Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/21.2939 Název projektu: Investice do vzdělání - příslib do budoucnosti Číslo přílohy: VY_52_INOVACE_CH9.2
Author Datum vytvoření vzdělávacího materiálu
Mgr. David Kollert 17. 7. 2011 21. 9. 2011
Datum ověření Ročník Vzdělávací oblast/vzdělávací obor
Devátý ČLOVĚK A PŘÍRODA/CHEMIE
Tematický okruh/téma
OXIDAČNĚ – REDUKČNÍ REAKCE/VYČÍSLOVÁNÍ OXIDAČNĚ – REDUKČNÍCH ROVNIC
Metodický list/anotace
Výukový materiál žáky podrobně seznamuje s problematikou oxidačně – redukčních rovnic a s problematikou vyčíslování či doplňování stechiometrických koeficientů do redoxních rovnic
OXIDAČNĚ REDUKČNÍ Jsou to takové reakce, při kterých se mění oxidační čísla jednotlivých prvků
Redukce: poloreakce, při které se oxidační číslo prvku snižuje, atom přijímá elektrony.
CuII + 2e- → Cu0 Ag+ + e- → Ag0
Oxidace: poloreakce, při které se oxidační číslo prvku zvyšuje, atom odevzdává elektrony.
Pb0 – 2e- → PbII Al0 – 3e- → AlIII Oxidace a redukce probíhají vždy současně
oxidační činidlo – látka způsobující oxidaci jiné látky (přijímá uvolněné elektrony) tzn., že se sama redukuje O2, O3, F2, KMnO4, CrO3, KNO3, HNO3… redukční činidlo – látka způsobující redukci jiné látky (odevzdává elektrony) tzn., že se sama oxiduje C, K, H2, Na, H2S, CO, Al…
Tolik elektronů, kolik jeden atom odevzdá, tolik musí druhý přijmout
Mgr. David Kollert
Stránka 1
Vyčíslování oxidačně redukčních rovnic Postup při doplnění stechiometrických koeficientů:
1. Určíme oxidační stupně jednotlivých prvků. 2. Určíme, který prvek se oxiduje a který redukuje (změny oxidačního stupně). 3. Napíšeme pomocné rovnice, do nichž zahrneme pouze atomy nebo ionty, u nichž dochází ke změně oxidačního stupně. 4. Po straně pomocných rovnic zapíšeme počty elektronů vystihující redukci oxidačního činidla a oxidaci redukčního činidla. 5. Počet elektronů vystihující redukci odpovídá počtu částic (atomů) redukčního činidla a naopak počet elektronů vystihující oxidaci odpovídá počtu částic (atomů) oxidačního činidla (proto počty elektronů, za pomocnými rovnicemi, nutno překřížit). 6. Zjištěné koeficienty napíšeme k příslušným vzorcům v levé části rovnice a pak upravíme pravou stranu rovnice. 7. Koeficienty složek, u kterých se oxidační stupeň nemění, dopočítáme jako poslední. Musíme si uvědomit, že atomy prvků, které se nevyskytují ve sloučeninách mají oxidační číslo rovno nule. ___________________________________________________________________________ PbS + H2O2 → PbSO4 + H2O 1. Určíme oxidační čísla všech prvků v rovnici a označíme si ty prvky, které oxidační číslo změnily Pb +II S -II + H2 +I O2-I → Pb+II S+VI O4-II + H2 +I O-II 2. Napíšeme jednotlivé poloreakce
SII- - 8e- → SVI+
Mgr. David Kollert
/.1
oxidace Stránka 2
2OI- + 2e- → 2OII-
/.4
redukce
3. Poté zapíšeme rozdíly oxidačních čísel před a po reakci:
u síry rozdíl činí 8 u kyslíku rozdíl činí 2
4. Nakonec obě čísla zkrátíme a výsledek přiřadíme druhému reaktantu. Takže v našem případě se dvojka vykrátí na jedničku a osmička na čtyřku. Poté se obě čísla prohodí. U kyslíku bude 4 a u síry 1. Nakonec stačí tato čísla zapsat na obě strany rovnice ke sloučeninám kyslíku a síry.
Výsledný tvar rovnice: PbS + 4 H2O2 → PbSO4 + 4 H2O
Atomy jednoho prvku mění své oxidační čislo
3Cl2 + 6KOH → 5KCl + KClO3 + 3H2O Cl20 + 2e- →2Cl-I 10 | 5 Cl20 - 10e- →2ClV 2 | 1 redukce
: Cl20
2Cl-I
oxidace
: Cl20
2ClV
redukční činidlo : část molekul Cl20 oxidační činidlo : část molekul Cl20
Atomy tří prvků mění svá oxidační čísla – složitější (pro matematické třídy)
10FeCl2 + 6KMnO4 + 24H2SO4 →5Fe2(SO4)3 + 10Cl2 + 6MnSO4 + 3K2SO4 + 24H2O FeII - 1e- → FeIII 2Cl-I - 2e- → Cl20 MnVII + 5e- → MnII Sečteme množství elektronů, které odevzdává molekula FeCl2, to jest 1 atom FeII a 2 atomy Cl-I, součet zapíšeme jako koeficient pro mangan. Vzhledem k tomu, že v pravé části rovnice nemůžeme zapsat pět atomů železa (měli bychom zapsat koef. 2,5, což se nepoužívá), oba koeficienty vynásobíme dvěma.
