Αριθµός οξείδωσης - Οξείδωση - Αναγωγή. Κατηγορίες οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων. Μεθοδολογία ασκήσεων οξειδοαναγωγής

Transcript

1 9 ο Μάθηµα: Αριθµός οξείδωσης - Οξείδωση - Αναγωγή 10 ο Μάθηµα: Κατηγορίες οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων 11 ο Μάθηµα: Μεθοδολογία ασκήσεων οξειδοαναγωγής

2

3 o Αριθµός οξείδωσης Οξείδωση - Αναγωγή Α. ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ Αριθµός οξείδωσης (Α.Ο.): Ο αριθµός οξείδωσης είναι µια συµβατική έννοια η οποία επινοήθηκε για να διευκολύνει: α. Τη γραφή των χηµικών τύπων και την ονοµατολογία των ενώσεων. β. Τον ορισµό κατά πληρέστερο τρόπο της οξείδωσης και της αναγωγής. γ. Την εύρεση των συντελεστών στις χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων οξειδοαναγωγής. Αριθµός οξείδωσης ονοµάζεται: α. Το πραγµατικό φορτίο ενός ιόντος σε µία ιοντική (ετεροπολική) ένωση. β. Το φαινοµενικό φορτίο που θα αποκτήσει ένα ατόµο µοριακής (οµοιοπολικής) ένωσης, αν τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων αποδοθουν στο ηλεκτραρνητικότερο άτοµο. Υπολογισµός αριθµού οξείδωσης µε βάση το συντακτικό τύπο: Όταν γνωρίζουµε το συντακτικό τύπο µίας οµοιοπολικής ένωσης, µπορούµε να υπολογίσουµε τον αριθµό οξείδωσης των ατόµων της, αν τα κοινά ζεύγη κάθε δεσµού τα αποδώσουµε στο ηλεκτραρνητικότερο άτοµο. Το φορτίο των ατόµων στη φαινοµενική ιοντική δοµή που δηµιουργείται, δηλώνει τον Α.Ο. του ατόµου στο µόριο. Παρατήρηση: Είναι προφανές ότι για να υπολογίσουµε τον Α.Ο. µε το παραπάνω τρόπο, πρέπει να γνωρίζουµε τη σειρά ηλεκτραρνητικότητας. Σειρά ηλεκτραρνητικότητας: F > > N, Cl > Br > S, I, C > P > H Θα υπολογίσουµε τον αριθµό οξείδωσης των ατόµων στο µόριο του χλωροφόρµιου (CHCl 3 ): Ο άνθρακας είναι ηλεκτραρνητικότερος του υδρογόνου, µε αποτέλεσµα το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων του δεσµου C - H να αποδίδεται σε αυτόν.

4 206. Το χλώριο είναι ηλεκτραρνητικότερο του άνθρακα, µε αποτέλεσµα το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων του δεσµου C - Cl να αποδίδεται σε αυτό. Συνεπώς, το άτοµο του Η έχει φαινοµενικό φορτίο 1+, κάθε άτοµο Cl έχει φαινοµενικό φορτίο 1- και το άτοµο του C έχει φαινοµενικό φορτίο 1 (-1) + 3 (+1) = +2. Άρα, στο µόριο του CHCl 3 : Α.Ο. (Η) = +1, Α.Ο. (Cl) = -1, Α.Ο. (C) = +2. Υπολογισµός αριθµού οξείδωσης µε τη βοήθεια πρακτικών κανόνων: Τις περισσότερες φορές, ο Α.Ο. ενός ατόµου σε µία ένωση υπολογίζεται από το χηµικό τύπο της ένωσης, µε την εφαρµογή των παρακάτω πρακτικών κανόνων: 1. Στα ελεύθερα στοιχεία τα άτοµα έχουν αριθµό οξείδωσης µηδέν. π.χ. Ο αριθµός οξείδωσης του σιδήρου (Fe) στο µεταλλικό σίδηρο είναι µηδέν. Ο αριθµός οξείδωσης του χλωρίου (Cl) στο µόριό του (Cl 2 ) είναι µηδέν. 2. Ο αριθµός οξείδωσης ενός µονοατοµικού ιόντος είναι ίσος µε το φορτίο του ιόντος. π.χ. Ο αριθµός οξείδωσης του κατιόντος νατρίου (Νa + ) είναι +1. Ο αριθµός οξείδωσης του ανιόντος θείου (S 2 ) είναι Όλα τα µέταλλα στις ενώσεις τους έχουν θετικό Α.Ο. Τα αλκάλια Νa, Κ... έχουν Α.Ο. +1 Οι αλκαλικές γαίες Mg, Ca, Ba.. έχουν Α.Ο To φθόριο (F) στις ενώσεις του έχει πάντα Α.Ο Το οξυγόνο (Ο) στις ενώσεις του έχει Α.Ο. 2. εκτός από την ένωση ΟF 2 που έχει Α.Ο. +2 και τα υπεροξείδια, στα οποία έχει Α.Ο. 1 π.χ. αριθµός οξείδωσης του οξυγόνου (Ο) στο νερό (Η 2 Ο) είναι -2. Ο αριθµός οξείδωσης του οξυγόνου (Ο) στο υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η 2 Ο 2 ) είναι Το υδρογόνο (Η) έχει Α.Ο. +1, εκτός αν πρόκειται για ένωση του υδρογόνου µε µέταλλο (υδρίδιο) όπου έχει Α.Ο. 1. π.χ. Ο αριθµός οξείδωσης του υδρογόνου (Η) στην αµµωνία (ΝΗ 3 ) είναι +1. Ο αριθµός οξείδωσης του υδρογόνου (Η) στο υδρίδιο του νατρίου (ΝaΗ) είναι Το αλγεβρικό άθροισµα των Α.Ο. όλων των ατόµων µια ένωσης είναι µηδέν. 8. Το αλγεβρικό άθροισµα όλων των ατόµων ενός πολυατοµικού ιόντος είναι ίσο µε το φορτίο του ιόντος.

