226
227 10 o Κατηγορίες οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων Α ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ Για να γίνει ευκολότερη η µελέτη των οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων, τις ταξινοµούµε στις παρακάτω κατηγορίες Αντιδράσεις σύνθεσης Αντιδράσεις αποσύνθεσης και διάσπασης Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης Αντιδράσεις πολύπλοκης µορφής Αντιδράσεις σύνθεσης Είναι οι αντιδράσεις στις οποίες δύο ή περισσότερα χηµικά στοιχεία ενώνονται και σχηµατίζουν µία χηµική ένωση 0 0 +1-1 2 2 2HCl H +Cl Κάθε άτοµο Η παρουσιάζει αύξηση του ΑΟ κατά 1 και κάθε άτοµο Cl παρουσιάζει ελάττωση του ΑΟ κατά 1 Το Η 2 είναι το αναγωγικό και το Cl 2 είναι το οξειδωτικό Αντιδράσεις αποσύνθεσης και διάσπασης Κατά τις αντιδράσεις αυτές µια ένωση διασπάται στα στοιχεία της (αποσύνθεση) ή σε απλούστερες ενώσεις (διάσπαση) +2-2 0 0 2 +5-2 -1 0 3 2 2HgO 2KCl O 2Hg+O (αποσύνθεση) 2KCl + 3O (διάσπαση) Υπάρχουν και αντιδράσεις διάσπασης οι οποίες δεν είναι οξειδοαναγωγικές αλλά µεταθετικές πχ Η διάσπαση του CaCO 3 σε CaO και C CaCO 3 CaO + C
228 Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης Κατά τις αντιδράσεις αυτές ένα στοιχείο αντικαθιστά ένα άλλο σε µια χηµική ένωση Οι σπουδαιότερες αντιδράσεις απλής αντικατάστασης είναι α Αντικατάσταση µετάλλου από µέταλλο Ένα µέταλλο µπορεί να αντικαταστήσει ένα άλλο σε µια ένωση αρκεί να είναι αναγωγικότερο από αυτό Η αναγωγική ικανότητα των µετάλλων εξαρτάται από την τάση αυτών να αποδόσουν ηλεκτρόνια Όσο µεγαλύτερη είναι η τάση αυτή τόσο µεγαλύτερη είναι η αναγωγική ικανότητα ενός µετάλλου Η αναγωγική ικανότητα των µετάλλων παρέχεται από τη σειρά αναγωγικής ισχύος Li, K, Bα, Cα, Να, Μg, Αl, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, H 2, Bi, Cu, Hg, Ag, Pt, Au Στη σειρά αυτή η αναγωγική ισχύς ελαττώνεται από αριστερά προς τα δεξιά Συνεπώς κάθε µέταλλο αντικαθιστά όσα µέταλλα βρίσκονται µετά από αυτό και αντικαθίσταται από τα µέταλλα που βρίσκονται πριν από αυτό Η αντικατάσταση του χαλκού από σίδηρο στο θειικό χαλκό 0 +2 +2 0 Fe+ CuSO4 Fe + Cu Στη παραπάνω αντίδραση οξειδωτικό είναι ο Cu και αναγωγικό είναι ο Fe Στις αντιδράσεις αυτές, το µέταλλο έχει στα προϊόντα τον µικρότερο από του αριθ- µούς οξείδωσής του Εξαίρεση είναι ο χαλκός που στα προϊόντα έχει αριθµό οξείδωσης +2 πχ 0 +1 +2 0 3 3 2 Cu + Ag NO Cu( NO ) + 2 Ag β Αντικατάσταση του υδρογόνου των οξέων από µέταλλο Η αντίδραση αυτή πραγµατοποιείται όταν το µέταλλο είναι δραστικότερο του υδρογόνου Και στη περίπτωση αυτή, το µέταλλο στα προϊόντα έχει το µικρότερο από τους αριθµούς οξείδωσής του Το γενικό σχήµα της αντίδρασης είναι Μέταλλο + οξύ αλάτι + υδρογόνο 0 +1 +2 0 0 +1 +2 0 Zn+ 2 HCl ZnCl + H και Fe+H SO FeSO +H 2 2 2 4(αραιό) 4 2 Όταν έχουµε διάλυµα ΗΝΟ 3 ή πυκνό διάλυµα Η 2 SΟ 4, δεν πραγµατοποιείται αντίδραση απλής αντικατάστασης, αλλά πολύπλοκης µορφής
