Гниение яблока это окислительно восстановительная реакция

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 24.09.2024

Окисли́тельно-восстанови́тельные реа́кции, ОВР, редокс (от англ. redox ← reduction-oxidation — окисление-восстановление) — это встречно-параллельные химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, реализующихся путём перераспределения электронов между атомом-окислителем и атомом-восстановителем.

Содержание

Описание

В процессе окислительно-восстановительной реакции восстановитель отдаёт электроны, то есть окисляется; окислитель присоединяет электроны, то есть восстанавливается. Причём любая окислительно-восстановительная реакция представляет собой единство двух противоположных превращений — окисления и восстановления, происходящих одновременно и без отрыва одного от другого.

Окисление

Окисление - процесс отдачи электронов, с увеличением степени окисления.

При окисле́нии вещества в результате отдачи электронов увеличивается его степень окисления. Атомы окисляемого вещества называются донорами электронов, а атомы окислителя — акцепторами электронов.

В некоторых случаях при окислении молекула исходного вещества может стать нестабильной и распасться на более стабильные и более мелкие составные части (см. Свободные радикалы). При этом некоторые из атомов получившихся молекул имеют более высокую степень окисления, чем те же атомы в исходной молекуле.

Окислитель, принимая электроны, приобретает восстановительные свойства, превращаясь в сопряжённый восстановитель:

окислитель + e − ↔ сопряжённый восстановитель.

Восстановление

При восстановлении атомы или ионы присоединяют электроны. При этом происходит понижение степени окисления элемента. Примеры: восстановление оксидов металлов до свободных металлов при помощи водорода, углерода, других веществ; восстановление органических кислот в альдегиды и спирты; гидрогенизация жиров и др.

Восстановитель, отдавая электроны, приобретает окислительные свойства, превращаясь в сопряжённый окислитель:

восстановитель — e − ↔ сопряжённый окислитель.

Несвязанный, свободный электрон является сильнейшим восстановителем.

Окислительно-восстановительная пара

Окислитель и его восстановленная форма, либо восстановитель и его окисленная форма составляет сопряжённую окислительно-восстановительную пару, а их взаимопревращения являются окислительно-восстановительными полуреакциями.

В любой окислительно-восстановительной реакции принимают участие две сопряжённые окислительно-восстановительные пары, между которыми имеет место конкуренция за электроны, в результате чего протекают две полуреакции: одна связана с присоединением электронов, т.е. восстановлением, другая — с отдачей электронов, т.е. окислением.

Виды окислительно-восстановительных реакций

Межмолекулярные — реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах разных веществ, например:

Внутримолекулярные — реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах одного и того же вещества, например:

Диспропорционирование (самоокисление-самовосстановление) — реакции, в которых один и тот же элемент выступает и как окислитель, и как восстановитель, например:

Репропорционирование (конпропорционирование) — реакции, в которых из двух различных степеней окисления одного и того же элемента получается одна степень окисления, например:

Примеры

Окислительно-восстановительная реакция между водородом и фтором

$\stackrel <\mbox <H>>_ + \stackrel<\mbox <F>>_ \rightarrow 2\stackrel<\mbox <H>> \stackrel<\mbox <F>>$

Разделяется на две полуреакции:

$<\mbox <H> >_^ - 2<\mbox <e>>^ \rightarrow 2 <\mbox <H>>^$

$<\mbox <F> >_^ + 2<\mbox <e>>^ \rightarrow 2 <\mbox <F>>^$

Окисление, восстановление

В окислительно-восстановительных реакциях электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим. Процесс отдачи электронов — окисление. При окислении степень окисления повышается:

>_^ - 2<\mbox >^ \rightarrow 2 <\mbox >^ " width="" height="" />
>^ - 2<\mbox >^ \rightarrow <\mbox >^ \downarrow " width="" height="" />
>^ - 3<\mbox >^ \rightarrow <\mbox >^ " width="" height="" />
>^ - <\mbox >^ \rightarrow <\mbox >^ " width="" height="" />
>^ - 2<\mbox >^ \rightarrow <\mbox >_^ " width="" height="" />

Процесс присоединения электронов — восстановление. При восстановлении степень окисления понижается:

>_^ + 2<\mbox >^ \rightarrow 2<\mbox >^ " width="" height="" />
>_^ + 4<\mbox >^ \rightarrow 2<\mbox >^ " width="" height="" />
>^ + 5<\mbox >^ \rightarrow <\mbox >^ " width="" height="" />
>^ + 2<\mbox >^ \rightarrow <\mbox >^ " width="" height="" />
>^ + 6<\mbox >^ \rightarrow <\mbox >^ " width="" height="" />

Атомы или ионы, которые в данной реакции присоединяют электроны являются окислителями, а которые отдают электроны — восстановителями.