5 207. Οι δύο τελευταίοι κανόνες είναι ιδιαίτερα χρήσιµοι για τον υπολογισµό του Α.Ο. ενός ατόµου σε µία ένωση ή ιόν. Θα υπολογίσουµε τον Α.Ο. του θείου στο µόριο του Η 2 : Έστω ότι ο Α.Ο. (S) = x, στο µόριο του Η 2. Το αλγεβρικό άθροισµα των Α.Ο. όλων των ατόµων του Η 2 είναι µηδέν, δηλαδή: 2 Α.Ο. (Η) + Α.Ο. (S) + 4 A.. () = 0 άρα: 2(+1) + x + 4(-2) = 0 x = +6 Συνεπώς, στο µόριο του Η 2, το S έχει Α.Ο. +6. Θα υπολογίσουµε τον αριθµό οξείδωσης του θείου στο ιόν S 2-3 : Έστω ότι ο Α.Ο. (S) = x, στο ιόν S 2-3. Το αλγεβρικό άθροισµα των Α.Ο. όλων των ατόµων του S 2-3 είναι -2, δηλαδή: Α.Ο. (S) + 3 A.. () = -2 άρα: x + 3(-2) = -2 x = +4 Συνεπώς, στο ιόν του S 2-3, το S έχει Α.Ο. +4. Παρατήρηση: Όταν αναφερόµαστε στον αριθµό οξείδωσης, το + ή το προηγούνται του αριθ- µού, ενώ όταν αναφερόµαστε στο φορτίο συµβαίνει το αντίθετο. Οξείδωση - Αναγωγή: Κατά καιρούς δόθηκαν διάφοροι ορισµοί για την οξείδωση και την αναγωγή: Ορισµοί που δόθηκαν πριν γίνει γνωστή η ηλεκτρονιακή δοµή των ατόµων: Οξείδωση χαρακτηρίστηκε κάθε αντίδραση στην οποία γίνεται πρόσληψη οξυγόνου από ένα στοιχείο ή αφαίρεση υδρογόνου από µία χηµική ένωση. Στην αντίδραση 2Fe Fe 2 3 ο σίδηρος οξειδώνεται γιατί ενώνεται µε το οξυγόνο. Στην αντίδραση C 2 H 6 C 2 H 4 + H 2, η ένωση C 2 H 6 οξειδώνεται γιατί αφαιρούνται από αυτή άτοµα Η. Αναγωγή χαρακτηρίστηκε κάθε αντίδραση που γίνεται πρόσληψη υδρογόνου από ένα στοιχείο ή χηµική ένωση,ή αφαίρεση οξυγόνου από µία ένωση. Στην αντίδραση Η 2 + Cl 2 2HCl το χλώριο ανάγεται, γιατί ενώνεται µε το υδρογόνο. Στην αντίδραση 2KCl 3 2KCl + 3 2, η ένωση KCl 3 ανάγεται γιατί αφαιρούνται από αυτή άτοµα οξυγόνου.

6 208. Παρατήρηση: Ο παραπάνω ορισµός έχει ως βασικό µειονέκτηµα ότι για να χαρακτηριστεί µία αντίδραση ως οξείδωση ή αναγωγή, πρέπει να έχουµε προσθήκη ή αφαίρεση υ- δρογόνου ή οξυγόνου. π.χ. Σύµφωνα µε τη θεωρία αυτή, στην αντίδραση: 2Νa + Cl 2 2NaCl δεν έχουµε οξείδωση ή αναγωγή κάποιου ατόµου. Ορισµοί που δόθηκαν όταν έγινε γνωστή η ηλεκτρονιακή θεωρία για τη δοµή των ατόµων: Οξείδωση είναι η αποβολή ηλεκτρονίων από ένα άτοµο ή ιόν. Αναγωγή είναι η πρόσληψη ηλεκτρονίων από ένα άτοµο ή ιόν. Στην αντίδραση: 2Νa + Cl 2 2NaCl Το Νa οξειδώνεται γιατί αποβάλλει ένα ηλεκτρόνιο και µετατρέπεται σε Na +. To Cl ανάγεται γιατί προσλαµβάνει ένα ηλεκτρόνιο και µετατρέπεται σε Cl. Παρατήρηση: Ο παραπάνω ορισµός έχει ως βασικό µειονέκτηµα ότι για να χαρακτηριστεί µία αντίδραση ως οξείδωση ή αναγωγή, πρέπει να έχουµε αποβολή ή πρόσληψη ηλεκτρονίων από κάποιο άτοµο µε αποτέλεσµα να µην καλύπτει τις περιπτώσεις σχη- µατισµού οµοιοπολικων ενώσεων, που δεν έχουµε µεταφορά αλλά αµοιβαία συνεισφορά ηλεκτρονίων. π.χ. Σύµφωνα µε τη θεωρία αυτή, στην αντίδραση: Η 2 + Cl 2 2ΗCl δεν έχουµε οξείδωση ή αναγωγή κάποιου ατόµου. Ορισµοί που δόθηκαν µε βάση τη µεταβολή του αριθµού οξείδωσης: Οξείδωση είναι η αύξηση του αριθµού οξείδωσης, ατόµου ή ιόντος. Αναγωγή είναι η ελάττωση του αριθµού οξείδωσης, ατόµου ή ιόντος. Στην αντίδραση: Το Η οξειδώνεται γιατί αυξάνεται ο αριθµός οξείδωσής του από 0 σε +1. To Cl ανάγεται γιατί ελαττώνεται ο αριθµός οξείδωσής του από 0 σε 1. Οξειδοαναγωγή: Κάθε αντίδραση οξείδωσης ενός ατόµου ή ιόντος, συνοδεύεται απαραίτητα από την αναγωγή ενός άλλου ατόµου ή ιόντος. Για αυτό οι αντιδράσεις αυτές ονοµάζονται οξειδοαναγωγικές. ηλαδή, αν σε µία αντίδραση αυξάνεται ο Α.Ο. ενός ατόµου ή ιόντος, πρέπει να ελαττώνεται ο Α.Ο. κάποιου άλλου ατόµου ή ιόντος.

7 209. Η αντίδραση καύσης του µεθανίου: Ο άνθρακας οξειδώνεται, αυξάνεται ο Α.Ο. από -4 σε +4. Το οξυγόνο ανάγεται, ελαττώνεται ο Α.Ο. από 0 σε -2. είναι οξειδοαναγωγή, γιατί: Παρατήρηση: Οι αντιδράσεις στις οποίες δεν µεταβάλεται ο αριθµός οξείδωσης των στοιχείων που συµµετέχουν, χαρακτηρίζονται µεταθετικές. Οξειδωτικά - αναγωγικά: Οξειδωτικές ουσίες ή οξειδωτικά ονοµάζονται οι ουσίες που προκαλούν οξείδωση. Τα οξειδωτικά προκαλούν οξείδωση γιατί περιέχουν άτοµα που µπορούν να αναχθούν, δηλαδή να ελαττώσουν τον Α.Ο. τους. Στις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις που συνοδεύται από µεταφορά ηλεκτρονίων, τα οξειδωτικά προσλαµβάνουν ηλεκτρόνια. Στην αντίδραση: του υδρογόνου. το Cl 2 είναι οξειδωτικό, γιατί προκαλεί την οξείδωση Αναγωγικές ουσίες ή αναγωγικά ονοµάζονται οι ουσίες που προκαλούν αναγωγή. Τα αναγωγικά προκαλούν αναγωγή γιατί περιέχουν άτοµα που µπορούν να οξειδωθούν, δηλαδή να αυξήσουν τον Α.Ο. τους. Στις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις που συνοδεύται από µεταφορά ηλεκτρονίων, τα αναγωγικά αποβάλλουν ηλεκτρόνια. Στην αντίδραση: του χλωρίου. το Η 2 είναι αναγωγικό, γιατί προκαλεί την αναγωγή Οξειδωτικό προκαλεί οξείδωση ανάγεται προσλαµβάνει ηλεκτρόνια ελαττώνεται ο αριθµός οξείδωσης Αναγωγικό προκαλεί αναγωγή οξειδώνεται αποβάλει ηλεκτρόνια αυξάνεται ο αριθµός οξείδωσης Εποµένως σύµφωνα µε τα προηγούµενα: α. Σώµατα τα οποία περιέχουν ένα στοιχείο στη µεγαλύτερη βαθµίδα οξείδωσης ώστε να είναι δυνατόν να ελαττωθεί, δηλαδή το σώµα να αναχθεί, είναι οξειδωτικά. π.χ. Το Η 2,το οποίο περιέχει το θείο στη µεγαλύτερη βαθµίδα οξείδωσης (+6) είναι οξειδωτικό.

