավասարումը գրվում է հետևյալ կերպ.

PbO 2 + H 2 O 2 + OH = + O 2 + 2H 2 O

Եթե, ըստ նշանակման պայմանի, ավելացված ջրածնի պերօքսիդի լուծույթը եղել է ալկալային, ապա մոլեկուլային հավասարումը պետք է գրել հետևյալ կերպ.

PbO 2 + H 2 O + KHO 2 \u003d K + O 2

Եթե ​​ալկալի պարունակող ռեակցիայի խառնուրդին ավելացվում է ջրածնի պերօքսիդի չեզոք լուծույթ, ապա մոլեկուլային հավասարումը կարելի է գրել՝ առանց կալիումի հիդրոպերօքսիդի առաջացումը հաշվի առնելու.

PbO 2 + KOH + H 2 O 2 \u003d K + O 2

18.6. OVR դիսմուտացիաներ և ներմոլեկուլային OVR

Ռեդոքսային ռեակցիաներից են դիսմուտացիոն ռեակցիաներ (անհամաչափություն, ինքնաօքսիդացում-ինքնավերականգնում).

Ձեզ հայտնի դիսմուտացիոն ռեակցիայի օրինակ է քլորի արձագանքը ջրի հետ.

Cl 2 + H 2 O HCl + HClO

Այս ռեակցիայի ժամանակ քլորի(0) ատոմների կեսը օքսիդացվում է մինչև +I օքսիդացման վիճակ, իսկ մյուս կեսը վերածվում է –I օքսիդացման վիճակի.

Եկեք օգտագործենք էլեկտրոն-իոնային հավասարակշռության մեթոդը, որպեսզի հավասարություն կազմենք նմանատիպ ռեակցիայի համար, որը տեղի է ունենում, երբ քլորը անցնում է սառը ալկալային լուծույթով, օրինակ՝ KOH.

1	Cl 2 + 2e - \u003d 2Cl
1	Cl 2 + 4OH - 2e - \u003d 2ClO + 2H 2 O

2Cl 2 + 4OH = 2Cl + 2ClO + 2H 2 O

Այս հավասարման բոլոր գործակիցներն ունեն ընդհանուր բաժանարար, հետևաբար.

Cl 2 + 2OH \u003d Cl + ClO + H 2 O
Cl 2 + 2KOH \u003d KCl + KClO + H 2 O

Տաք լուծույթում քլորի դիսմուտացիան մի փոքր այլ կերպ է ընթանում.

5		Cl 2 + 2e - \u003d 2Cl
1		Cl 2 + 12OH - 10e - \u003d 2ClO 3 + 6H 2 O

3Cl 2 + 6OH = 5Cl + ClO 3 + 3H 2 O
3Cl 2 + 6KOH \u003d 5KCl + KClO 3 + 3H 2 O

Մեծ գործնական նշանակություն ունի ազոտի երկօքսիդի դիսմուտացիան ջրի հետ նրա ռեակցիայի ժամանակ ( Ա) և ալկալային լուծույթներով ( բ):

Ա)		NO 2 + 3H 2 O - e - \u003d NO 3 + 2H 3 O			NO 2 + 2OH - e - \u003d NO 3 + H 2 O
		NO 2 + H 2 O + e - \u003d HNO 2 + OH			NO 2 + e - \u003d NO 2
	2NO 2 + 2H 2 O \u003d NO 3 + H 3 O + HNO 2			2NO 2 + 2OH \u003d NO 3 + NO 2 + H 2 O
	2NO 2 + H 2 O \u003d HNO 3 + HNO 2			2NO 2 + 2NaOH \u003d NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O

Դիսմուտացիոն ռեակցիաները տեղի են ունենում ոչ միայն լուծույթներում, այլև պինդ մարմինների տաքացման ժամանակ, օրինակ՝ կալիումի քլորատը.

