Направление окислительно-восстановительных реакций

Для количественной характеристики окислительно-восстановительной способности веществ используют у равнение Нернста:

где R − универсальная газовая постоянная; Т − температура, К; n - число электронов, участвовавших в реакции электрохимического превращения 1 моль вещества; F - число Фарадея (96 500 Кл).

При температуре Т = 298 К отношение

Связь между изменением энергии Гиббса и ЭДС реакции:

DG = - n · F · E,

где n – число электронов окислителя или восстановителя; F – число Фарадея; E – электродвижущая сила процесса (Э.Д.С.).

ЭДС зависит от окислительно-восстановительных или электродных потенциалов j, характеризующих энергию, с которой и окислитель и восстановитель удерживают электроны. Так как окислитель отбирает электроны у восстановителя, то его потенциал должен быть больше потенциала восстановителя и тогда: DЕ (ЭДС) = Е_ок. − Е_вос. Если DЕ > 0, то происходит самопроизвольное протекание реакции в прямом направлении.

Следует учесть, что DЕ характеризует только термодинамическую вероятность протекания самопроизвольной реакции, но не ее скорость.

Вопросы для самоподготовки

1. Какие реакции называются окислительно-восстановительными (ОВР)? Что является необходимым термодинамическим условием их протекания в растворе?

2. Что называют степенью окисления атома? Вычислите степень окисления серы в соединениях: H₂S, Na₂SO₃, H₂SO₄, Na₂S₂O₃.

3. Дайте определение окислителя, восстановителя, процесса окисления и восстановления.

4. Как определить, исходя из положения элемента в периодической системе Д.И. Менделеева, какую: а) низшую; б) высшую; в) промежуточную степень окисления он проявляет?

5. Типы окислительно-восстановительных реакций.

6. Исходя из степени окисления азота, серы и марганца в соединениях: NH₃, HNO₂, HNO₃, H₂S, S, H₂SO₄, KMnO₄, MnO₂, MnSO₄, определите, какие из них могут быть только восстановителями, только окислителями и какие проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства?

7. Способы уравнивания ОВР. Уравняйте методом электронного баланса следующие реакции и укажите их тип:

MgO + CI₂ + C®MgCI₂ + CO; AgNO₃®Ag + NO₂ + O₂

8. Закончите окислительно-восстановительные реакции, используя ионно-электронный метод:

NaBr + MпO₂ + H₂SO₄®MпSO₄ +...

NaNO₂ + KMnO₄ + H₂O®...

Na₂SO₃ + KMnO₄ + KOH®.....

C + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄→CO₂ +….

9. Определите направление протекания реакции:

Hg + H₂SO_4(конц.)®HgSO₄ + SO₂ + H₂O

10. Вычислите эквивалент и молярную массу эквивалента K₂CrO₄ как окислителя, если K₂CrO₄ восстанавливается до KCrO₂.

11. Ион какого галогена (CI^-, Br^- или I^-) будет восстанавливать Fe⁺² в Fe⁺³?

ТЕСТЫ

1.Коэффициент перед молекулой восстановителя в уравнении реакции K₂Cr₂O₇ + NaNO₂ + H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + NaNO₃ + K₂SO₄ + H₂O равен:

а) 3;

б) 6;

в) 4;

г) 2.

2. Какие из перечисленных веществ обладают восстановительными свойствами:

а) NH₃;

б) HNO₃;

в) KMnO₄;

г) H₂SO₄.

3. Окислителем в реакции

KMnO₄ + KNO₂ + H₂SO₄ = MnSO₄ +K₂SO₄+ KNO₃ + H₂O является:

а) H₂SO₄;

б) KNO₂;

в) KMnO₄;

г) KNO₃.

4. Коэффициент перед молекулой окислителя в уравнении реакции

CrCI₃ + Br₂ + KOH = K₂CrO₄ + KBr + KCI + H₂O равен:

а) 3;

б) 4;

в) 5;

г) 6.

5. Для того, чтобы определить направление окислительно-восстановительной реакции, необходимо рассчитать…

а) элекродвижущую силу;

б) силу тока;

в) свободную энергию Гиббса;

г) температуру.