Mgr. David Kollert
Stránka 3
FeII - 1e- → FeIII
\
5 x 2 = 10 2Cl-I - 2e- → Cl20 / MnVII + 5e- → MnII - 3 x 2 = 6 redukce
: MnVII
oxidace
:
MnII
FeII 2Cl-I
FeIII, Cl20
redukční činidlo : FeCl2 oxidační činidlo : KMnO4 ___________________________________________________________________________ 3As2S3 + 28HNO3 + 4H2O → 6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO : NV + 3e- → NII | 28 III V 2As - 4e → 2As oxidace : -II |3 3S - 24e- → 3SVI redukční činidlo : As2S3 oxidační činidlo : HNO3 redukce
Další podrobně zpracované příklady
8HI I-I + H2I SVI O4-II → 4I20 + H2I S-II + 4H2I O-II
2I-I -2e- → I20 SVI +8e- → S-II
/.4
oxidace…………………… H2S O4..oxidační činidlo redukce…………………… H I……redukční činidlo
8H I + H2S O4 →4I2 + H2S + 4H2 O ___________________________________________________________________________
Mgr. David Kollert
Stránka 4
2FeIII Cl3-I + H2I S-II → 2FeII Cl2-I + S0 + 2HI Cl-I
FeIII +e- → FeII /.2 S-II -2e- → S0
redukce………………….. Fe Cl3…oxidační činidlo oxidace………………….. H2S…..redukční činidlo
2Fe Cl3 + H2S → 2Fe Cl2 + S+ 2H Cl ___________________________________________________________________________
MnIV O2-II + 2KI Br-I + 2H2I SVI O4-II → MnII SVI O4-II + Br20 + K2I SVI O4-II + 2H2I O-II
MnIV +2e- → MnII
redukce………………………. Mn O2…oxidační činidlo
2Br-I -2e- → Br20
oxidace……………………….. KBr…..redukční činidlo
Mn O2 + 2KBr + 2H2 S O4 → Mn S O4 + Br2 + K2 SO4 + 2H2O
___________________________________________________________________________________________
4 K+I ClV O3-II → 3 K+I Cl+VII O4-II + K+I Cl-I ClV -2e- → Cl+VII /.3
oxidace
ClV + 6e- → Cl-I
redukce
4 K ClO → 3KClO4 + K Cl
Mgr. David Kollert
Stránka 5
Příklady k procvičení:
As + HNO3 + H2O → H3AsO4 + NO Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O KMnO4 + HCl → Cl2 + MnCl2 + KCl + H2O K2CrO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O HI + H2SO4 → I2 + S + H2O Co + HNO3 → Co(NO3)2 + NO + H2O As2S3 + HNO3 + H2O → H3AsO4 + S + NO S + HNO3 → SO2 + NO + H2O H2S + HIO3 → S + I2 + H2O H2O2 + HIO3 → H2O + O2 + I2 Pb(OH)2 + NaOH + Cl2 → PbO2 + NaCl + H2O I2 + Cl2 + H2O → HCl + HIO3 FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2 MoS2 + O2 → MoO3 + SO2 Na2O2 + Ca(ClO)2 + H2O → Ca(OH)2 + NaCl + O2 CrO3 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + H2O + O2 S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + MnO2 + H2O + O3 SeO2 + NH3 → N2 + H2O + Se As2O3 + Br2 + H2O → H3AsO4 + HBr Ba(IO3)2 → Ba5(IO6)2 + I2 + O2 Mgr. David Kollert
Stránka 6
HBr + H2SO4 → Br2 + SO2 + H2O Ag + HNO3 → AgNO3 + NO + H2O Hg + HNO3 → Hg2(NO3)2 + NO + H2O Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
Mgr. David Kollert
Stránka 7
Řešení:
3 As + 5 HNO3 + 2 H2O → 3 H3AsO4 + 5 NO 3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O 2 KMnO4 + 16 HCl → 5 Cl2 + 2 MnCl2 + 2 KCl + 8 H2O 2 K2CrO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O 6 HI + H2SO4 → 3 I2 + S + 4 H2O 3 Co + 8 HNO3 → 3 Co(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O 3 As2S3 + 10 HNO3 + 4 H2O → 6 H3AsO4 + 9 S + 10 NO 3 S + 4 HNO3 → 3 SO2 + 4 NO + 2 H2O 5 H2S + 2 HIO3 → 5 S + I2 + 6 H2O 5 H2O2 + 2 HIO3 → 6 H2O + 5 O2 + I2 Pb(OH)2 + 2 NaOH + Cl2 → PbO2 + 2 NaCl + 2 H2O I2 + 5 Cl2 + 6 H2O → 10 HCl + 2 HIO3 4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2 4 MoS2 + 14 O2 → 4 MoO3 + 8 SO2 2 Na2O2 + 2 Ca(ClO)2 + 2 H2O → 2 Ca(OH)2 + 4 NaCl + 3 O2 4 CrO3 + 6 H2SO4 → 2 Cr2(SO4)3 + 6 H2O + 3 O2 S + 6 HNO3 → H2SO4 + 6 NO2 + 2 H2O 2 KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + 2 MnO2 + H2O + O3 3 SeO2 + 4 NH3 → 2 N2 + 6 H2O + 3Se 2 As2O3 + 4 Br2 + 10 H2O → 4 H3AsO4 + 8 HBr 5 Ba(IO3)2 → Ba5(IO6)2 + 4 I2 + 9 O2 Mgr. David Kollert
Stránka 8
2 HBr + H2SO4 → Br2 + SO2 + 2 H2O 3 Ag + 4 HNO3 → 3 AgNO3 + NO + 2 H2O 6 Hg + 8 HNO3 → 3 Hg2(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O 4 Zn + 10 HNO3 → 4 Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3 H2O
Mgr. David Kollert
Stránka 9
