Типичные реакции окисления-восстановления

Реакции с участием перманганата калия в качестве окислителя

При взаимодействии перманганата калия с восстановителем образуются различные продукты восстановления в зависимости от pH среды.

Реакции в кислой среде.

 

5K₂S⁺⁴O₃ + 2KMn⁺⁷O₄ + 3H₂SO₄  6K₂S⁺⁶O₄ + 2Mn⁺²SO₄ + 3H₂O

MnO4- + 8H+ + 5ē  Mn2+ + 4H2O	2
SO32- + H2O – 2ē  SO42- + 2H+	5

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

2MnO₄^- + 16H⁺ + 5SO₃^2- + 5H₂O  2Mn²⁺ + 8H₂O + 5SO₄^2- + 10H⁺

или 2MnO₄^- + 6H⁺ + 5SO₃^2-  2Mn²⁺ + 3H₂O + 5SO₄^2-

Реакции в нейтральной среде

 

3K₂S⁺⁴O₃ + 2KMn⁺⁷O₄ + H₂O  3K₂S⁺⁶O₄ +2Mn⁺⁴O₂ + 2KOH

MnO41- + 2H2O + 3ē  MnO2 + 4OH-	2
SO32- + 2OH- - 2ē  SO42- + H2O	3

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

2MnO₄^- + 4H₂O + 3SO₃^2- + 6OH^-  2MnO₂ + 8OH^- + 3SO₄^2- + 3H₂O

или 2MnO₄^- + H₂O + 3SO₃^2-  2MnO₂ + 2OH^- + 3SO₄^2- 

Реакции в щелочной среде:

 

K₂S⁺⁴O₃ + 2KMn⁺⁷O₄ + 2KOH  K₂S⁺⁶O₄ +2K₂Mn⁺⁶O₄ + H₂O

SO32- + 2OH- - 2ē  SO42- + H2O	1
MnO41- + ē  MnO42-	2

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––

SO₃^2- + 2OH^- + 2MnO₄^-  SO₄^2- + H₂O + 2MnO₄^2-

 1)      

K₂Cr₂⁺⁶O₇ + 3H₂S^-2 + 4H₂SO₄  K₂SO₄ + Cr₂⁺³(SO₄)₃ + 3S⁰ + 7H₂O

Cr2O72- + 14H+ + 6ē  2Cr3+ + 7H2O	1
H2S0 - 2ē  S0 + 2H+	3

––––––––––––––––––––––––––––––––––

Cr₂O₇^2- + 8H⁺ + 3H₂S  2Cr³⁺ + 7H₂O + 3S⁰

 

2)      

K₂Cr₂⁺⁶O₇ + 6Fe⁺²SO₄ + 7H₂SO₄  3Fe₂⁺³(SO₄)₃ + K₂SO₄ + Cr₂⁺³(SO₄)₃ + 7H₂O

Cr2O72- + 14H+ + 6ē  2Cr3+ + 7H2O	1
Fe2+ - ē  Fe3+	6

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––

6Fe²⁺ + Cr₂O₇^2- + 14H⁺  2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + 7H₂O

 

3)      

K₂Cr₂⁺⁶O₇ + 14HCl^-1  3Cl₂⁰­ + 2KCl + 2Cr⁺³Cl₃ + 7H₂O

Cr2O72- + 14H+ + 6ē  2Cr3+ + 7H2O	1
2Cl1- - 2ē  Cl20	3

–––––––––––––––––––––––––––––––––––

Cr₂O₇^2- + 6Cl^- + 14H⁺  2Cr³⁺ + 3Cl₂⁰ + 7H₂O

- Если исходные вещества содержат большее число атомов кислорода, чем полученные продукты, то освобождающийся кислород в кислой среде с ионами водорода образует воду, а в нейтральной и щелочной средах с молекулами воды – гидроксид-ионы:

Кислая рН < 7	Общая схема: O2- + 2H+ = H2O Примеры: MnO4- + 8H+ +5e = Mn2+ + 4H2O Cr2О72- + 14H+ + 6e = 2Cr3+ + 7H2О
Нейтральная рН = 7, щелочная рН > 7	Общая схема: O2- + H2O = 2OH- Примеры: MnO4- +2H2O+3e = MnO2 + 4OH- CrO42-+4H2O +3e =[Cr(OH)6]3- + 2ОН-

- Если исходные вещества содержат меньшее число атомов кислорода, чем образующиеся, то недостающее число атомов кислорода восполняется в кислой и нейтральной средах за счет молекул воды, а в щелочной – за счет ионов ОН^-:

Кислая рН < 7, нейтральная рН = 7	SO32– + H2O – 2e = SO42– + 2H+ SO2 + 2H2O – 2e = SO42– + 4H+ Cr3++ 8OH-– 3e = CrO42-+ 4H2O
Щелочная рН > 7	SO32– + 2OH- – 2e = SO42– + H2O SO2 + 4OH- – 2e = SO42– + 2H2O AsO2- + 4OH- – 2e = AsO43– + 2H2O

Константа равновесия:

lg К = n (Е₁^о - Е₂^о) / 0,059 ,

где Е₁^о и Е₂^о - стандартные потенциалы, относящиеся к полуреакциям восстановления и окисления соответственно;

n – общее число электронов, принимающих участие в окислительно-восстановительной реакции двух сопряженных систем.

Стандартный потенциал:

Значение электродного потенциала, измеренное в стандартных условиях относительно выбранного электрода сравнения (стандартного электрода).

Комплексные соединения или координационные соединения:

Частицы (нейтральные молекулы или ионы), которые образуются в результате присоединения к данному иону (или атому), называемому комплексообразователем, нейтральных молекул или других ионов, называемых лигандами.

Координационное число:

Число связей, образуемых центральным атомом с лигандами. Для комплексных соединений с монодентантными лигандами КЧ равно числу лигандов, а в случае полидентантных лигандов — числу таких лигандов, умноженному на дентатность.

Дентатность лиганда:

Определяется числом координационных мест, занимаемых лигандом в координационной сфере комплексообразователя. Различают монодентатные (унидентатные) лиганды, связанные с центральным атомом через один из своих атомов, то есть одной ковалентной связью), бидентатные (связанные с центральным атомом через два своих атома, то есть, двумя связями), три- , тетрадентатные и т. д.