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Окислительно-восстановительные реакции" в других словарях:

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ — ОКИСЛИТЕЛЬНО ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ, химические реакции, сопровождающиеся переходом электронов от одного вещества (восстановителя) к другому (окислителю). Присоединение электронов называется восстановлением, отдача окислением. Окислительно… … Современная энциклопедия

окислительно-восстановительные реакции — – химические реакции, сопровождающиеся изменением степеней окисления химических элементов, входящих в состав реагентов. Словарь по аналитической химии [3] … Химические термины

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ — сопровождаются изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, напр.:HCl+5O3+3H2S+4O3 ??HCl 1+3H2S+6O4 вещество, в котором понижается степень окисления атома, т. е. он приобретает электроны (здесь Cl в HClO3),… … Большой Энциклопедический словарь

окислительно-восстановительные реакции — сопровождаются изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, например: . Вещество, в котором понижается степень окисления атома, то есть он приобретает электроны (здесь Cl в HClO3), называется окислителем; если… … Энциклопедический словарь

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ — (р ции окисления восстановления) происходят с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих в в. При окислении в в степень окисления элементов возрастает, при восстановлении понижается. Первоначально окислением называли… … Химическая энциклопедия

Окислительно-восстановительные реакции — в организме, биохимические процессы, при которых происходит перенос электрона или атома водорода (иногда с сопровождающими его атомами или группами) от одной молекулы (окисляемой) к другой (восстанавливаемой). О. в. р. катализируются… … Большая советская энциклопедия

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ — хим. реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих в в. В во, в к ром понижается степень окисления атома, т. е. он приобретает электроны (здесь С1 в НСlO3), наз. окислителем; если повышается степень… … Естествознание. Энциклопедический словарь

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ — класс хим. реакций, осуществляющихся за счёт полного или частичного перехода электронов от одних атомов к другим. Отдача электронов наэ. окислением, присоединение электронов восстановлением. Простой пример О. в. р. восстановление меди из её… … Большой энциклопедический политехнический словарь

внутримолекулярные окислительно-восстановительные реакции — – окислительно восстановительные реакции, которые протекают, когда окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в одном веществе. К данному типу относятся реакции диспропорционирования, реакции изомеризации. Общая химия : учебник / А. В.… … Химические термины

Окислительно-восстановительная реакция — Окислительно восстановительные реакции это химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, реализующихся путём перераспределения электронов между атомом окислителем и атомом… … Википедия

Цель урока : обобщить, систематизировать и расширить знания учащихся об окислительно-восстановительных реакциях, важнейших окислителях и продуктах их восстановления.

образовательные: совершенствовать умение определять окислительно-восстановительные свойства веществ, прогнозировать продукты реакций в зависимости от активности металлов, концентрации кислот и реакции среды раствора;

развивающие: выработать умение составлять уравнения химических реакций, протекающих в различных средах на примере соединений марганца, показать разнообразие и значение ОВР в природе и повседневной жизни, организовать работу, направленную на формирование исследовательских умений учащихся;

воспитательные: формировать научную картину мира, воспитывать аккуратность и ответственность в коллективной работе.

Тип урока: семинар-практикум.

Оборудование и реактивы: компьютер, проектор с экраном, штатив с пробирками, спиртовки, спички, держатели, железо, цинк, алюминий медь, растворы соляной кислоты, разбавленной и концентрированной азотной и серной кислот, сульфата железа (II), хлорида железа (III), йодид калия, клейстер, раствор перманганата калия, сульфита калия, гидроксида калия.

Приветствие учащихся. Проверка отсутствующих на уроке. Проверка готовности к уроку. Эмоциональный настрой учащихся на работу на уроке.

(слайд 2 ) Они сошлись, Волна и камень,

Стихи и проза, лёд и пламень…

Писал А. С. Пушкин о Ленском и Онегине.

А в жизни - Да и Нет, Миг и Вечность,

С какими противоположностями Вы сталкивались в жизни? ( добро и зло, белое и черное, плюс и минус, четное и нечетное, притяжение и отталкивание, наследственность и изменчивость).

А есть ли противоположности в химии? (катион и анион, кислоты и основания,

металлы и неметаллы).

II. Повторение и обобщение пройденного материала.

Сегодня мы с Вами поговорим о противоположных химических процессах – окисление и восстановление, которые объединяются в окислительно - восстановительные реакции. А заодно попытаемся разобраться, зачем нужны противоположности в нашей жизни.

Продукты реакции зависят от влияния различных факторов (активность и концентрация реагентов, степень окисления реагентов, характер среды растворов, температура).

На основе экспериментальных данных нам необходимо установить зависимость окислительно-восстановительных реакций от различных факторов.

Инструкция группе № 1 (слайд 3)

Цель: установить зависимость протекания ОВР от активности реагентов.

В четыре пробирки налить по 2-3 мл раствора соляной кислоты. В пробирки соответственно опустить железо, цинк, алюминий, медь. Какие металлы реагируют с кислотой? Сделать вывод, составить окислительно-восстановительные реакции, используя метод электронного баланса.

Планируемый результат работы группы: составление ОВР с использованием метода электронного баланса, установление зависимости протекания ОВР от активности реагентов.

Инструкция группе № 2 (слайд 4)

Цель: установить зависимость протекания окислительно-восстановительных реакций от концентрации реагентов.

Положить в две пробирки по кусочку меди. В одну из них прилить 2-3 мл разбавленной азотной кислоты, в другую – концентрированной. При необходимости немного нагреть пробирки, соблюдая правила ТБ. Наблюдать выделение газов, обратить внимание на их цвет. Какой газ образуется в первой пробирке, какой во второй? Сделать вывод, составить окислительно-восстановительные реакции, используя метод электронного баланса.

Планируемый результат работы группы: составление ОВР с использованием метода электронного баланса, установление зависимости протекания ОВР от концентрации реагента.

Инструкция группе № 3 (слайд 5)

Цель: установить зависимость процессов окисления и восстановления от степени окисления реагентов.