4KClO 3 \u003d KCl + 3KClO 4

Ներմոլեկուլային OVR-ի բնորոշ և շատ արդյունավետ օրինակ է ամոնիումի երկքրոմատի (NH 4) 2 Cr 2 O 7 ջերմային տարրալուծման ռեակցիան։ Այս նյութում ազոտի ատոմները գտնվում են ամենացածր օքսիդացման վիճակում (–III), իսկ քրոմի ատոմները՝ ամենաբարձր (+VI): Սենյակային ջերմաստիճանում այս միացությունը բավականին կայուն է, բայց երբ տաքացվում է, այն արագ քայքայվում է։ Այս դեպքում քրոմը (VI) վերածվում է քրոմի (III)՝ քրոմի ամենակայուն վիճակի, մինչդեռ ազոտը (–III) վերածվում է ազոտի (0), որը նաև ամենակայուն վիճակն է։ Հաշվի առնելով էլեկտրոնային հաշվեկշռի հավասարման բանաձևային միավորի ատոմների քանակը.

	2Cr + VI + 6e – = 2Cr + III
	2N -III - 6e - \u003d N 2,

և ինքնին ռեակցիայի հավասարումը.

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O:

Ներմոլեկուլային OVR-ի մեկ այլ կարևոր օրինակ է կալիումի պերքլորատի KClO 4-ի ջերմային տարրալուծումը: Այս ռեակցիայի ժամանակ քլորը (VII), ինչպես միշտ, երբ հանդես է գալիս որպես օքսիդացնող նյութ, անցնում է քլորի (–I) մեջ՝ օքսիդացնելով թթվածինը (–II) պարզ նյութի.

1		Cl + VII + 8e – = Cl –I
2		2O -II - 4e - \u003d O 2

և հետևաբար ռեակցիայի հավասարումը

KClO 4 \u003d KCl + 2O 2

Նմանապես, կալիումի քլորատ KClO 3-ը քայքայվում է, երբ ջեռուցվում է, եթե տարրալուծումն իրականացվում է կատալիզատորի առկայության դեպքում (MnO 2): 2KClO 3 \u003d 2KCl + 3O 2:

Կատալիզատորի բացակայության դեպքում դիսմուտացիոն ռեակցիան ընթանում է:
Ներմոլեկուլային OVR-ի խումբը ներառում է նաև նիտրատների ջերմային տարրալուծման ռեակցիաներ։
Սովորաբար նիտրատների տաքացման ժամանակ տեղի ունեցող գործընթացները բավականին բարդ են, հատկապես բյուրեղային հիդրատների դեպքում։ Եթե ​​ջրի մոլեկուլները թույլ են պահվում բյուրեղային հիդրատում, ապա թույլ տաքացման դեպքում տեղի է ունենում նիտրատի ջրազրկում [օրինակ՝ LiNO 3: 3H 2 O և Ca(NO 3) 2 4H 2 O-ը ջրազրկվում են մինչև LiNO 3 և Ca(NO 3) 2], եթե ջուրն ավելի ուժեղ է կապված [ինչպես, օրինակ, Mg(NO 3) 2-ում: 6H 2 O և Bi(NO 3) 3: 5H 2 O], ապա մի տեսակ «ներմոլեկուլային հիդրոլիզի» ռեակցիա է տեղի ունենում հիմնական աղերի՝ հիդրօքսիդի նիտրատների առաջացմամբ, որոնք հետագա տաքացման դեպքում կարող են վերածվել օքսիդի նիտրատների (և (NO 3) 6), վերջինս ավելի բարձր ջերմաստիճանը քայքայվում է օքսիդների:

Անջուր նիտրատները, երբ տաքացվում են, կարող են քայքայվել նիտրիտների (եթե դրանք կան և դեռ կայուն են այս ջերմաստիճանում), իսկ նիտրիտները կարող են քայքայվել օքսիդների։ Եթե ​​ջեռուցումն իրականացվում է բավականաչափ բարձր ջերմաստիճանում, կամ համապատասխան օքսիդն անկայուն է (Ag 2 O, HgO), ապա մետաղը (Cu, Cd, Ag, Hg) կարող է լինել նաև ջերմային տարրալուծման արդյունք։

Նիտրատների ջերմային տարրալուծման փոքր-ինչ պարզեցված սխեման ներկայացված է նկ. 5.

