nekrasovI (1114433), страница 94
Текст из файла (страница 94)
ЗАэ,82 + 28НХОз + 4Н20 = 6НзАв04 + 9Н2804 + 28)ч!О Н11. Проверяем кислород н убеждаемся в том, что уравнение составлено правильно. Само собой разумеется, что нет надобности переписывать реакцию несколько раз, и все вышеуказанные операции производятся последовательно с одним и тем же уравненном (прн некотором навыке — в уме). Признаком правильности расставленных коэффициентов является равенство числа атомов каждого элемента в обеих частях уравнения.
Разобранная выше методика составления з равнений окислптельиовосстановнтельных реакций непосредственно применима к большинству практически встречающихся процессов. Однако в некоторых специаль. ных случаях требуются дополнительные пояснения. Важнейшие из этих случаев рассмотрены ниже.' ' А) Гслн число электронов, отдаваемое восстановителем, н число электронов, присоединяемое окнслителем, имею~ об щи й н а и бол ьший делитель, то оба числа делят на него при нахождении основных коэффициентов. Например, для реакции НС!Оз+ Н 5 — НС!+ Н 804 »М П~! основными коэффициентами будут не 8 и 6, а 4 н 3, Наоборот, если число участвуюсцих в реакции электронов нечетно, а в результате ее должно получиться четное число тех илн иных атомов, основные коэффициенты у д в а и в а ю т.
Так, для реакции ГеБ04+ НМОз+ Н2804 Гег(804)з+ ХО ~ 1ы 1з~ основными коэффициентами будут не 3 и 1, а 6 и 2. Окончательно получим 6ГеЯО, + 2НМОз+ 31 12804 = ЗГез(804)з+ 2ХО+ 4Н20 4 Д Окислительна-воитанавитвльньсе реакции Б. Окислитель или восстановитель расходуется также на с в я з ыва н не получающихся продуктов. Например, рассуждая по предыдущему, находим, что при реакция (по стадиям 1 — 1Ч уже проведенной) +г +з +5 +3 +5 +г ЗРе(ХОл)л+ НХОз Ре(ХОз)з+ ХО на каждые 3 молекулы восстановителя — Ге(ХОг)г — нужно затратить одну молекулу окислителя — НХОг.
Однако из сопоставления веществ левой и правой частей уравнения видно, что, к р ом е то го, при переходе Ге(ХОз)г в Ре(ХОз)з на каждую молекулу восстановителя тре. буется затратить одну молекулу НХОз для дополнительного связывания железа. Таким образом, в общем потребуется азотной кислоты: ! молекула на окисление плюс 3 ктолекулы на связывание, т. е. всего 4 молекулы. Уравнение принимает вид ЗРе(ХОл)г+ НХОз+ ЗНХОл Ре(ХОл)г+ ХО на акис- на свазкь ленне ванне н окончательно (после проведения стадий Ч и Ч!): ЗРе(ХОз)г + 4НХОз = ЗРе(ХОз)г + ХО + 2НгО Подобный же пример для восстановителя имеем при реакции +в -1 -! +г -! 0 КгМпО, +4НС! - КС! +МпС!г+ С1г Здесь также находим, что кроме 4 молекул НС1, реагирующих как восстановитель, необходимо еще 4 молекулы для связывания 2К' и Мп".
Таким образом, уравнение принимает вид КгМпОе+ 4НС! + 4НС! — КС1+ МпС!г+ С!г на вссстанавлеане на свазн- ванне и окончательно: К,МпО, + ЗНС! = 2КС1+ МпС!г + 2С1, + 4Н,О В) Оба элемента — и отдающий и присоединяющий электроны— находятся в одной и той же молекуле. Сюда могут быть отнесены также случаи распада вещества на соединения одного и того ж е э л е м е н т а одновременно более высокой и более низкой значностей (т. н. реакции дисмутоции).
Простейшим примером дисмутации (нначе, днеп ропо рциониро в а н и я) может служить взаимодействие хлора с водой; о -! +! С1, + Н О = НС1+ НОС! Для нахождения основных коэффициентов подобные процессы рассматривают как бы идущими сп р а в а налево.в Г) Окислнтелем (или восстановителем) является и е р е к и с н о е соединение. Такие соединения обычно представляют собой производные перекиси водорода и ведут себя аналогично последней (1Ч $ 5). В молекуле Н вЂ” Π— Π— Н связь между атомами кислорода неполярна, поэтому значность каждого из них равна — !. При окислительном распаде НгОг значность кислорода становится равной — 2, а при восстановительном — равной нулю.
Следовательно, и в том, н в другом случае перекисная группировка †Π†соответствует д в у м электронам. !О б. В. Неавасаа 'сс!. Седьмая гдуппа периодической систсмщ В заключение следует кратко остановиться на зависимости окислительно-восстановительных процессов от реакции среды. Чаще всего тот или иной окислитель или восстановитель является таковым только в определенной среде (кислой илн щелочной). Сам процесс протекает более илн менее энергично в зависимости от степени ее кислотности (щелочности). Иногда влияние характера среды может быть столь значительным, что обусловливает изменение самого напр а вл е н и я процесса. Например, взаимодействие по схеме в щелочной среде З!с+ ЗН 0 = Н103+ 5Н1 в евсдей среде в щелочной среде идет направо, в кислой — налево.р-'й Г!рактическн для создания в растворе кислой среды чаше всего пользуются серной кислотой (НС! и НХОй применяют реже, так как первая из них способна окисляться, а вторая сама является окислителем, и поэтому в обоих случаях иногда могут протекать побочные реак.
