Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

22.7: Зміни числа окислення в окислювально-відновних реакціях

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    19394

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цинк є важливим компонентом багатьох видів акумуляторів. Цей метал видобувається у вигляді сполук цинку, одним з яких є карбонат цинку. Для отримання чистого металу руда повинна пройти наступні хімічні процеси:

    1. Для обсмажування руди використовуються високі температури і вибухи гарячого повітря.
      \[\ce{ZnCO_3} \left( s \right) + \text{heat} \rightarrow \ce{ZnO} \left( s \right) + \ce{CO_2} \left( g \right)\nonumber \]
    2. Потім\(\ce{ZnO}\) обробляється вугіллям.
      \[\begin{align*} \ce{ZnO} \left( s \right) + \ce{C} \left( s \right) + \text{heat} &\rightarrow \ce{Zn} \left( g \right) + \ce{CO} \left( g \right) \\ \ce{ZnO} \left( s \right) + \ce{CO} \left( g \right) + \text{heat} &\rightarrow \ce{Zn} \left( g \right) + \ce{CO_2} \left( g \right) \end{align*}\nonumber \]

    Результатом є чистий метал, який потім можна виготовити в різні вироби.

    Зміни числа окислення в окислювально-відновних реакціях

    Розглянемо реакцію нижче між елементарним залізом і мідним купоросом:

    \[\ce{Fe} + \ce{CuSO_4} \rightarrow \ce{FeSO_4} + \ce{Cu}\nonumber \]

    В ході реакції число окислення\(\ce{Fe}\) збільшується від нуля до\(+2\). Кількість окислення міді зменшується від\(+2\) до\(0\). Цей результат відповідає ряду активності. Залізо вище міді в серії, тому буде частіше утворюватися\(\ce{Fe^{2+}}\) при перетворенні на\(\ce{Cu^{2+}}\) металеву мідь\(\left( \ce{Cu^0} \right)\).

    Втрата негативно заряджених електронів відповідає збільшенню числа окислення, в той час як посилення електронів відповідає зменшенню числа окислення. Тому елемент або іон, який окислюється, піддається збільшенню числа окислення. Елемент або іон, який відновлюється, піддається зменшенню числа окислення. Наведена нижче таблиця узагальнює процеси окислення і відновлення.

    Процеси окислення і відновлення
    Таблиця\(\PageIndex{1}\): Процеси окислення і відновлення
    \ (\ pageIndex {1}\): Процеси окислення і відновлення» style="vertical-align:middle; "> Окислення Зменшення
    \ (\ pageIndex {1}\): Процеси окислення і відновлення» style="vertical-align:middle; ">Повна втрата електронів (іонна реакція). Повне посилення електронів (іонна реакція).
    \ (\ pageIndex {1}\): Процеси окислення і відновлення» style="vertical-align:middle; ">Посилення кисню. Втрата кисню.
    \ (\ pageIndex {1}\): Процеси окислення і відновлення» style="vertical-align:middle; ">Втрата водню в молекулярній сполуці. Збільшення водню в молекулярній сполуці.
    \ (\ pageIndex {1}\): Процеси окислення і відновлення» style="vertical-align:middle; ">Збільшення числа окислення. Зниження числа окислення.
    Приклад\(\PageIndex{1}\)

    Використовуйте зміни числа окислення, щоб визначити, які атоми окислюються, а які атоми зменшуються в наступній реакції. Визначте окислювач і відновник.

    \[\ce{Fe_2O_3} \left( s \right) + 3 \ce{CO} \left( g \right) \rightarrow 2 \ce{Fe} \left( s \right) + 3 \ce{CO_2} \left( g \right)\nonumber \]

    Рішення:
    Крок 1: Плануйте проблему.

    Використовуйте правила чисел окислення для присвоєння чисел окислення кожному атому в збалансованому рівнянні. Коефіцієнти не впливають на окислювальні числа. Окислений атом збільшується в окислювальному числі, а відновлений атом зменшується в окислювальному числі.

    Крок 2: Вирішіть.

    \[\overset{+3}{\ce{Fe_2}} \overset{-2}{\ce{O_3}} \left( s \right) + 3 \overset{+2}{\ce{C}} \overset{-2}{\ce{O}} \left( g \right) \rightarrow 2 \overset{0}{\ce{Fe}} \left( s \right) + 3 \overset{+4}{\ce{C}} \overset{-2}{\ce{O_2}} \left( g \right)\nonumber \]

    Елемент вуглецю окислюється, тому що число його окислення збільшується від\(+2\) до\(+4\). Іон заліза (III) всередині\(\ce{Fe_2O_3}\) відновлюється, оскільки число його окислення зменшується від\(+3\) до\(0\). Окис вуглецю\(\left( \ce{CO} \right)\) є відновником, оскільки він містить елемент, який окислюється. \(\ce{Fe^{3+}}\)Іон є окислювачем, оскільки він зменшується в реакції.

    Резюме