Հաջորդական փոխակերպումների օրինակներ, որոնք տեղի են ունենում որոշակի նիտրատների տաքացման ժամանակ (ջերմաստիճանը բերված է Ցելսիուսի աստիճաններով).

KNO 3 KNO 2 K 2 O;

Ca(NO3)2. 4H 2 O Ca(NO 3) 2 Ca (NO 2) 2 CaO;

Mg(NO3)2. 6H 2 O Mg(NO 3) (OH) MgO;

Cu(NO 3) 2: 6H 2 O Cu (NO 3) 2 CuO Cu 2 O Cu;

Bi(NO3)3. 5H 2 O Bi(NO 3) 2 (OH) Bi(NO 3) (OH) 2 (NO 3) 6 Bi 2 O 3:

Չնայած ընթացող գործընթացների բարդությանը, երբ պատասխանում են այն հարցին, թե ինչ կլինի, երբ համապատասխան անջուր նիտրատը «կալցինացվի» (այսինքն՝ 400 - 500 o C ջերմաստիճանում), նրանք սովորաբար առաջնորդվում են հետևյալ չափազանց պարզեցված կանոններով. :

1) ամենաակտիվ մետաղների նիտրատները (լարումների շարքում՝ մագնեզիումից ձախ) քայքայվում են նիտրիտների.
2) պակաս ակտիվ մետաղների նիտրատները (մի շարք լարումների՝ մագնեզիումից պղինձ) քայքայվում են օքսիդների.
3) ամենաքիչ ակտիվ մետաղների նիտրատները (լարման շարքում պղնձից աջ) քայքայվում են մետաղի.

Այս կանոններն օգտագործելիս պետք է հիշել, որ նման պայմաններում
LiNO 3-ը քայքայվում է օքսիդի,
Be (NO 3) 2-ը ավելի բարձր ջերմաստիճանում քայքայվում է օքսիդի,
Ni (NO 3) 2-ից, բացի NiO-ից, կարելի է ստանալ նաև Ni (NO 2) 2,
Mn(NO 3) 2-ը քայքայվում է Mn 2 O 3-ի,
Fe(NO 3) 2-ը քայքայվում է Fe 2 O 3-ի;
Hg (NO 3) 2-ից, բացի սնդիկից, կարելի է ստանալ նաև նրա օքսիդը։

Դիտարկենք այս երեք տեսակների հետ կապված ռեակցիաների բնորոշ օրինակներ.

KNO 3 KNO 2 + O 2 2 N + V + 2e– = N + III 1 2O– II – 4e– = O 2 2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + O 2

Zn(NO 3) 2 ZnO + NO 2 + O 2 4S N + V + e– = N + IV 1 ½ 2O– II – 4e– = O 2 2Zn(NO 3) 2 \u003d 2ZnO + 4NO 2 + O 2

