Классификация химических реакций

                   Сu⁰-2e^- =  Сu²⁺                1

                   Pd⁺²+2e^- =Pd⁰                   1

     Из  приведенных электронных уравнений  видно, что при восстановителе  и окислителе коэффициенты равны 1.

   Окончательное  уравнение реакции: 

Cu + Pd(NO₃)₂ = Cu(NO₃)₂ + Pd

           Для проверки правильности составленного  уравнения подсчитываем число  атомов  в правой и левой  части уравнения. Последним проверяем  по кислороду.

      восстановительной реакции, идущей по схеме:

            7+                    3+                                    2+               5+

      KМnO₄ + H₃PO₃ + H₂SO₄ → MnSO₄ + H₃PO₄ + K₂SO₄ + H₂O

      Решение Если в условии задачи даны как  исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахождению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют свою степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях:

      восстановитель   5  │  Р³⁺ - 2ē ═ Р⁵⁺            процесс окисления

      окислитель         2   │Mn⁺⁷ + 5 ē ═ Mn²⁺   процесс восстановления

      Общее число электронов, отданных восстановлением, должно быть равно числу электронов, которое присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов 10. Разделив это число на 5, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления. Коэффициенты перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором. Уравнение реакции будет иметь вид

2KМnO₄ + 5H₃PO₃ + 3H₂SO₄ ═ 2MnSO₄ + 5H₃PO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O.

Метод полуреакций или  ионно-электронный  метод. Как показывает само название этот метод основан на составлении ионных уравнений для процесса окисления и процесса восстановления.

        При пропускании сероводорода  через подкисленный раствор   перманганата калия малиновая окраска исчезает и раствор мутнеет.

Опыт показывает, что помутнение раствора происходит в результате образования серы:

Н₂S ® S + 2H⁺

Эта схема уравнена по числу атомов. Для уравнивания  по числу зарядов надо от левой  части отнять два электрона после  чего можно стрелку заменить на знак равенства 

Н₂S – 2е^– = S + 2H⁺

Это первая полуреакция – процесс окисления  восстановителя сероводорода.

Обесцвечивание  раствора связано с переходом MnO₄^-(малиновая окраска)  в Mn²⁺(слабо розовая окраска). Это можно выразить схемой

MnO₄^–®Mn²⁺

 В  кислом растворе кислород, входящий  в состав MnO₄^- вместе с ионами водорода в конечном итоге образует воду. Поэтому процесс перехода записываем так

MnO₄^– +8Н⁺®Mn²⁺ + 4Н₂О

Чтобы стрелку заменить на знак равенства  надо уравнять и заряды. Поскольку исходные вещества имеют семь положительных зарядов, то а конечные два положительных заряда, то для выполнения условий равенства надо к левой части схемы прибавить пять электронов

MnO₄^– +8Н⁺ +5е^– ®Mn²⁺ + 4Н₂О

Это полуреакция  – процесс восстановления окислителя, т.е. перманганат-иона.

  Для составления общего уравнения  реакции  надо уравнения полуреакций  почленно сложить, предварительно, уравняв числа отданных и полученных электронов. В этом случае по правилу нахождения наименьшего кратного определяют соответствующие множители на которые умножают уравнения пол

                   Н₂S – 2е^– = S + 2H⁺                                             5

        MnO₄^– +8Н⁺ +5е^– ®Mn²⁺ + 4Н₂О                 2

              5Н₂S +2MnO₄^– +16Н⁺ = 5S+10H⁺  + 2Mn²⁺ + 8Н₂О                                 

После сокращения на 10H⁺  получаем

5Н₂S +2MnO₄^– +6Н⁺ = 5S  + 2Mn²⁺ + 8Н₂О     или в молекулярной форме

2к⁺+  3SO₄^2- = 2к⁺+  3SO₄^2-

                5Н₂S +2KMnO₄ +3Н₂SO₄ = 5S  + 2MnSO₄ + K₂SO₄+8Н₂О

      Сопоставим  оба метода. Достоинство метод  полуреакций  по сравнению с методом электронного баланса заключается в том, что в нем применяются не гипотетические ионы, а реально существующие.  В самом деле в растворе нет ионов Mn⁺⁷,  Cr⁺⁶,  S⁺⁶,  S⁺⁴;   MnO^4–,  Cr₂O₇^2–,  CrO₄^2–,  SO₄^2–.  При методе полуреакций не нужно знать все образующиеся вещества; они появляются в уравнении реакции при выводе его.

      Классификация окислительно-восстановительных  реакций

      Обычно  различают три типа окислительно-восстановительных  реакций: межмолекулярные, внутримолекулярные и реакции диспропорционирования.

      К межмолекулярным относятся реакции  в которых окислитель и восстановитель находятся в разных веществах. Сюда же относят и и реакции между разными веществами в которых атомы одного и того же элемента имеют разные степени окисления:

 
 

                                                 –2                +4                0

      2H₂S  +  H₂SO₃  =  3S + 3H₂O

 

                                                         –1              +5                    0

      5HCI  +  HCIO₃  =  5CI₂ + 3H₂O

              К внутримолекулярным относятся  такие реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в одном и том же веществе. В этом случае атом с более положительной степенью окисления окисляет атом с меньшей степенью окисления. Такими реакциями являются реакции химического разложения. Например:

                                                                +5 –2                  +3             0

      2NaNO₃  =  2NaNO₂ + O₂

                                                                +5 –2                 –1           0

      2KCIO₃  =  2KCI + 3O₂

        Сюда же относят и разложение  веществ в которых атомы одного и того же элемента имеют разные степени окисления:

                                                           –3      +5            +1          

      NH₄NO₃  =  N₂O + 2H₂O

      Протекание  реакций диспропорционирования  сопровождается одновременным увеличением и уменьшением степени окисления атомов одного и того же элемента. При этом исходное вещество образует соединения, одно из которых содержит атомы с более высокой, а другое с более низкой степенью окисления. Эти реакции возможны для веществ  с промежуточной степенью окисления. Примером может служить превращение манганата калия в котором марганец имеет промежуточную степень окисления +6 (от +7 до +4). Раствор этой соли имеет красивый темно-зеленый цвет (цвет иона МnO₄^–), в результате реакции окраска раствора становится бурой. Это выпадает осадок МnO₂ :

                             +6                                                                 +7                 +4

                     3K₂МnO₄ + 2H₂О + H₂SO₄ = KМnO₄  + MnO₂ + 4KOH

      Ранее реакции диспропорционирования называли реакциями самоокисления-самовосстановления. Сейчас это название не употребляется.