8 210. β. Σώµατα τα οποία περιέχουν ένα στοιχείο στη µικρότερη βαθµίδα οξείδωσης, ώστε να είναι δυνατόν να αυξηθεί, δηλαδή το σώµα να οξειδωθεί, θα είναι αναγωγικά. π.χ. To Η 2 S, το οποίο περιέχει το θείο στη µικρότερη βαθµίδα οξείδωσης (-2) θα είναι αναγωγικό. γ. Σώµατα τα οποία περιέχουν ένα στοιχείο µε ενδιάµεσο αριθµό οξείδωσης ώστε να είναι δυνατόν να ελαττωθεί ή να αυξηθεί, δηλαδή µπορούν να αναχθούν και να οξειδωθούν, θα είναι και οξειδωτικά και αναγωγικά. π.χ. Tο S 2, το οποίο περιέχει το θείο σε ενδιάµεση βαθµίδα οξείδωσης (+4) είναι και οξειδωτικό και αναγωγικό ανάλογα την οξειδωτική ικανότητα του σώµατος µε το οποίο αντιδρά. δ. Η οξειδωτική ικανότητα των χηµικών στοιχείων, σε ελεύθερη κατάσταση αυξάνει από αριστερά προς τα δεξιά για τα στοιχεία της ίδιας περιόδου και από κάτω προς τα πάνω για τα στοιχεία της ίδιας οµάδας στον περιοδικό πίνακα, ενώ η αναγωγική τους ικανότητα ελαττώνεται. Το άζωτο (Ν) έχει αριθµούς οξείδωσης από -3 έως +5, όπως φαίνεται στο παρακάτω πίνακα. Αυτό έχει σαν αποτέλεσµα: Η ένωση στην οποία το Ν έχει το µικρότερο αριθµό οξείδωσης, δηλαδή η αµµωνία (ΝΗ 3 ), να µπορεί να δράσει µόνο σαν αναγωγικό: 2ΝΗ 3 + 3Cu N 2 + 3Cu + 3H 2. Στην αντίδραση αυτή η ΝΗ 3 προκαλεί την αναγωγή του CuΟ. Η ένωση στην οποία το Ν έχει το µεγαλύτερο αριθµό οξείδωσης, δηλαδή το νιτρικό οξύ (ΗΝΟ 3 ) να µπορεί να δράσει µόνο σαν οξειδωτικό: C + 4HN 3 C 2 + 4N 2 + 2H 2 Στη παραπάνω αντίδραση το νιτρικό οξύ προκαλεί την οξείδωση του C. Οι ενώσεις στις οποίες το άζωτο (Ν) έχει ενδιάµεσο αριθµό οξείδωσης µπορούν να δράσουν είτε ώς οξειδωτικά είτε ως αναγωγικά: Ν 2 + 3H 2 2ΝH 3 Στη παραπάνω αντίδραση το άζωτο προκαλεί την οξείδωση του υδρογόνου. Ν 2 + Ο 2 2ΝΟ Στη παραπάνω αντίδραση το άζωτο προκαλεί την αναγωγή του οξυγόνου.

9 Πίνακας κυριοτέρων οξειδωτικών και αναγωγικών ουσιών 211.

10 212. Πως βρίσκουµε τους συντελεστές σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής: Η εύρεση των συντελεστών στις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις γίνεται µε δύο µεθόδους, µε τη µέθοδο µεταβολής του αριθµού οξείδωσης και µε τη µέθοδο των ηµιαντιδράσεων. Ευρεση συντελεστών µε τη µέθοδο µεταβολής του αριθµού οξείδωσης: Κάθε αντίδραση οξειδοαναγωγής έχει τη γενική µορφή: οξειδωτικό + αναγωγικό +... προϊόν αναγωγής + προϊόν οξείδωσης +... Για να υπολογίσουµε τους συντελεστές µε τη µέθοδο αυτή εργαζόµαστε ως εξής: 1. Στα αντιδρώντα, βρίσκουµε το οξειδωτικό και το αναγωγικό σώµα και µε βάση τον πίνακα των οξειδωτικών και των αναγωγικών σωµάτων, γράφουµε τα προϊόντα. Αν η αντίδραση γίνεται σε όξινο περιβάλλον στα αντιδρώντα γράφουµε και το αντίστοιχο οξύ. 2. Σηµειώνουµε στην αντίδραση το στοιχείο που οξειδώνεται και το στοιχείο που ανάγεται και υπολογίζουµε τη µεταβολή στους αριθµούς οξείδωσής τους. 3. Τη µεταβολή του αριθµού οξείδωσης του στοιχείου που οξειδώνεται τη βάζουµε συντελεστή στο προϊόν που περιέχει το χηµικό στοιχείο που ανάγεται (προϊόν αναγωγής) και αντίστοιχα τη µεταβολή του αριθµού οξείδωσης του στοιχείου που ανάγεται τη βάζουµε συντελεστή στο προϊόν που περιέχει το χηµικό στοιχείο που οξειδώνεται (προϊόν οξείδωσης). 4. Αν το στοιχείο που οξειδώνεται ή ανάγεται έχει στα προϊόντα δείκτη διαφορετικό της µονάδας, τότε η µεταβολή του αριθµού οξείδωσης τοποθετείται σαν συντελεστής, αφού πρώτα διαιρεθεί µε το δείκτη. 5. Αν οι µεταβολές του αριθµού οξείδωσης απλοποιούνται, κάνουµε την απλοποίηση, ενώ αν προκύψουν κλασµατικοί συντελεστές, τους µετατρέπουµε σε ακεραίους πολλαπλασιάζοντας µε το ελάχιστο κοινό πολλαπλάσιο του παρονοµαστή. Έτσι εξασφαλίζουµε ότι: Συνολική µεταβολή Α.Ο. οξειδωτικού = Συνολική µεταβολή Α.Ο. αναγωγικού 6. Με βάση τους συντελεστές που τοποθετήσαµε στα προϊόντα, τοποθετούµε τους κατάλληλους συντελεστές και στα αντιδρώντα. 7. Ισοσταθµίζουµε τα άτοµα του υδρογόνου στα δύο µέλη της χηµικής εξίσωσης, προσθέτοντας στο µέλος που χρειάζεται τον κατάλληλο αριθµό µορίων νερού. Να συµπληρωθεί η αντίδραση: Μn 2 + HCl Το οξειδωτικό σώµα είναι το Μn 2 ενώ το αναγωγικό είναι το HCl. Με βάση τον πίνακα γράφουµε τα προϊόντα: Μn 2 + HCl ΜnCl 2 + Cl 2 οξειδωτικό αναγωγικό προϊόν αναγωγής προϊόν οξείδωσης