1. В пробирку налить 2-3 мл раствора сульфата железа (II) и туда же добавить иодид калия и крахмальный клейстер. Изменился ли цвет смеси? Идет ли данная реакция?

2. Налить в пробирку 2-3 мл раствора хлорида железа (III) и туда же добавить несколько капель раствора иодида калия и крахмальный клейстер. Что наблюдаете? Как изменится окраска раствора? Запишите уравнение, используя метод электронного баланса по схеме:

FeCl 3 +KI → FeCl 2 +I 2 +KCl

Планируемый результат работы группы: составление ОВР с использованием метода электронного баланса, установление зависимости процессов окисления и восстановления от степени окисления реагентов; привести примеры практического значения окислителей.

Инструкция группе № 4 (слайд 6)

Цель: установить зависимость протекания процессов окислительно-восстановительных реакций в различных средах.

Налить в пробирку 1-2 мл перманганата калия KMnO 4 , подкислить несколькими каплями раствора серной кислоты и добавить сульфита калия. Наблюдать исчезновение фиолетовой окраски, характерной для ионов MnO 4 - . Запишите уравнение, используя метод электронного баланса. Реакция идет по схеме:

KMnO 4 + K 2 SO 3 + H 2 SO 4 → MnSO 4 + … + … (обесцвечивание раствора)

Налить в пробирку 1-2 мл перманганата калия KMnO 4 , добавить сульфита калия. Наблюдать через некоторое время выделение из раствора бурых хлопьев MnO 2 . Запишите уравнение, используя метод электронного баланса. Реакция идет по схеме:

KMnO 4 + K 2 SO 3 + H 2 O→ MnO 2 ↓ + MnSO 4 + … (выпадение бурых хлопьев)

Налить в пробирку 1-2 мл перманганата калия KMnO 4 , 1 -2 мл концентрированного раствора щелочи и добавить 4-5 мл сульфита калия. Наблюдать через некоторое время появление зеленой окраски, характерной для ионов MnO4 2- . Запишите уравнение, используя метод электронного баланса. Реакция идет по схеме:

KMnO 4 + K 2 SO 3 + КOН→ K 2 MnO 4 + … + … (появление зеленой окраски).

Планируемый результат работы группы: составление ОВР с использованием метода электронного баланса, установление зависимости реакций окисления - восстановления от различных сред (кислой, нейтральной, щелочной), определение философского значения ОВР как типичного проявления таких явлений, как переход количественных изменений в качественные, закон единства и борьбы противоположностей.

Почему одно и то же вещество в процессе окислительно-восстановительных реакций может давать различные продукты?

(Это зависит от активности реагента; от концентрации реагентов; от степени окисления реагентов; от среды раствора).

- Вы проделали лабораторный опыты, а теперь предложите вещество, с помощью которого можно очистить полотенце.

Пятна от раствора перманганата калия быстро выводятся раствором пероксида водорода, подкисленным уксусной кислотой:

2KMnO 4 + 9H 2 O 2 + 6CH 3 COOH = 2Mn (CH 3 COO) 2 +2CH 3 COOK + 7O 2 + 12H 2 O

Старые пятна перманганата калия содержат оксид марганца (IV), поэтому будет протекать еще одна реакция:

MnO 2 + 3H 2 O 2 + 2CH 3 COOH = Mn(CH 3 COO) 2 + 2O 2 + 4H 2 O

После выведения пятен кусок ткани необходимо промыть водой.

Окружающий нас мир – это гигантская химическая лаборатория, в которой ежесекундно протекают тысячи реакций, в основном – окислительно-восстановительные, и пока они существуют, эти реакции, пока есть условия для их протекания, возможно и все окружающее нас великолепие, возможна сама жизнь.

(слайд 7) В природе окислительно-восстановительные реакции чрезвычайно распространены. Они играют большую роль в биохимических процессах: дыхании, обмене веществ, нервной деятельности человека и животных. Проявление различных жизненных функций организма связано с затратой энергии, которую наш организм получает из пищи в результате окислительно-восстановительных реакций.

Фотосинтез — это окислительно-восстановительная реакция, обеспечивающая жизнь на планете. Под действием света в зеленых растениях происходит процесс, который можно описать суммарным уравнением: 6С0 2 + 6Н 2 0 = C 6 H 12 O 6 + 60 2 . Окислителем здесь выступает углекислый газ, а восстановителем — атомы кислорода в составе воды.

Обмен веществ и энергии в клетках происходит в процессе многочисленных окислительно-восстановительных реакций. Процессы дыхания, пищеварения — все это цепи ОВР. Превращение энергии, освобождающейся при ОВР, в энергию химических связей молекул АТФ происходит в митохондриях.

Уравнение реакции, отображающее процесс фотосинтеза:

СО 2 + Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 + О 2

2. Горение: любая реакция горения является окислительно-восстановительной. С давних времен горение является источником энергии для человека. Горение древесины можно описать уравнением, обратным к процессу фотосинтеза: С 6 Н 12 0 6 + 60 2 = 6С0 2 + 6Н 2 0.

Брожение — еще один пример природных ОВР. Этот процесс происходит при участии грибов, которые таким способом получают необходимую энергию. Человек использует брожение для приготовления квашеных овощей, дрожжевого теста, кисломолочных продуктов, сыра, пива и т. п.