AgNO 3 Ag + NO 2 + O 2 18.7. Redox անջատման ռեակցիաներ Այս ռեակցիաները կարող են լինել ինչպես միջմոլեկուլային, այնպես էլ ներմոլեկուլային: Օրինակ, ամոնիումի նիտրատի և նիտրիտի ջերմային տարրալուծման ժամանակ առաջացող ներմոլեկուլային OVR-ը պատկանում է կոմուտացիոն ռեակցիաներին, քանի որ այստեղ ազոտի ատոմների օքսիդացման աստիճանը հավասարվում է. NH 4 NO 3 \u003d N 2 O + 2H 2 O (մոտ 200 o C) NH 4 NO 2 \u003d N 2 + 2H 2 O (60 - 70 o C) Ավելի բարձր ջերմաստիճանում (250 - 300 o C) ամոնիումի նիտրատը քայքայվում է մինչև N 2 և NO, իսկ ավելի բարձր ջերմաստիճանում (300 o C-ից բարձր) մինչև ազոտ և թթվածին, երկու դեպքում էլ առաջանում է ջուր։ Միջմոլեկուլային միացման ռեակցիայի օրինակ է այն ռեակցիան, որը տեղի է ունենում կալիումի նիտրիտի և ամոնիումի քլորիդի տաք լուծույթներ թափելու ժամանակ. NH 4 + NO 2 \u003d N 2 + 2H 2 O NH 4 Cl + KNO 2 \u003d KCl + N 2 + 2H 2 O Եթե ​​նմանատիպ ռեակցիան իրականացվում է բյուրեղային ամոնիումի սուլֆատի և կալցիումի նիտրատի խառնուրդի տաքացման միջոցով, ապա, կախված պայմաններից, ռեակցիան կարող է ընթանալ տարբեր ձևերով. (NH 4) 2 SO 4 + Ca(NO 3) 2 = 2N 2 O + 4H 2 O + CaSO 4 (t< 250 o C) (NH 4) 2 SO 4 + Ca (NO 3) 2 \u003d 2N 2 + O 2 + 4H 2 O + CaSO 4 (t\u003e 250 o C) 7(NH 4) 2 SO 4 + 3Ca(NO 3) 2 \u003d 8N 2 + 18H 2 O + 3CaSO 4 + 4NH 4 HSO 4 (t\u003e 250 o C) Այս ռեակցիաներից առաջինը և երրորդը կոմուտացիոն ռեակցիաներն են, երկրորդը ավելի բարդ ռեակցիա է, որը ներառում է և՛ ազոտի ատոմների փոխարկումը, և՛ թթվածնի ատոմների օքսիդացումը։ Ռեակցիաներից որն ընթանալու է 250 o C-ից բարձր ջերմաստիճանում կախված է ռեագենտների հարաբերակցությունից։ Քլորի առաջացմանը տանող փոխակերպման ռեակցիաները տեղի են ունենում, երբ թթվածին պարունակող քլորաթթուների աղերը մշակվում են աղաթթվով, օրինակ. 6HCl + KClO 3 \u003d KCl + 3Cl 2 + 3H 2 O Նաև միացման ռեակցիայի միջոցով ծծումբը ձևավորվում է գազային ջրածնի սուլֆիդից և ծծմբի երկօքսիդից. 2H 2 S + SO 2 \u003d 3S + 2H 2 O OVR փոխարկումները բավականին շատ են և բազմազան. դրանք ներառում են նույնիսկ որոշ թթու-բազային ռեակցիաներ, օրինակ. NaH + H 2 O \u003d NaOH + H 2: Ե՛վ էլեկտրոնային իոնային, և՛ էլեկտրոնային հաշվեկշիռները օգտագործվում են OVR կոմուտացիայի հավասարումները կազմելու համար՝ կախված նրանից, թե տվյալ ռեակցիան տեղի է ունենում լուծույթում, թե ոչ։ 18.8. Էլեկտրոլիզ Ուսումնասիրելով IX գլուխը, դուք ծանոթացաք տարբեր նյութերի հալվածքների էլեկտրոլիզին: Քանի որ շարժական իոնները նույնպես առկա են լուծույթներում, տարբեր էլեկտրոլիտների լուծույթները նույնպես կարող են ենթարկվել