11 Το στοιχείο που οξειδώνεται είναι το Cl και η µεταβολή στον αριθµό οξείδωσής του είναι 1 (από -1 σε 0) ενώ το στοιχείο που ανάγεται είναι το Μn και η µεταβολή στον αριθµό οξείδωσής του είναι 2 (από +4 σε +2). 3, 4, 5. Στο ΜnCl 2 τοποθετούµε ως συντελεστή τη µεταβολή στον αριθµό οξείδωσης του Cl, ενώ στο Cl 2 τοποθετούµε ως συντελεστή τη µεταβολή στον αριθµό οξείδωσης του Mn, διαιρεµένη µε το δύο, γιατί το Cl στο µόριο του Cl 2 έχει δείκτη 2. Μn 2 + HCl 1ΜnCl 2 + 1Cl 2 6. Με βάση τους συντελεστές που τοποθετήσαµε στα προϊόντα τοποθετούµε τους κατάλληλους συντελεστές στα αντιδρώντα. ηλαδή, 4 στο HCl για να ισοσταθµιστούν τα άτοµα του Cl: Μn 2 + 4HCl 1ΜnCl 2 + 1Cl 2 7. Για να ισοσταθµίσουµε τα άτοµα του Η προσθέτουµε δύο µόρια νερού στα προϊόντα: Μn 2 + 4HCl 1ΜnCl 2 + 1Cl 2 + 2Η 2 Ο Άρα η χηµική εξίσωση της αντίδρασης είναι: Μn 2 + 4HCl ΜnCl 2 + Cl 2 + 2Η 2 Ο Ευρεση συντελεστών µε τη µέθοδο των ηµιαντιδράσεων: Κάθε οξειδοαναγωγική αντίδραση µπορεί να γραφεί ως το άθροισµα δύο ηµιαντιδράσεων: α. Της ηµιαντίδρασης οξείδωσης. β. Της ηµιαντίδρασης αναγωγής. Η µέθοδος αυτή χρησηµοποιέιται κυρίως σε ιοντικές αντιδράσεις οξειδοαναγωγής και βασίζεται στο γεγονός ότι ο αριθµός των ηλεκτρονίων που παρέχονται από το αναγωγικό είναι ίσος µε τον αριθµό των ηλεκτρονίων που προσλαµβάνονται από το οξειδωτικό. Για να υπολογίσουµε τους συντελεστές µε τη µέθοδο αυτή εργαζόµαστε ως εξής: 1. Γράφουµε τις ελλιπείς µερικές εξισώσεις των ηµιαντιδράσεων αναγωγής και οξείδωσης. 2. Ισοσταθµίζουµε καθεµία από τις ηµιαντιδράσεις από άποψη µάζας. 3. Ισοσταθµίζουµε τις ηµιαντιδράσεις από άποψη ηλεκτρικών φορτίων µε προσθήκη ηλεκτρονίων στο µέλος που χρειάζεται. 4. Πολλαπλασιάζουµε την ισοσταθµισµένη µερική εξίσωση της ηµιαντίδρασης αναγωγής επί τον αριθµό ηλεκτρονίων της ηµιαντίδρασης οξείδωσης και την ισοσταθµισµένη µερική εξίσωση της ηµιαντίδρασης οξείδωσης επί τον αριθµό ηλεκτρονίων της ηµιαντίδρασης αναγωγής. 5. Προσθέτουµε τις δύο εξισώσεις που προκύπτουν µε αναγωγή των οµοίων όρων.

12 214. Όταν οι αντιδράσεις γίνονται µέσα σε υδατικά διαλύµατα περιέχονται επιπλέον των ιόντων ή µορίων που παρέχονται από το οξειδωτικό ή αναγωγικό, και µόρια Η 2 Ο και ιόντα Η + και ΟΗ, τα αποία µπορούν να χρησηµοποιηθούν για την ισοστάθµιση των µερικών εξισώσεων από άποψη µάζας. Όταν χρησιµοποιούµε τη µέθοδο αυτή πρέπει να λαµβάνουµε υπόψη τα παρακάτω: α. Σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής που πραγµατοποιούνται σε όξινο διάλυµα: 1. Όταν το οξειδωτικό αποβάλει άτοµα οξυγόνου, το Η + χρησιµοποιείται σαν αντιδρών και το Η 2 Ο σαν προϊόν π.χ. Cr + 14H 2Cr + 7H Όταν το αναγωγικό προσλαµβάνει άτοµα οξυγόνου, το Η 2 Ο χρησιµοποιείται σαν αντιδρών και το Η + σαν προϊόν. 2 + π.χ. HS + H S + 4H β. Σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής που πραγµατοποιούνται σε βασικό διάλυµα: 1. Όταν το οξειδωτικό αποβάλει άτοµα οξυγόνου, το Η 2 Ο χρησιµοποιείται σαν αντιδρών και το ΟΗ σαν προϊόν. 2. Όταν το αναγωγικό προσλαµβάνει άτοµα οξυγόνου, το ΟΗ χρησιµοποιείται σαν αντιδρών και το Η 2 Ο σαν προϊόν. Να γραφεί η χηµική εξίσωση της αντίδρασης µεταξύ διχρωµικού καλίου και θειώδους οξέος σε όξινο διάλυµα. 1. Η ελλιπής µερική εξίσωση αναγωγής των ιόντων Cr είναι: Cr2 7 2 Cr Ισοσταθµίζουµε τη χηµική εξίσωση από άποψη µάζας: Cr Η + 2Cr H 2 3. Ισοσταθµίζουµε τα φορτία: Cr Η + + 6e 2Cr H 2 Εργαζόµαστε ανάλογα για την χηµική εξίσωση οξείδωσης του Η 2 S 3 και έχουµε: Η 2 S 3 + Η 2 Ο S H + + 2e Οι ισοσταθµισµένες εξισώσεις των ηµιαντιδράσεων αναγωγής και οξείδωσης πολλαπλασιάζονται µε τους αριθµούς 1 και 3 αντίστοιχα: Cr Η + + 6e 2Cr H 2 3Η 2 S 3 + 3Η 2 Ο 3S H + + 6e Προσθέτουµε κατά µέλη και προκύπτει η τελική εξίσωση: Cr Η 2 S 3 + 2Η + 2Cr S H 2 Παρατήρηση: Σε αυτό το βιβλίο ο υπολογισµός των συντελεστών στις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις γίνεται µε τη µέθοδο µεταβολής του αριθµού οξείδωσης.