3. Гниение: благодаря процессам гниения осуществляется круговороты веществ в природе. Гнилостные бактерии, переводя органическое вещество в неорганическое, как бы начинают круговорот жизни. Миллионы лет назад благодаря этим процессам сформировались полезные ископаемые.

Гниение - разложение сложных азотсодержащих органических соединений (преимущественно белков) под действием гнилостных микроорганизмов. При гниении выделяется преимущественно газообразный аммиак. Гниение играет важную роль в круговороте веществ в природе: в результате жизнедеятельности и гибели животных и растений, в почву и водоёмы попадают много белковых продуктов, которые лишь благодаря деятельности гнилостной микрофлоры не накапливаются, а минерализуются.

4. В промышленности и быту (слайд 8 ): окислительно-восстановительные реакции сопровождают многие процессы, осуществляемые в промышленности и в различных сферах быта: горение газа в газовой плите, приготовление пищи, стирка, чистка предметов домашнего обихода, изготовление обуви, парфюмерных, текстильных изделий.
(слайд 9) Для целей отбеливания и дезинфекции пользуются окислительными свойствами таких наиболее известных средств, как пероксид водорода, перманганат калия, хлор и хлорная, или белильная, известь.

Если требуется окислить с поверхности изделия какое-либо легко разрушающееся вещество, применяют пероксид водорода. Он служит для отбеливания шелка, перьев, меха. С его помощью также реставрируют старинные картины. Ввиду безвредности для организма пероксид водорода применяют в пищевой отрасли промышленности для отбеливания шоколада, рубцов и оболочек в производстве сосисок.

Дезинфицирующее действие перманганата калия тоже основано на его окислительных свойствах.

(слайд 10) Хлор как сильный окислитель используют для обеззараживания сточных вод. Хлор разрушает многие краски, на чем основано его применение при белении бумаги и тканей. Хлорная, или белильная, известь – это один из самых распространенных окислителей как в быту, так и в производственных масштабах.

5. В промышленности : трудно переоценить значение металлов для народного хозяйства, а получение металлов из руд также основано на окислительно- восстановительных реакциях (слайд 11)

Обычно руды состоят из кислородных или сернистых соединений, из которых предстоит восстановить металл в свободном состоянии, на практике часто применяют восстановление металлов из их соединений другими металлами. В качестве восстановителей применяют алюминий, магний, кальций, натрий, а также кремний.

ОВР – основа метода гальванопластики — покрытия поверхности тонким слоем металла. На изделие любой сложности из любого материала наносят слой металла. Этим методом наносят позолоту на деревянные изделия, хромируют детали автомобилей, бытовой техники и т. п.

Металлургические процессы — получение металлов — невозможны без ОВР. Металлы (железо, медь, свинец и др.) восстанавливают из руды коксом (специально обработанным углем). Алюминий из руды восстанавливают электрическим током. По выпуску черных металлов Украина занимает одно из первых мест в мире.

6. Значение ОВР в технике

Получение энергии из любого топлива основано на ОВР. Например, в двигателях внутреннего сгорания происходит реакция сгорания бензина. Энергия, выделяющаяся в результате реакции, превращается в механическую энергию для перемещения автомобиля.

(слайд 12) В обычных батарейках также протекают ОВР, энергия от которых преобразуется в электрическую энергию. Такие источники электрического тока называют гальваническими элементами. Аккумуляторы в автомобилях, ноутбуках и мобильных телефонах — это также гальванические элементы, в которых протекают различные ОВР.

В топливных элементах энергия вырабатывается в результате окислительно-восстановительной реакции горения. Перспективным является топливный элемент, в котором происходит сгорание водорода, поскольку единственный продукт этой реакции — вода. Автомобили с такими топливными элементами будут экологически чистыми.

7. В строительстве : окислительно-восстановительные реакции применяются при производстве некоторых строительных материалов. Например, производство кальцинированного гипса

В строительстве еще с древних времен применяются металлы и их сплавы. Многие металлы и сплавы подвергаются коррозии, т.е. разрушаются под действием окружающей среды. Коррозия наносит прямой ущерб, ежегодно от неё теряется около 1/3 произведённого за год во всём мире металла, но и косвенно разрушает конструкции, на которые был затрачен труд (машины, крыши, памятники архитектуры, мосты…)

Помогает сохранять и защищает от коррозии знание окислительно-восстановительных реакций.

8.Медицина и окислительно-восстановительные реакции:

Окислительно-восстановительные реакции активно происходят как на стадиях разложения организмов, так и на стадии заживления ран, излечивания от болезней. Одну из простейших окислительно-восстановительных реакций вы могли не только наблюдать, но и хотя бы раз в жизни провести!

Н 2 О 2 → Н 2 О + О 2

Пероксид водорода H 2 O 2 , вернее, его водный 3%-й раствор, известен как крововосстанавливающее средство при травмах кожи. При лечении открытых травм H 2 O 2 служит для обогащения крови больного кислородом O 2 непосредственно возле поврежденного места тела:

2O -1 - 2e - > O 2 0 (окисление) 1

2O -1 + 2e - > 2O -2 (восстановление) 1

Перекисью водорода называется хорошо известное в народе вещество, которое широко используют как в медицине, так и для бытовых целей. В частности, перекись водорода рекомендуют как дезинфицирующее средство. Действие перекиси связано с тем, что при контакте с живой тканью она начинает быстро разлагаться. При этом выделяется молекулярный кислород, который способствует окислению органических компонентов разных клеток. При разложении перекиси кислород выделяется настолько энергично, что раствор вспенивается. Получившаяся при контакте с тканью пена помогает в механическом очищении повреждений и ран. Вместе с пеной из ран удаляется мусор, микроорганизмы, омертвевшие частицы тканей, гнойные выделения и так далее. Раствор перекиси водорода способен за счет пенообразования способствовать тромбообразованию и оказывать кровоостанавливающее действие при небольшом кровотечении.