ции). Для создания щелочной среды служит обычно ХаОН или КОН. Вещество, прн помощи которого создается определенная среда, не всегда входит в окончательное уравнение реакции. Рассмотрим, например, следующие случаи окисления посредством КМп04 в щелочной среде: 1 $0а + КМпОс + КОН Кй$04 + МпОс 11 Б + КМпО„+ КОН вЂ” КрЯОс + МпО, 11! НйБ + КМпОс + КОН КсЬОс + МпОй После нахождения основных коэффициентов и уравнивания числа атомов, меняющих значность в процессе реакции, имеем: ЗЗОэ+ 2КМпО, + КОН вЂ” 2Кс80й+ 2МпОг Б + 2КМп04 + КОН К 30с + 2МпОй ЗНгБ + 8КМпО, + КОН вЂ” ь ЗКйБОс + 8МпОй Только теперь следует приступать к проверке числа атомов вещества, создающего определенную среду (пока — без водорода и кислорода).
Уравнивание числа атомов калия дает: ЗБОс+ 2КМпО, + 4КОН вЂ” ч ЗКйЯОс+ 2МпОя Б + 2КМпОс — К 304 + 2МпОй ЗНр8 + 8КМпОс — ЗКэ80, + 8МпОг + 2КОН Окончательно, после уравнивания водорода и кислорода, получаем: ЗЯОз + 2КМгО, + 4КОН = ЗКр80с + 2МпОй + 2НйО Я + 2КМпО, = КйЯОс + 2МпОя ЗНйБ + 8КМпОй = ЗКр80с + 8МпО, + 2КОН + 2Н,О Таким образом, вводимая в систему для создании определенной среды щелочь или кислота ведет себя подобно воде: она может потребляться при реакции (случай !), не участвовать в ней (случай 11) или дополнительно получаться в ее результате (случай П!).
"-'Р б 5. Окислигельно-восстановительные реакции Дополнения 1) Интерссно отметить, что замена в определениях основного текста слона «электроны» словом «флогпстон» автоматически приводит к представленинм флогнстонной теории (1 й 1). Последняя давала, таким образом, более общую (хотя лишь формальную) трактовку окнслительно-восстановительных процессов, чем сменившая ее кисло. родная теория Лавуазье.
Именно эта широта трактовки н обусловливала успех флогнстоннай теории, несмотря на неясность природы самого фтогнстана. 2) Несовпадение значностн (степени окисления) н структурной валентности особенно наглядно иллюстрируется на хлоропроизнодпых метана: валентность углерала за всех них равна четырем, а для его значности, полагая значнастк водорода в хлора равныии соответственно +! н — 1, получаем -з а »« СН» СНЗС! СН»С!з СНС!з СС!» Подобным же образом, приписывая в Н вЂ” СжМ водороду зиачпасть +1. а азоту — 3, получаем для углерода (в силу электронейтральностн молекулы) значнасть +2.
3) Простейшей окислительно.восстановительной системой является установка для ыектрознза (рис. 711-20). В ней катод все время отдает иенам электроны, т. е. слупят вас ста но в и тел ем, а анод их все время с l)гиератоо ионов снимает, т. е, функционирует как о к и с л ител ь. Следует отметить, что нз всех имеющихся в раскоряженни химии окислнтельно-восстановительных ые- и, д толов электрализ является самым мощным и универ- От 'О» сальным. 'О О 4) При работе с окислнтелями и восстановнтелямн удобно пользоваться нх нормальными концентрапиянн. Под нормальным раствором окислителя илн восстановителя понимают раствор, содержащий в литре р»«. тинто. схем»»че«трез»т»- один нормальный окислнтельиый вес («акислительный эквивалент»), т, е. часть грамм-молекулы, отвечающую одному отдаваемому или присоединяемому каждой молекулой электрону.
Например, при использовании в качестве окислителя НС10», восстанавливающейся в процессе реакции до НС1, значность хлора изменяетсн от +5 до — 1. т. е. один его атом (а следовательно, н одна молекула НСЮ») присоединяет б электронов. Поэтом> нормальный раствор НСЮ„как окислителя, будет содержать в литре П«грамм- молекулы (а как кислоты — ! грамм. молекулу). Все обозначения конпентрапнй ос. таются такими же, как и прн нормальных растворах кислот и оснований (Ч $5). 5) Следует подчеркнуть, что прнписываеиые атомам а химических соединениях значностн имеют у с по ни ы й характер н отнюдь не соответствуют действительным эффективным зарядам этих атомов (1!! й б доп.
4). Такие заряды нам фактически неизвестны и мы пока можем лишь более или менее надежно их оценивать. Вместе с тем н а ли а чеи н ах ко»ф фи пиен тон акнслительно-восстановительного уравнения характер внутрнмолекулярного распределения значногтей не ска. змзается. Так, для реакции сгорания НСХ в кислороде 4НС(ч(+ 50» = 2Н»0+ 4СО»+ +2М» основные коэффициенты 4 н 5 вычисляются независимо от того, принять ли для отдельных атомов молекулы НСМ приведенные выше (доп 2) значностн или какнелнбо иные (например, нулевые). Само собой разумеетси, что прн любом распределении зиачиостей должна быть обеспечена электронейтральность каждой молекулы. По вопросу о фактическом протекании окислнтельно-восстановительных реакций в растворах имеется монография.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