13 215. Β. ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Να υπολογίσετε τον αριθµό οξείδωσης των ατόµων µε µπλέ χρώµα στις ενώσεις και στα ιόντα που ακολουθούν: α. ΚMn 4 β. Κ 2 Cr 2 7 γ. P 4 3 δ. ΝΟ 3 Λύση: α. Έστω ότι ο Α.Ο. (Μn) = x, στο ΚMn 4 Το αλγεβρικό άθροισµα των Α.Ο. όλων των στοιχείων του ΚMn 4 είναι µηδέν, δηλαδή: Α.Ο. (K) + Α.Ο. (Mn) + 4 A.. () = 0 άρα: (+1) + x + 4(-2) = 0 x = +7 Συνεπώς, στο ΚMn 4, το Mn έχει Α.Ο. +7. β. Εργαζόµαστε αντίστοιχα για το Κ 2 Cr 2 7 και έχουµε: 2 (+1) + 2x + 7(-2) = 0 x = +6 Συνεπώς, στο Κ 2 Cr 2 7, το Cr 2 έχει Α.Ο. +6. γ. Έστω ότι ο Α.Ο. (P) = x, στο ιόν P 4 3 Το αλγεβρικό άθροισµα των Α.Ο. όλων των ατόµων του P 3 4 είναι -3, δηλαδή: Α.Ο. (P) + 4 A.. () = -3 άρα: x + 4(-2) = -3 x = +5 Συνεπώς, στο ιόν του P 3 4, ο P έχει Α.Ο. +5. δ. Έστω ότι ο Α.Ο. (Ν) = x, στο ιόν ΝΟ 3 Το αλγεβρικό άθροισµα των Α.Ο. όλων των ατόµων του ΝΟ 3 είναι -1, δηλαδή: Α.Ο. (Ν) + 3 A.. () = -1 άρα: x + 3(-2) = -1 x = +5 Συνεπώς, στο ιόν του ΝΟ 3, το Ν έχει Α.Ο Να εξετάσετε αν οι παρακάτω αντιδράσεις είναι οξειδοαναγωγικές, σύµφωνα µε τους τρείς ορισµούς για την οξείδωση και την αναγωγή: α. Η 2 + S H 2 S β. 2K + Br 2 2KBr Λύση: Με βάση τον αρχικό ορισµό: α. Το S ενώνεται µε το Η 2, δηλαδή ανάγεται. Άρα είναι αντίδραση αναγωγής. β. Στην αντίδραση δε συµµετέχει υδρογόνο ή οξυγόνο, άρα δεν χαρακτηρίζεται ως αντίδραση οξείδωσης ή αναγωγής. Με βάση την ηλεκτρονιακή θεωρία: α. Το Η 2 S είναι οµοιοπολική ένωση άρα και στην αντίδραση αυτή δεν υπάρχει µεταφορά ηλεκτρονίων, οπότε δεν µπορεί να χαρακτηριστεί ως οξειδοαναγωγική αντίδραση. β. Είναι αντίδραση οξειδοαναγωγής γιατί το Κ αποβάλλει ηλεκτρόνια (οξειδώνεται) ενώ το Βr προσλαµβάνει ηλεκτρόνια (ανάγεται).

14 216. Με βάση τον αριθµό οξείδωσης: α. Παρατηρούµε ότι ο Α.Ο. του Η αυξάνεται από 0 σε +1 (οξείδωση) ενώ ο Α.Ο. του S ελαττώνεται από 0 σε -2 (αναγωγή). Άρα η αντίδραση χαρακτηρίζεται ως οξειδοαναγωγική H S H S β. Παρατηρούµε ότι ο Α.Ο. του Νa αυξάνεται από 0 σε +1 (οξείδωση) ενώ ο Α.Ο. του Βr ελαττώνεται από 0 σε -1 (αναγωγή). Άρα η αντίδραση χαρακτηρίζεται ως οξειδοαναγωγική Na Cl 2NaCl 3. Να γράψετε τη χηµική εξίσωση της οξείδωσης του ΗCl από ΚΜn 4. Λύση: Το οξειδωτικό σώµα είναι το ΚΜn 4 ενώ το αναγωγικό είναι το HCl. Με βάση τον πίνακα γράφουµε τα προϊόντα: ΚΜn 4 + HCl ΜnCl 2 + Cl 2 + ΚCl Το στοιχείο που οξειδώνεται είναι το Cl και η µεταβολή στον αριθµό οξείδωσής του είναι 1 (από -1 σε 0) ενώ το στοιχείο που ανάγεται είναι το Μn και η µεταβολή στον αριθµό οξείδωσής του είναι 5 (από +5 σε +2). Στο ΜnCl 2 τοποθετούµε ως συντελεστή τη µεταβολή στον αριθµό οξείδωσης του Cl, ενώ στο Cl 2 τοποθετούµε ως συντελεστή τη µεταβολή στον αριθµό οξείδωσης του Mn, διαιρεµένη µε το δύο, γιατί το Cl στο µόριο του Cl 2 έχει δείκτη 2. Παρατηρούµε ότι ο συντελεστής στο Cl είναι 5/2, για αυτό πολλαπλασιάζουµε και τους δύο συντελεστές µε το 2 για να τους µετατρέψουµε σε ακέραιους: ΚΜn 4 + HCl 2ΜnCl 2 + 5Cl 2 + ΚCl Με βάση τους συντελεστές που τοποθετήσαµε στα προϊόντα τοποθετούµε τους κατάλληλους συντελεστές στα αντιδρώντα και στα προϊόντα της αντίδρασης. ηλαδή, 2 στο ΚMn 4 για να ισοσταθµιστούν τα άτοµα του Mn, 2 στο ΚCl για να ισοσταθµιστούν τα άτοµα του Κ και 16 στο ΗCl για να ισοσταθµιστούν τα άτοµα του Cl: 2ΚΜn HCl 2ΜnCl 2 + 5Cl 2 + 2ΚCl Για να ισοσταθµίσουµε τα άτοµα του Η προσθέτουµε 8 µόρια νερού στα προϊόντα: 2ΚΜn HCl 2ΜnCl 2 + 5Cl 2 + 2ΚCl + 8Η 2 Ο 4. Να γράψετε τη χηµική εξίσωση της οξείδωσης του S από H 2.