ОВР в медицине и фармации

Сведения относительно окислительно-восстановительных свойств различных лекарственных препаратов позволяют решать вопросы о совместимости при одновременном их назначении больному, а также о допустимости их совместного хранения. С учетом этих данных становятся понятными несовместимость ряда лекарственных средств (например, таких как ио-дид калия и нитрит натрия, перманганат калия и тиосульфат натрия, пероксид водорода и ио-диды и т. д.).

Во многих случаях фармацевтические свойства медицинских препаратов находятся в непосредственной связи с их окислительно-восстановительными свойствами. Так, например, многие из антисептических, противомикробных и дезинфицирующих средств, (иод, перманганат калия, пероксид водорода, соли меди, серебра и ртути) являются в то же время и сильными окислителями.

Применение тиосульфата натрия в качестве универсального антидота (противоядия) основано на его способности участвовать в окислительно-восстановительных реакциях в роли как окислителя, так и восстановителя. В случае отравлений соединениями мышьяка, ртути и свинца, прием внутрь раствора тиосульфата натрия приводит к образованию труднорастворимых и потому практически неядовитых сульфатов. При отравлениях синильной кислотой или цианидами тиосульфат натрия дает возможность превратить эти токсичные вещества в менее ядовитые роданистые соединения. При отравлении галогенами и другими сильными окислителями антитоксическое действие триосульфата натрия обусловлено его умеренными восстановительными свойствами.

9. ОВР получается охватывают все сферы жизни и деятельности человека. Поэтому даже в литературных произведениях мы можем найти описание происходящих ОВР (слайд 13).

… Трясся Крым двадцать восьмого года,

И восстало море на дыбы.

Испуская к ужасу народа,

Огненные серные столбы.

Всё прошло. Опять гуляет пена,

Но с тех пор всё выше и плотней

Сумрачная серная геена

Подступает к днищам кораблей…

(Ю. Кузнецов. Тайна Чёрного моря )

( В данном отрывке описаны химические свойства сероводорода, в которых сера является восстановителем, а кислород – окислителем):

2H 2 S + O 2 = 2H 2 O + 2S 2H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2

… От медленных лобзаний влаги

Нежнеет грубый свод гробниц,

Где зеленеют саркофаги

Святых монахов и девиц. Сероводород постоянно образуется на дне черного моря при взаимодействии растворенных в морской воде сульфатов с органическими веществами. Этот процесс связан с жизнедеятельностью сульфатвосстанавливающих микроорганизмов. До верхних слоев воды сероводород не доходит, так как на глубине 150 м он встречается с проникающим сверху кислородом. На этой же глубине обитают серобактерии, которые способствуют окислению сероводорода до серы:

2Н 2 S + O 2 = 2H 2 O + 2S

11 . В живописи мы можем также обнаружить картины, связанные с темой нашего урока:

2H 2 S+O 2 →2S+2H 2 O 2H 2 S+3O 2 →2SO 2 +2H 2 O

IV. Формулирование выводов по уроку.

Мы живем и не задумываемся, что вокруг нас протекает множество химических реакций, без которых наша жизнь невозможна. Вокруг нас постоянно все движется. Все существующее постоянно переходит из одного состояния в другое, все течет и меняется, нет ничего неподвижного: окисленное восстанавливается, восстановленное окисляется, холодное нагревается, горячее остывает.

Окисли́тельно-восстанови́тельные реа́кции — это химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, реализующихся путём перераспределения электронов между атомом-окислителем и атомом-восстановителем.

Содержание

Описание

В процессе окислительно-восстановительной реакции восстановитель отдаёт электроны, то есть окисляется; окислитель присоединяет электроны, то есть восстанавливается. Причём любая окислительно-восстановительная реакция представляет собой единство двух противоположных превращений — окисления и восстановления, происходящих одновременно и без отрыва одного от другого.

Окисление

При окисле́нии вещества в результате отдачи электронов увеличивается его степень окисления. Атомы окисляемого вещества, называются донорами электронов, а атомы окислителя — акцепторами электронов.

В некоторых случаях при окислении молекула исходного вещества может стать нестабильной и распасться на более стабильные и более мелкие составные части. При этом некоторые из атомов получившихся молекул имеют более высокую степень окисления, чем те же атомы в исходной молекуле.

Окислитель, принимая электроны, приобретает восстановительные свойства, превращаясь в сопряжённый восстановитель:

окислитель + e − ↔ сопряжённый восстановитель.

Восстановление

Восстановле́нием называется процесс присоединения электронов атомом вещества, при этом его степень окисления понижается.

При восстановлении атомы или ионы присоединяют электроны. При этом происходит понижение степени окисления элемента. Примеры: восстановление оксидов металлов до свободных металлов при помощи водорода, углерода, других веществ; восстановление органических кислот в альдегиды и спирты; гидрогенизация жиров и др.