էլեկտրոլիզի։ Ե՛վ հալոցքների էլեկտրոլիզում, և՛ լուծույթների էլեկտրոլիզում սովորաբար օգտագործվում են էլեկտրոդներ՝ պատրաստված չհակազդող նյութից (գրաֆիտ, պլատին և այլն), բայց երբեմն էլեկտրոլիզն իրականացվում է նաև «լուծվող» անոդով։ «Լուծվող» անոդն օգտագործվում է այն դեպքերում, երբ անհրաժեշտ է ձեռք բերել այն տարրի էլեկտրաքիմիական միացում, որից պատրաստվում է անոդը։ Էլեկտրոլիզի ժամանակ մեծ նշանակություն ունի, որ անոդի և կաթոդի տարածությունները առանձնացվեն, կամ ռեակցիայի ընթացքում էլեկտրոլիտը խառնվի. ռեակցիայի արտադրանքներն այս դեպքերում կարող են տարբեր լինել։ Դիտարկենք էլեկտրոլիզի ամենակարևոր դեպքերը: 1. NaCl հալվածի էլեկտրոլիզ: Էլեկտրոդները իներտ են (գրաֆիտ), անոդի և կաթոդի տարածությունները առանձնացված են։ Ինչպես արդեն գիտեք, այս դեպքում ռեակցիաները տեղի են ունենում կաթոդի և անոդի վրա. K: Na + e - = Na A: 2Cl - 2e - \u003d Cl 2 Այսպիսով, գրելով էլեկտրոդների վրա տեղի ունեցող ռեակցիաների հավասարումները, մենք ստանում ենք կիսա-ռեակցիաներ, որոնց հետ մենք կարող ենք գործել ճիշտ այնպես, ինչպես էլեկտրոն-իոնային հավասարակշռության մեթոդի կիրառման դեպքում. 2 Na + e - = Na 1 2Cl - 2e - \u003d Cl 2 Այս կիսա-ռեակցիայի հավասարումները գումարելով՝ մենք ստանում ենք իոնային էլեկտրոլիզի հավասարումը 2Na + 2Cl 2Na + Cl2 իսկ հետո մոլեկուլային 2NaCl 2Na + Cl 2 Այս դեպքում կաթոդի և անոդի տարածությունները պետք է առանձնացվեն այնպես, որ ռեակցիայի արտադրանքները չփոխազդեն միմյանց հետ: Արդյունաբերության մեջ այս ռեակցիան օգտագործվում է մետաղական նատրիումի արտադրության համար։ 2. K 2 CO 3 հալվածի էլեկտրոլիզ: Էլեկտրոդները իներտ են (պլատինե)։ Կաթոդի և անոդի տարածությունները առանձնացված են: 4 K + e - = Կ 1 2CO 3 2 - 4e - \u003d 2CO 2 + O 2 4K+ + 2CO 3 2 4K + 2CO 2 + O 2 2K 2 CO 3 4K + 2CO 2 + O 2 3. Ջրի էլեկտրոլիզ (H 2 O): Էլեկտրոդներն իներտ են։ 2 2H 3 O + 2e - \u003d H 2 + 2H 2 O 1 4OH - 4e - \u003d O 2 + 2H 2 O 4H 3 O + 4OH 2H 2 + O 2 + 6H 2 O 2H 2 O 2H 2 + O 2 Ջուրը շատ թույլ էլեկտրոլիտ է, այն պարունակում է շատ քիչ իոններ, ուստի մաքուր ջրի էլեկտրոլիզը չափազանց դանդաղ է ընթանում։ 4. CuCl 2 լուծույթի էլեկտրոլիզ: Գրաֆիտային էլեկտրոդներ. Համակարգը պարունակում է Cu 2 և H 3 O կատիոններ, ինչպես նաև Cl և OH անիոններ։ Cu 2 իոնները ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են, քան H 3 O իոնները (տե՛ս լարումների շարքը), հետևաբար, պղնձի իոնները առաջին հերթին կլիցքաթափվեն կաթոդում, և միայն այն դեպքում, երբ դրանցից շատ քիչ մնա, օքսոնիումի իոնները կլիցքաթափվեն։ . Անիոնների համար կարող եք հետևել հետևյալ կանոնին.