15 217. Λύση: Το οξειδωτικό σώµα είναι το Η 2 ενώ το αναγωγικό είναι το S. Με βάση τον πίνακα γράφου- µε τα προϊόντα. Παρατηρούµε ότι το προϊόν οξείδωσης του S και το προϊόν αναγωγής του Η 2 είναι το S 2. Για να συµπληρώσουµε όµως τη χηµική εξίσωση τα γράφουµε ξεχωριστά: Η 2 + S S 2 + S 2 οξειδωτικό αναγωγικό προϊόν αναγωγής προϊόν οξείδωσης Το στοιχείο που οξειδώνεται είναι το S και η µεταβολή στον αριθµό οξείδωσής του είναι 4 (από 0 σε +4) ενώ το στοιχείο που ανάγεται είναι το S και η µεταβολή στον αριθµό οξείδωσής του είναι 2 (από +6 σε +4). Επειδή οι µεταβολές στον Α.Ο. απλοποιούνται, στο προϊόν της αναγωγής τοποθετούµε ως συντελεστή το 2 (4/2 = 2) και στο προϊόν της οξείδωσης το 1 (2/2 = 1). Η 2 + S 2S 2 + S 2 οξειδωτικό αναγωγικό προϊόν αναγωγής προϊόν οξείδωσης Με βάση τους συντελεστές που τοποθετήσαµε στα προϊόντα τοποθετούµε τους κατάλληλους συντελεστές στα αντιδρώντα. ηλαδή τοποθετούµε συντελεστή 2 στο Η 2 ώστε τα άτοµα του S που ανάγονται να είναι ίσα στα αντιδρώντα και στα προϊόντα. 2Η 2 + S 2S 2 + S 2 οξειδωτικό αναγωγικό προϊόν αναγωγής προϊόν οξείδωσης Για να ισοσταθµίσουµε τα άτοµα του Η προσθέτουµε 2 µόρια νερού στα προϊόντα: 2Η 2 + S 2S 2 + S 2 + 2Η 2 Ο οξειδωτικό αναγωγικό προϊόν αναγωγής προϊόν οξείδωσης Η χηµική εξίσωση της αντίδρασης µπορεί να γραφεί και µε τη µορφή: 2Η 2 + S 3S 2 + 2Η 2 Ο 5. Να γράψετε τη χηµική εξίσωση της αντίδρασης του S 2 µε: α. Πυκνό νιτρικό οξύ β. Υδροβρώµιο Λύση: α. Το οξειδωτικό σώµα είναι το ΗΝΟ 3 ενώ το αναγωγικό είναι το S 2. Με βάση τον πίνακα γράφουµε τα προϊόντα: HN 3(πυκνό) + S 2 Η 2 + N 2

16 218. Το στοιχείο που οξειδώνεται είναι το S και η µεταβολή στον αριθµό οξείδωσής του είναι 2 (από +4 σε +6) ενώ το στοιχείο που ανάγεται είναι το N και η µεταβολή στον αριθµό οξείδωσής του είναι 1 (από +5 σε +4). Στο H 2 τοποθετούµε ως συντελεστή τη µεταβολή στον αριθµό οξείδωσης του N, ενώ στο N 2 τοποθετούµε ως συντελεστή τη µεταβολή στον αριθµό οξείδωσης του S: HN 3(πυκνό) + S 2 Η 2 + 2N 2 Με βάση τους συντελεστές που τοποθετήσαµε στα προϊόντα τοποθετούµε τους κατάλληλους συντελεστές στα αντιδρώντα. ηλαδή, 2 στο HN 3 για να ισοσταθµιστούν τα άτοµα του Ν: 2HN 3(πυκνό) + S 2 Η 2 + 2N 2 β. Το οξειδωτικό σώµα είναι το S 2 ενώ το αναγωγικό είναι το HBr. Με βάση τον πίνακα γράφουµε τα προϊόντα: S 2 + HBr S + Br 2 Το στοιχείο που οξειδώνεται είναι το Br και η µεταβολή στον αριθµό οξείδωσής του είναι 1 (από -1 σε 0) ενώ το στοιχείο που ανάγεται είναι το S και η µεταβολή στον αριθµό οξείδωσής του είναι 4 (από +4 σε 0). Στο S τοποθετούµε ως συντελεστή τη µεταβολή στον αριθµό οξείδωσης του Br, ενώ στο Br 2 τοποθετούµε ως συντελεστή τη µεταβολή στον αριθµό οξείδωσης του S, διαιρεµένη µε το δύο, γιατί το Br στο µόριο του Br 2 έχει δείκτη 2. S 2 + HBr S + 2Br 2 Με βάση τους συντελεστές που τοποθετήσαµε στα προϊόντα τοποθετούµε τους κατάλληλους συντελεστές στα αντιδρώντα. ηλαδή, 4 στο HBr για να ισοσταθµιστούν τα άτοµα του Br: S 2 + 4HBr S + 2Br 2 Για να ισοσταθµίσουµε τα άτοµα του Η προσθέτουµε 2 µόρια νερού στα προϊόντα: S 2 + 4HBr S + 2Br 2 + 2Η 2 Ο Παρατήρηση: Στην πρώτη αντίδραση το S 2 συµπεριφέρεται ως αναγωγικό, ενώ στη δεύτερη συµπεριφέρεται ως οξειδωτικό.

17 Να υπολογίσετε τον αριθµό οξείδωσης των ατόµων του άνθρακα στο µόριο του προπανίου (C 3 H 8 ): α. Με βάση το συντακτικό τύπο του προπανίου. β. Με τη βοήθεια των πρακτικών κανόνων. Λύση: α. Αρχικά γράφουµε το συντακτικό τύπο του προπανίου (διπλανό σχήµα). Ο άνθρακας είναι ηλεκτραρνητικότερος του υδρογόνου µε αποτέλεσµα το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων του δεσµού C - H, στην φαινοµενική ιοντική δοµή που δηµιουργείται, να αποδίδεται σε αυτόν. Το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων του δεσµού C - C αποδίδεται εξίσου και στα δύο άτοµα άνθρακα, γιατί έχουν την ίδια ηλεκτραρνητικότητα. Συνεπώς, όλα τα άτοµα του υδρογόνου έχουν φαινοµενικό φορτίο 1+ ενώ τα άτοµα του άνθρακα που βρίσκονται στην άκρη της ανθρακικής αλυσίδας έχουν φαινοµενικό φορτίο 3- και το µεσαίο άτοµο άνθρακα έχει φαινοµενικό φορτίο 2-. Άρα, οι άνθρακες που βρίσκονται στα άκρα της ανθρακικής αλυσίδας (κόκκινο χρώµα) έχουν Α.Ο. = -3 και ο άνθρακας στο εσωτερικό της ανθρακικής αλυσίδας (µαύρο χρώµα) έχει Α.Ο. = -2. β. Έστω ότι ο Α.Ο. (C) = x, στο µόριο του C 3 H 8. Το αλγεβρικό άθροισµα των Α.Ο. όλων των ατόµων του C 3 H 8 είναι µηδέν, δηλαδή: 3 Α.Ο. (C) + 8 Α.Ο. (H) = 0 άρα: 3x + 8(+1) = 0 x = -8/3 Συνεπώς, στο µόριο του C 3 H 8, o C έχει Α.Ο. -8/3. Παρατήρηση: Η τιµή του αριθµού οξείδωσης που υπολογίσαµε στο ερώτηµα β είναι κλασµατικός αριθµός γιατί η τιµή -8/3 αντιπροσωπεύει το µέσο όρο των τιµών που υπολογίσαµε στο ερώτηµα α.