Восстановитель, отдавая электроны, приобретает окислительные свойства, превращаясь в сопряжённый окислитель:

восстановитель - e − ↔ сопряжённый окислитель.

Виды окислительно-восстановительных реакций

межмолекулярные - реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах разных веществ, например:

внутримолекулярные - реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах одного и того же вещества, например:

(самоокисление-самовосстановление) - реакции, в которых атомы с промежуточной степенью окисления превращаются в эквимолярную смесь атомов с более высокой и более низкой степенями окисления:

Примеры

Окислительно-востановительная реакция между водородом и фтором

$\stackrel <\mbox <H>>_ + \stackrel<\mbox <F>>_ \rightarrow 2\stackrel<\mbox <H>> \stackrel<\mbox <F>>$

Разделяется на две полуреакции:Ы

$<\mbox <H> >_^ - 2<\mbox <e>>^ \rightarrow 2 <\mbox <H>>^$

$<\mbox <F> >_^ + 2<\mbox <e>>^ \rightarrow 2 <\mbox <F>>^$

Окисление, восстановление

В окислительно-восстановительных реакциях электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим. Процесс отдачи электронов — окисление. При окислении степень окисления повышается:

>_^ - 2<\mbox >^ \rightarrow 2 <\mbox >^ " width="" height="" />
>^ - 2<\mbox >^ \rightarrow <\mbox >^ \downarrow " width="" height="" />
>^ - 3<\mbox >^ \rightarrow <\mbox >^ " width="" height="" />
>^ - <\mbox >^ \rightarrow <\mbox >^ " width="" height="" />
>^ - 2<\mbox >^ \rightarrow <\mbox >_^ " width="" height="" />

Процесс присоединения электронов — восстановление. При восстановлении степень окисления понижается:

>_^ + 2<\mbox >^ \rightarrow 2<\mbox >^ " width="" height="" />
>_^ + 4<\mbox >^ \rightarrow 2<\mbox >^ " width="" height="" />
>^ + 5<\mbox >^ \rightarrow <\mbox >^ " width="" height="" />
>^ + 2<\mbox >^ \rightarrow <\mbox >^ " width="" height="" />
>^ + 6<\mbox >^ \rightarrow 2<\mbox >^ " width="" height="" />

Атомы или ионы, которые в данной реакции присоединяют электроны являются окислителями, а которые отдают электроны — восстановителями.

Мнемонические правила

Для запоминания процессов окисления-восстановления, а также свойств окислителей и восстановителей существует несколько мнемонических правил:

Авторы решений: Знайченко Е.И.

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ:

сульфид меди(II), гидросульфат калия, гидроксид бария, фосфин, гидроксид алюминия, азотная кислота. Допустимо использование водных растворов веществ.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция,в ходе которой образуется бесцветный раствор и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

Вариант ответа:

P -3 (PH₃) – восстановитель;

N +5 (NO₂) – окислитель.

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ:

гидрокарбонат калия, нитрат алюминия, азотная кислота, оксид фосфора(V), сульфид меди(II), гидроксид бария. Допустимо использование водных растворов веществ.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой образуется окрашенный раствор, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

Вариант ответа:

S -2 (CuS) – восстановитель;

N +5 (HNO₃) – окислитель

(допускается альтернативный вариант записи:
CuS + 8HNO₃ = CuSO₄ + 8NO₂ + 4H₂O)

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ:

оксид серы(IV), перманганат калия, гидроксид магния, бромоводородная кислота, аммиак, гидроксид железа(III). Допустимо использование водных растворов веществ.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой образуется в растворе две соли и кислота, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

Вариант ответа:

S +4 (SO₂) – восстановитель;

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ:

перманганат натрия, нитрит натрия, гидроксид натрия, гидрокарбонат бария, серная кислота, гидрокарбонат магния. Допустимо использование водных растворов веществ.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой образуется зеленый раствор, не образуется осадок, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

Вариант ответа:

N +3 (NaNO₂) – восстановитель;

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ:

аммиак, перманганат калия, гидросульфат лития, нитрат стронция, йод, сульфит натрия. Допустимо использование водных растворов веществ.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

Вариант ответа:

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ:

гидрофосфат калия, сульфит кальция, перманганат калия, хлороводород, гидроксид железа(III), нитрат марганца(II). Допустимо использование водных растворов веществ.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

Первый вариант ответа:

S +4 (CaSO₃) – восстановитель;

Второй вариант ответа:

3⋅| Mn +2 -2e ⟶ Mn +4

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ:

бромид кальция, гидрофосфат аммония, перманганат калия, серная кислота (разб.), нитрат калия, медь. Допустимо использование водных растворов веществ.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой выделяется газ, не образуется осадок, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

1⋅| Cu 0 -2e ⟶ Cu +2

Cu 0 – восстановитель;

N +5 (KNO₃) – окислитель

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ:

сероводород, карбонат аммония, сульфат железа(II), дихромат калия, серная кислота, хлорид натрия. Допустимо использование водных растворов веществ.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой в растворе образуются три соли, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

3⋅|2Fe +2 – 2e- → 2Fe +3

1⋅|2Cr +6 + 6e - → 2Cr +3

Fe +2 (FeSO₄) – восстановитель, Cr +6 (K₂Cr₂O₇) - окислитель

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ:

