Piemēru jautājumi par oksidēšanos un reducēšanu
Pendahuluan
Oksidācija un reducēšana ir ķīmijas pamatjēdzieni, kas ir savstarpēji saistīti un nedalāmi. Šie procesi notiek vienlaicīgi reakcijā, kas pazīstama kā redoksreakcija (oksidācijas-reducēšanas reakcija). Šajā reakcijā viela, kas oksidējas, atbrīvo elektronus, bet viela, kas reducējas, iegūst elektronus. Lai dziļāk izprastu, aplūkosim problēmas piemēru un tās skaidrojumu.
Jautājumi un diskusijas par oksidēšanos un reducēšanos
1. jautājuma piemērs
Jautājums:
Nosakiet vielas, kas oksidējas un reducējas šādās reakcijās:
\[2Mg(s) + O_2(g) \rightbult 2MgO(s) \]
Diskusija:
Lai noteiktu, kuras vielas oksidējas un reducējas, mums jāpārbauda katra elementa oksidācijas pakāpes izmaiņas reakcijā.
1. Oksidācijas skaitļi sākotnējā savienojumā:
– Magnijs (Mg) ir brīvs elements cietā formā (-ās), tāpēc tā oksidācijas pakāpe ir 0.
– Skābeklis (O₂) gāzes molekulu (g) veidā ir brīvs elements, tāpēc arī tā oksidācijas pakāpe ir 0.
2. Oksidācijas skaitļi produktu savienojumos:
– Magnija oksīdā (MgO) esošajam magnijam ir oksidācijas pakāpe +2 (Mg²⁺).
– Magnija oksīdā (MgO) esošajam skābeklim ir oksidācijas pakāpe -2 (O²⁻).
3. Oksidācijas pakāpes izmaiņas:
– Magnijs mainās no 0 uz +2. Tas nozīmē, ka magnija oksidācijas pakāpe ir palielinājusies vai tas ir oksidējies.
– Skābekļa līmenis mainās no 0 līdz -2. Tas nozīmē, ka skābekļa oksidācijas pakāpe ir samazinājusies jeb tas ir reducēts.
Kesimpulan:
– Magnijs (Mg) ir viela, kas oksidējas.
– Skābeklis (O₂) ir viela, kas tiek reducēta.
2. jautājuma piemērs
Jautājums:
Nosakiet oksidētāju un reducētāju šādā reakcijā:
\[ Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu \]
Diskusija:
Šajā reakcijā mēs noteiksim, kurš tiek oksidēts un kurš tiek reducēts, kā arī identificēsim oksidētāju un reducētāju.
1. Reaģenti:
– Zn (s): Oksidācijas skaitlis = 0.
– Cu ar CuSO₄ : Oksidācijas skaitlis = +2.
2. Produkti:
– Zn ZnSO₄ sastāvā: Oksidācijas skaitlis = +2.
– Cu (s): Oksidācijas skaitlis = 0.
3. Oksidācijas skaitļu izmaiņas:
– Zn mainās no 0 līdz +2. Tas nozīmē, ka Zn piedzīvo oksidācijas pakāpes palielināšanos jeb tiek pakļauts oksidācijai.
– Cu mainās no +2 uz 0. Tas nozīmē, ka Cu oksidācijas pakāpe samazinās jeb tiek reducēts.
4. Oksidētāji un reducētāji:
– Oksidētājs ir viela, kas izraisa citas vielas oksidēšanos un pati reducējas. Šajā reakcijā Cu²⁺ CuSO₄ sastāvā izraisa Zn oksidēšanos, tāpēc Cu²⁺ ir oksidētājs.
– Reducētājs ir viela, kas izraisa citas vielas reducēšanu un pati oksidējas. Šajā reakcijā Zn izraisa Cu²⁺ reducēšanu, tāpēc Zn ir reducētājs.
Kesimpulan:
– Oksidētājs ir Cu²⁺ CuSO₄.
– Reducētājs ir Zn.
3. jautājuma piemērs
Jautājums:
Aprēķiniet elementu oksidācijas pakāpes šādos savienojumos:
[H_2SO_4]
Diskusija:
Lai noteiktu katra elementa oksidācijas pakāpi sērskābē (H₂SO₄), mēs izmantojam oksidācijas pakāpes noteikšanas noteikumus.
1. Ūdeņraža (H) oksidācijas pakāpe savienojumos parasti ir +1.
2. Skābekļa (O) oksidācijas pakāpe savienojumos parasti ir -2.
3. Neitrāla savienojuma kopējam oksidācijas skaitļu skaitam jābūt 0.
Tagad mēs aprēķinām:
– Ūdeņradis: 2 H atomi katrs +1, kopā (+1) 2 = +2.
– Skābeklis: 4 O atomi katrs -2, kopā (-2) 4 = -8.
– Sērs: Pieņemsim, ka oksidācijas pakāpe S = x.
Kopējais oksidācijas skaitļu skaits:
\[2(+1) + x + 4(-2) = 0 \]
\[2 + x – 8 = 0 \]
\[ x – 6 = 0 \]
\[ x = +6 \]
Kesimpulan:
– Oksidācijas skaitlis H = +1
– Oksidācijas pakāpe O = -2
– Oksidācijas skaitlis S = +6
4. jautājuma piemērs
Jautājums:
Šajā reakcijā nosakiet katra elementa oksidācijas pakāpi un šīs redoksreakcijas pusreakciju:
\[MnO_4^- + 8H^+ + 5Fe^{2+} \labā bultiņa Mn^{2+} + 4H_2O + 5Fe^{3+} \]
Diskusija:
1. Nosakiet oksidācijas pakāpi:
– Mn MnO₄⁻: Mn oksidācijas pakāpe ir +7. (Tā kā O = -2 4 O atomos: (-2) 4 = -8; MnO₄⁻ ekvivalentais jons = -1; tātad Mn jābūt +7, lai sasniegtu līdzsvaru: +7 – 8 = -1).
– Fe Fe²⁺: Fe oksidācijas pakāpe ir +2.
– Mn Mn²⁺: Mn oksidācijas pakāpe ir +2.
– Fe Fe³⁺: Fe oksidācijas pakāpe ir +3.
– Skābeklis H₂O: O oksidācijas pakāpe ir -2.
– Ūdeņradis H₂O: H oksidācijas pakāpe ir +1.
2. Nosakiet pusreakciju:
– Oksidācijas reakcija (Fe²⁺ kļūst par Fe³⁺):
\[ Fe^{2+} \labā bultiņa Fe^{3+} + e^- \]
– Redukcijas reakcija (MnO₄⁻ līdz Mn²⁺):
\[MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \labā bultiņa Mn^{2+} + 4H_2O \]
Kesimpulan:
– Mn oksidācijas pakāpe MnO₄⁻ ir +7.
– Fe oksidācijas pakāpe Fe²⁺ vidē ir +2.
– Fe oksidācijas pakāpe Fe³⁺ elementā ir +3.
Pennutup
Izprotot piemērus un to apspriešanu, mēs varam vieglāk aptvert oksidēšanās un reducēšanās jēdzienus ķīmijā. Oksidācijas skaitļiem ir izšķiroša nozīme, nosakot, kuras vielas ķīmiskās reakcijās tiek oksidētas un kuras tiek reducētas. Cerams, ka šis raksts palīdzēs jums labāk izprast un apgūt oksidēšanās un reducēšanās jēdzienus.