18 220. Γ. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ Ερωτήσεις Σύντοµης απάντησης: 1. Τι ονοµάζεται αριθµός οξείδωσης; 2. Να γράψετε τους διάφορους ορισµούς που δόθηκαν για την οξείδωση και την αναγωγή. 3. Ποιες ουσίες χαρακτηρίζονται ως οξειδωτικές και ποιες ως αναγωγικές; ώστε από ένα παράδειγµα. 4. Πως µεταβάλεται η οξειδωτική ικανότητα των χηµικών στοιχείων σε ελεύθερη κατάσταση; α. Σε µία οµάδα του περιοδικού πίνακα. β. Σε µία περίοδο του περιοδικού πίνακα. 5. Ποιες αντιδράσεις χαρακτηρίζονται οξειδοαναγωγικές και ποιες µεταθετικές; Συµπλήρωσης κενών: 1. Αριθµός οξείδωσης ονοµάζεται το... φορτίο ενός ιόντος σε µία... ένωση ή το... φορτίο που θα αποκτήσει ένα άτοµο µοριακής ένωσης αν τα... ζεύγη ηλεκτρονίων αποδοθούν στο... άτοµο. 2. Στα ελεύθερα στοιχεία τα άτοµα έχουν αριθµό οξείδωσης... Ο αριθµός οξείδωσης ενός µονοατοµικού ιόντος είναι ίσος µε το... του ιόντος. 3. Όλα τα µέταλλα στις ενώσεις τους έχουν... αριθµό οξείδωσης. Τα αλκάλια έχουν αριθµό οξείδωσης... ενώ οι αλκαλικές γαίες έχουν αριθµό οξείδωσης Το φθόριο στις ενώσεις του έχει πάντα αριθµό οξείδωσης... Το οξυγόνο έχει αριθµό οξείδωσης +2 στην ένωση... και αριθµό οξείδωσης -1 στα To αλγεβρικό άθροισµα των αριθµών οξείδωσης όλων των ατόµων σε µία ένωση είναι... ενώ το αλγεβρικό άθροισµα των αριθµών οξείδωσης όλων των ατόµων σε ένα ιόν είναι ίσο µε το Οξειδωτικά είναι τα σώµατα που προκαλούν... Τα οξειδωτικά σώµατα περιέχουν άτοµα που µπορούν να... δηλαδή να... τον αριθµό οξείδωσής τους. Όταν η αντίδραση συνοδεύεται από µεταφορά ηλεκτρονίων, τα οξειδωτικά... ηλεκτρόνια. 7. Αναγωγικά είναι τα σώµατα που προκαλούν... Τα αναγωγικά σώµατα περιέχουν άτοµα που µπορούν να... δηλαδή να... τον αριθµό οξείδωσής τους. Όταν η αντίδραση συνοδεύεται από µεταφορά ηλεκτρονίων, τα αναγωγικά... ηλεκτρόνια.

19 221. Σωστό - Λάθος: Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λάθος (Λ); 1. Ο αριθµός οξείδωσης ορίζεται µόνο για τις οµοιοπολικές ενώσεις. ( ) 2. Ο αριθµός οξείδωσης ενός µονοατοµικού ιόντος είναι ίσος µε το φορτίο του ιόντος. ( ) 3. Ο αριθµός οξείδωσης των µετάλλων στις ενώσεις τους είναι πάντα θετικός. ( ) 4. Τα αλκάλια έχουν αριθµό οξείδωσης +2. ( ) 5. Το υδρογόνο έχει σε όλες τις ενώσεις του αριθµό οξείδωσης +1. ( ) 6. Το οξυγόνο στην ένωση ΟF 2 έχει αριθµό οξείδωσης -2. ( ) 7. Σε κάθε οξείδωση έχουµε αποβολή ηλεκτρονίων από το σώµα του οξειδώνεται. ( ) 8. Οξειδοαναγωγικές είναι οι αντιδράσεις που µεταβάλεται ο αριθµός οξείδωσης όλων των στοιχείων που συµµετέχουν στην εξίσωση. ( ) 9. Οξειδωτικό είναι το σώµα που οξειδώνεται. ( ) 10. Αναγωγικό είναι το σώµα που οξειδώνεται. ( ) 11. Στην αντίδραση Η 2 + Βr 2 2HBr: α. Το υδρογόνο οξειδώνεται ( ) β. Το βρώµιο αποβάλει ηλεκτρόνια ( ) γ. Το υδρογόνο δρα ως οξειδωτικό ( ) δ. Μεταβάλεται ο αριθµός οξείδωσης όλων των στοιχείων ( ) 12. Προϊόν οξείδωσης του ΝΟ 2 µπορεί να είναι το: α. νιτρικό οξύ (ΗΝΟ 3 ) ( ) β. νιτρώδες οξύ (ΗΝΟ 2 ) ( ) γ. µονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ) ( ) Πολλαπλής επιλογής: 1. Ο αριθµός οξείδωσης του χλωρίου είναι +5 στην ένωση: α. HCl β. HCl 3 γ. Ca(Cl 2 ) 2 δ. NaCl 2. αριθµός οξείδωσης του οξυγόνου µπορεί να πάρει τις τιµές: α. -2, -1, 0, +2 β. -2, -1, 0, γ. - 2, -1, 0, +1, +2 δ. -2, 0 3. Στις ενώσεις CH 4, C 2 H 4, CH 2, CΟ 2, ο άνθρακας εµφανίζεται µε αριθµούς οξείδωσης: α. +4, -2, 0, -1 β. -4, +2, 0, +4 γ. +2, +4, 0, -4 δ. -4, -2, 0, Ο αριθµός οξείδωσης του P στο ιόν ΗP 4 2 είναι: α. +2 β. +5 γ. +1 δ. 0

20 Ως οξειδωτικά χαρακτηρίζονται οι ουσίες που: α. οξειδώνονται β. περιέχουν άτοµο που αποβάλλει ηλεκτρόνια γ. είναι οξείδια δ. περιέχουν άτοµο που µπορεί να αναχθεί 6. Ως αναγωγικά χαρακτηρίζονται οι ουσίες που: α. προκαλούν αναγωγή β. ανάγονται γ. περιέχουν οξυγόνο στο µόριό τους δ. προσλαµβάνουν ηλεκτρόνια 7. Στην αντίδραση C + 2 C 2 : α. o άνθρακας αποβάλλει ηλεκτρόνια ενώ το οξυγόνο προσλαµβάνει β. ο άνθρακας ανάγεται και το οξυγόνο οξειδώνεται γ. ο άνθρακας είναι το αναγωγικό και το οξυγόνο το οξειδωτικό δ. τίποτα από τα παραπάνω 8. Στην αντίδραση CaC 3 Ca + C 2 : α. το ασβέστιο οξειδώνεται και ο άνθρακας ανάγεται β. ο άνθρακας οξειδώνεται και το οξυγόνο ανάγεται γ. ο άνθρακας είναι το οξειδωτικό και το ασβέστιο το αναγωγικό δ. τίποτα από τα παραπάνω 9. Στην αντίδραση 6ΚΙ + 2Κ 2 Cr H 2 3I 2 + 2Cr 2 ( ) 3 + 4K 2 + 7H 2 : α. το κάλιο ανάγεται και το ιώδιο οξειδώνεται β. το ιωδιούχο κάλιο είναι το αναγωγικό και το διχρωµικό κάλιο το οξειδωτικό γ. το ιωδιούχο κάλιο είναι το αναγωγικό και το θειικό οξύ το οξειδωτικό δ. το χρώµιο οξειδώνεται και το ιώδιο ανάγεται 10. Το S 2 µπορεί να δράσει ως: α. οξειδωτικό β. αναγωγικό γ.οξειδωτικό ή αναγωγικό ανάλογα µε το άλλο αντιδρών δ. τίποτα από τα παραπάνω 11. Οι συντελεστές στα κενά της αντίδρασης...ηνο S...N H H 2 : α. είναι 6, 2, 6, 1, 4 β. είναι 6, 1, 6, 1, 2 γ. είναι 4, 2, 5, 2, 3 δ. είναι 3, 2, 3, 1, Ποια από τις παρακάτω αντιδράσεις δεν είναι οξειδοαναγωγή: α. Η 2 + Βr 2 2HBr β. 2KCl 3 2KCl γ. 2NaH + H 2 Na 2 + 2H 2 δ. C 2 H 4 + H 2 C 2 H 6