бромоводород, гидросульфат калия, перманганат калия, графит, нитрат серебра, ацетат бария. Допустимо использование водных растворов веществ.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой образуется простое вещество, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

5⋅| 2Br -1 -2e ⟶ Br₂ 0

Br -1 (HBr) –восстановитель;

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ:

оксид хрома(III), дихромат аммония, гидрокарбонат натрия, графит, хлорид железа(III), серная кислота. Допустимо использование водных растворов веществ.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, в ходе которых образуется два кислотных оксида, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

C 0 – восстановитель;

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ:

оксид серы(IV), гидроксокарбонат меди(II), перманганат калия, дигидрофосфат натрия, аммиак, гидроксид калия . Допустимо использование водных растворов веществ.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой образуется осадок, выделяется газ, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

N -3 (NH₃) – восстановитель;

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ:

оксид хрома(VI), хлорид железа(II), азотная кислота, аммиак, йод, фторид аммония. Допустимо использование водных растворов веществ.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой образуется кислота, одна молекула восстановителя отдает десять электронов, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

10⋅| N +5 + 1e ⟶ N +4

I₂ 0 – восстановитель;

N +5 (HNO₃) – окислитель

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ:

оксид серы(VI), фосфин, аммиак, дигидрофосфат натрия, пероксид натрия, гидроксид натрия. Допустимо использование водных растворов веществ.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой образуется щелочь, выделяется газ, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

3⋅| 2O -1 +3e ⟶ 2O -2

N -3 (NH₃) – восстановитель;

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ:

серная кислота, гидросульфат аммония, фосфин, сульфид меди(II), гидроксид бария, гидроксид хрома(III). Допустимо использование водных растворов веществ.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

P -3 (PH₃) – восстановитель;

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ:

бром, нитрат бария, гидроксид хрома(III), гидрокарбонат калия, оксид серы(IV), нитрат алюминия. Допустимо использование водных растворов солей.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

В 7 классе вы уже ознакомились с реакциями окисления. Мы рассматривали их как реакции веществ с Оксигеном с образованием оксидов. Можно сказать, что окисление — это процесс присоединения веществом атомов Оксигена (рис. 15.1, а). Вместе с окислением в природе происходит противоположный процесс, который сопровождается отдачей веществом атомов Оксигена. Этот процесс называют восстановлением. На примере реакции восстановления меди (рис. 15.1, б) становится понятным название этого процесса: поскольку из черного купрум(II) оксида получили блестящий металл, то было логично назвать этот процесс восстановлением металла.

Рис. 15.1. Реакции окисления (а) и восстановления (б) меди

Обратите внимание: Купрум отдает атомы Оксигена и восстанавливается, но одновременно атомы Гидрогена соединяются с атомами Оксигена и окисляются (рис. 15.1, б).

Итак, процессы окисления и восстановления — это противоположные взаимосвязанные процессы: восстановление всегда сопровождается окислением, и наоборот. Поэтому используют термин окислительно-восстановительные реакции (сокращенно ОВР).

Электронная природа окислительно-восстановительных реакций

С развитием химии ученые установили электронную природу процессов окисления и восстановления. Одним из первых электронную теорию окислительно-восстановительных процессов предложил наш соотечественник Л. В. Писаржевский. Он сопоставил процессы окисления и восстановления с изменением степеней окисления элементов вследствие перехода электронов от атомов одних элементов к другим.

• Реакции, в которых хотя бы один химический элемент меняет свою степень окисления, называют окислительно-восстановительными.

Рассмотрим еще раз реакцию окисления меди, но на этот раз обратим внимание на степени окисления элементов реагентов и продуктов реакции:

Мы видим, что в результате реакции Купрум повышает свою степень окисления с 0 до +2. Для этого атомы Купрума должны отдать по 2 электрона. Этот процесс можно описать схемой:

• Окисление — это процесс отдачи электронов атомом (ионом) с повышением степени окисления.

В этой реакции Купрум понижает свою степень окисления с 0 до -2. Для этого атомы Оксигена должны принять по 2 электрона:

Так атомы Оксигена дополняют (восстанавливают) свою электронную оболочку.

• Восстановление — это процесс присоединения электронов атомом (ионом) с понижением степени окисления.

Элемент, который отдает электроны и тем самым повышает свою степень окисления, называют восстановителем. Вещество, содержащее элемент-восстановитель, также называют восстановителем. Поскольку восстановитель в ходе реакции отдает электроны, то сам он при этом окисляется.

• Восстановитель — это частица (молекула, атом или ион), которая отдает электроны.

В реакции меди с кислородом атомы Купрума окисляются, поскольку отдают электроны, но они в этой реакции являются восстановителями, поскольку отдают электроны и восстанавливают атомы Оксигена.

Элемент, который присоединяет электроны, а также вещество, в составе которого он содержится, называют окислителем. Поскольку окислитель в ходе реакции присоединяет электроны, то сам он при этом восстанавливается.

• Окислитель — это частица (молекула, атом или ион), которая присоединяет электроны.

В реакции, которую мы рассмотрели, Оксиген восстанавливается, поскольку присоединяет электроны, но одновременно он является окислителем и окисляет Купрум.