21 223. Αντιστοίχισης: 1. Αντιστοιχίστε τα χηµικά στοιχεία της στήλης Α µε τους αριθµούς οξείδωσης στη στήλη Β. Στήλη Α Στήλη Β 1. Κ 2. F H 5. Mg α. 0, +1, -1 β. 0, +1 γ. 0, -2, -1, +2 δ. 0, -1 ε. 0, Να αντιστοιχίσετε τις ενώσεις της στήλης Α µε τον αριθµό οξείδωσης που έχει το χλώριο σε αυτές (στήλη Β). Στήλη Α 1. ΝaCl 2. Cl 2 3. KCl 4 4. HCl 5. HCl 6. CaCl 2 Στήλη Β α. -1 β. +7 γ. 0 δ Να αντιστοιχίσετε τις οξειδωτικές ουσίες της στήλης Α µε το προϊόν της αναγωγής τους στη στήλη Β. Στήλη Α Στήλη Β 1. Cu 2. H S 2 4. H 2 (πυκνό) 5. ΗΝΟ 3(πυκνό) 6. ΗΝΟ 3(αραιό) 7. ΚCl 3 8. CaCl 2 9. FeCl 3 α. Η 2 Ο β. N γ. CaCl 2 δ. Cu ε. S 2 ζ. S η. KCl θ. FeCl 2 ι. N 2

22 224. Ασκήσεις - Προβλήµατα 1. Να υπολογίσετε µε τη βοήθεια του συντακτικού τύπου τον αριθµό οξείδωσης όλων των ατόµων που συµµετέχουν στις παρακάτω οµοιοπολικές ενώσεις: α. CHCl 3 β. HCN γ. C 2 H 6 δ. H 2 ίνονται οι ατοµικοί αριθµοί: C: 6, H: 1, Cl: 17, N: 7, : 8. (Απ. α. C: +2, H: +1, Cl:-1, β. C: +2, H: +1, N: -3 γ. C: -3, H: +1 δ. H: +1, : -2) 2. Να υπολογίσετε τον αριθµό οξείδωσης του άνθρακα στις παρακάτω ενώσεις: CH 4, CHCl 3, CCl 4, CH 3 H, CH 2 =, HCH, Na 2 C 3, C 2 H 6, CH 2 =CH 2 CH 3 CH=, CH 3 CH, C 2 H 2, C 3 H 8, CH 3 CN. (Απ.-4, +2, +4, -2, 0, +2, +4, -3, -2, -1, 0, -1, -8/3, 0) 3. Να εξετάσετε αν οι επόµενες αντιδράσεις είναι οξειδοαναγωγικές, σύµφωνα µε τους τρεις ορισµούς οξείδωσης και αναγωγής. α. Mg + Cl MgCl 2 β. H 2 + Br 2 2HBr γ. S + 2 S 2 δ. 2Na + 1/2 2 Na 2 ε. 2Na + H 2 2NaH ζ. CH 2 =CH 2 + H 2 CH 3 -CH 3 4. Ποιες από τις παρακάτω αντιδράσεις είναι οξειδοαναγωγικές; Να προσδιορίσετε στις αντιδράσεις αυτές ποιο είναι το οξειδωτικό και ποιο το αναγωγικό. α. Fe + 2HCl FeCl 2 + H 2 β. CaC 3 Ca + C 2 γ. Ca + 2HCl CaCl 2 + H 2 δ. Mn 2 + 4HBr MnBr 2 +Br 2 + 2H 2 ε. S 2 + Cl 2 +2H 2 H 2 + 2HCl ζ. C + C 2 2C η. P + 5HN 3 H 3 P 4 + 5N 2 +H 2 θ. Fe + H 2 Fe + H 2 ι. NH 3 + HCl NH 4 Cl κ. Cl 2 + 2NaI 2NaCl + I 2 λ. N H 2 2HN 3 µ. 3Fe + 10HN 3 3Fe(N 3 ) 3 +N + 5H 2 ν. KCl 3 KCl + 3/2 2 ξ. C + Fe Fe + C 2 ο. S 2 + 2NaH Na 2 S 3 + H 2 π. S + 2H 2 3S 2 + 2H 2 ρ. Cl 2 + 2NaH NaCl + NaCl + H 2 σ. Ca + H 2 Ca(H) 2 5. Σε ποιες από τις επόµενες αντιδράσεις το H 2 S συµπεριφέρεται ως αναγωγικό και σε ποιες ως οξειδωτικό; α. H 2 S + 2ΝaΟΗ Νa 2 S + 2H 2 β. H 2 S + Cl 2 2HCl + S γ. 3H 2 S + 2HN 3 3S +2N + 4H 2 δ. H 2 S + Mg MgS + H 2 ε. H 2 S + Pb(N 3 ) 2 PbS + 2HN 3 6. Σε ποιες από τις επόµενες αντιδράσεις το H 2 συµπεριφέρεται ως αναγωγικό και σε ποιες ως οξειδωτικό; α. 2Na + H 2 2NaH β. H 2 + Cl 2 2HCl γ. H 2 + CH 2 =CH 2 CH 3 -CH 3

23 225. δ. 2 H 2 + C CH 4 ε. H 2 + Ca CaH 2 7. Να συµπληρωθούν οι χηµικές εξισώσεις: α. Cu + HN 3(αραιό) β. Cu + HN 3(πυκνό) γ. Fe + H 2 (πυκνό - θερµό) δ. Fe + HN 3(πυκνό) ε. C + H 2 (πυκνό - θερµό) ζ. Cl 2 + S 2. ΤΟ ΞΕΧΩΡΙΣΤΟ ΘΕΜΑ Κάποιο µέταλλο Α έχει αριθµούς οξείδωσης x και ψ µε ψ > x. Ορισµένη ποσότητα του µετάλλου διαλύεται πλήρως σε υδροχλωρικό οξύ. Το διάλυµα που προκύπτει αντιδρά µε όξινο διάλυµα ΚΜn 4. Nα γράψετε τις χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων που πραγµατοποιούνται.