В общем случае все определения, которые мы рассмотрели в этом подразделе, можно представить схемой:

Лев Владимирович Писаржевский (1874-1938)

Рассмотрим реакцию хлоридной кислоты со щелочью:

Легко заметить, что в этой реакции ни один химический элемент не меняет свою степень окисления, поэтому данная реакция не является окислительно-восстановительной, как и любая другая реакция ионного обмена. Главное отличие окислительно-восстановительных реакций от реакций ионного обмена заключается в том, что при окислительно-восстановительных реакциях происходит переход электронов от восстановителя к окислителю.

Значение окислительно-восстановительных реакций

Окислительно-восстановительные реакции имеют большое значение в природе и деятельности человека. Они являются основой многих процессов жизнедеятельности живых организмов. В промышленности ОВР — один из главных методов получения новых веществ, в особенности металлов, а также в производстве кислот, лекарств, красителей и т. д.

Значение ОВР в природе

Фотосинтез — это окислительно-восстановительная реакция, обеспечивающая жизнь на планете. Под действием света в зеленых растениях происходит процесс, который можно описать суммарным уравнением: 6CO₂ + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ + 6O₂↑. Окислителем здесь выступает углекислый газ, а восстановителем — атомы Оксигена в составе воды.

Обмен веществ и энергии в клетках происходит в процессе многочисленных окислительно-восстановительных реакций. Процессы дыхания, пищеварения — все это цепи ОВР. Превращение энергии, освобождающейся при ОВР, в энергию химических связей молекул АТФ происходит в митохондриях.

Любая реакция горения является окислительно-восстановительной. С давних времен горение является источником энергии для человека. Горение древесины можно описать уравнением, обратным к процессу фотосинтеза: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6CO₂ + 6H₂O.

Гниение также является окислительно-восстановительным процессом, который происходит при участии бактерий. В результате гниения выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности этих бактерий. Миллионы лет назад благодаря этим процессам сформировались полезные ископаемые.

Брожение — еще один пример природных ОВР. Этот процесс происходит при участии грибов, которые таким способом получают необходимую энергию. Человек использует брожение для приготовления квашеных овощей, дрожжевого теста, кисломолочных продуктов, сыра, пива и т. п.

Коррозия — это многостадийный окислительновосстановительный процесс, описывающийся уравнением: 4Fe + 3O₂ + 6H₂O = 4Fe(OH)₃. Коррозию можно назвать процессом, противоположным получению металлов на заводах. Этот процесс приводит к повреждению металлических конструкций.

Значение ОВР в технике

Получение энергии из любого топлива основано на ОВР. Например, в двигателях внутреннего сгорания происходит реакция сгорания бензина. Энергия, выделяющаяся в результате реакции, превращается в механическую энергию для перемещения автомобиля.

В обычных батарейках также протекают ОВР, энергия от которых преобразуется в электрическую энергию. Такие источники электрического тока называют гальваническими элементами. Аккумуляторы в автомобилях, ноутбуках и мобильных телефонах — это также гальванические элементы, в которых протекают различные ОВР.

В топливных элементах энергия вырабатывается в результате окислительно-восстановительной реакции горения. Перспективным является топливный элемент, в котором происходит сгорание водорода, поскольку единственный продукт этой реакции — вода. Автомобили с такими топливными элементами будут экологически чистыми.

Окислительно-восстановительные реакции являются основой метода гальванопластики — покрытия поверхности тонким слоем металла. На изделие любой сложности из любого материала наносят слой металла. Этим методом наносят позолоту на деревянные изделия, хромируют детали автомобилей, бытовой техники и т. п.

Металлургические процессы — получение металлов — невозможны без ОВР. Металлы (железо, медь, свинец и др.) восстанавливают из руды коксом (специально обработанным углем). Алюминий из руды восстанавливают электрическим током. По выпуску черных металлов Украина занимает одно из первых мест в мире.

Без ОВР невозможен химический анализ некоторых веществ. Используя различные реагенты, определяют концентрацию кислорода, ионов Феррума или Хрома в смесях. Также с помощью ОВР можно определить содержание витамина C (аскорбиновой кислоты) во фруктах, соках и др.

Ключевая идея

Окисление и восстановление — противоположные взаимосвязанные процессы, которые заключаются в обмене электронами.

Контрольные вопросы

Задания для усвоения материала

178. Определите, какие из приведенных реакций являются окислительно-восстановительными. Для ОВР обозначьте стрелкой направление переноса электронов и их количество, как на схеме на с. 90.

179. В каждом уравнении реакции определите элементы, которые являются восстановителями и окислителями:

181. Охарактеризуйте значение ОВР в быту, технике, природе.

182. Изделия из серебра при длительном хранении тускнеют из-за образования на поверхности нерастворимого аргентум(I) сульфида черного цвета. Восстановить блеск серебра можно кипячением изделия в растворе соды вместе с алюминиевой фольгой. Какое вещество в этом случае будет окислителем, а какое — восстановителем? Составьте уравнение этой реакции.

183. Свободные радикалы в организме (частицы с неспаренными электронами) вызывают гибель клеток или их перерождение в раковые клетки. Нейтрализовать действие свободных радикалов могут некоторые вещества, которые называются антиоксидантами, например аскорбиновая кислота. Предположите, какие свойства (окислителей или восстановителей) характерны для свободных радикалов и антиоксидантов.

Читайте также:


Слива сорта яхонтовая описание сорта

Слива сорта утро описание сорта

Слива сорта гордость урала описание сорта

Одесский сувенир сорт винограда

Как выбрать слив для раковины