229 γ Αντικατάσταση του υδρογόνου του νερού Τα πολύ δραστικά µέταλλα Κ, Νa, Ca, Βa αντικαθιστούν το Η του νερού σε κοινή θερµοκρασία και δίνουν τις αντίστοιχες ευδιάλυτες βάσεις και αέριο Η 2 2Κ + 2Η 2 Ο 2ΚΟΗ + Η 2 Ca + 2H 2 O Ca(OH) 2 2Na + 2Η 2 Ο 2NaOH + Η 2 Ba + 2H 2 O Ba(OH) 2 Τα υπόλοιπα µέταλλα, που είναι δραστικότερα του υδρογόνου, αντιδρούν µε υδρατµούς υψηλής θερµοκρασίας και δίνουν οξείδια και αέριο υδρογόνο πχ Ζn (s) O (g) ZnO (s) (g) δ Αντικατάσταση αµετάλλου από αµέταλλο Η οξειδωτική ικανότητα των αµετάλλων παρέχεται από την σειρά οξειδωτικής ισχύος F 2, O 3, Cl 2, Br 2,, I 2, S Στη σειρά αυτή η οξειδωτική ισχύς ελαττώνεται από αριστερά προς τα δεξιά Συνεπώς κάθε αµέταλλο αντικαθιστά τα επόµενά του στις ενώσεις τους µε αρνητικό αριθµό οξείδωσης και τα προηγούµενά του στις ενώσεις τους µε θετικό αριθµό οξείδωσης 0 1 1 0 Cl + 2K Br 2K Cl+ Br 2 2 0 +5 2 3 Cl + KBrO δεν γίνεται Πολύπλοκες αντιδράσεις Στη κατηγορία αυτή ανήκουν οι οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις που δεν µπορούν να ταξινο- µηθούν σε µία από τις προηγούµενες κατηγορίες Επίδραση οξειδωτικών οξέων σε µέταλλα α Επίδραση πυκνού και θερµού Η 2 σε µέταλλα Το πυκνό Η 2 προσβάλλει τα µέταλλα και τα οξειδώνει µετατρέποντας τα στα αντίστοιχα θειϊκά άλατα στα οποία το µέταλλο βρίσκεται µε το µεγαλύτερο αριθµό οξείδωσης Η γενική µορφή της αντίδρασης είναι Μέταλλο + Η 2 (πυκνό - θερµό) Θειικό αλάτι + S O 0 +6 +2 +4 Cu + 2H SO CuSO + SO + 2H O 2 4(πυκνό - θερµό) 4 2 2 0 + 6 + 3 + 4 + 2 4(πυκνό - θερµό) 2 4 3 + 2 + 2 2 Αl 6H SO Al (SO ) 3 SO 6H O Eξαίρεση αποτελούν τα µέταλλα Au, Pt που δεν προσβάλλονται και ο Pb που προσβάλλεται µόνο επιφανειακά και καλύπτεται από στρώµα Pb
230 β Επίδραση αραιού ΗΝΟ 3 σε µέταλλα Το αραιό ΗΝΟ 3 προσβάλλει τα µέταλλα και τα οξειδώνει µετατρέποντας τα στα αντίστοιχα νιτρικά άλατα στα οποία τα µέταλλα βρίσκονται µε το µεγαλύτερο αριθµό οξείδωσης Η γενική µορφή της αντίδρασης είναι Μέταλλο + ΗΝΟ 3(αραιό) νιτρικό αλάτι + ΝΟ + Η 2 Ο 0 + 5 + 2 + 2 + 3(αραιό) 3 2 + + 2 0 + 5 + 1 + 2 + 3(αραιό) 3 + + 2 3Cu 8HNO 3Cu(NO ) 2NO 4H O 3Αg 4H NO 3Αg NO N H O Εξαίρεση αποτελούν τα µέταλλα Αu, Pt που δεν προσβάλλονται ενώ ο Ηg και ο Sn µετατρέπονται σε Ηg 2 (NO 3 ) 2 και Sn(NO 3 ) 2 γ Επίδραση πυκνού ΗΝΟ 3 σε µέταλλα Το πυκνό ΗΝΟ 3 οξειδώνει τα µέταλλα και τα µετατρέπει στα αντίστοιχα νιτρικά άλλατα όπου τα µέταλλα βρίσκονται µε τον µεγαλύτερο αριθµό οξείδωσης Η γενική µορφή της αντίδρασης είναι Μέταλλο + ΗΝΟ 3(πυκνό) νιτρικό αλάτι + ΝΟ 2 + Η 2 Ο 0 + 5 + 2 + 4 + 3(πυκνό) 3 2 + 2 + 2 0 + 5 + 3 + 4 + 3(πυκνό) 3 3 + 2 + 2 Cu 4H N O Cu(NO ) 2 N H O Fe 6H N O Fe(NO ) 3 N O 3H O Εξαίρεση αποτελούν τα µέταλλα Αu, Pt που δεν προσβάλλονται, ενώ ο Sn µετατρέπεται σε δυσδιάλυτο µετακασσιτερικό οξύ (H 2 SnO 3 ) Τα µέταλλα Fe, Co, Ni, Al, Cr προσβάλλονται µόνο επιφανειακά δ Οξειδωτική επίδραση του βασιλικού νερού Βασιλικό νερό ονοµάζεται διάλυµα νιτρικού οξέος και υδροχλωρίου µε αναλογία mol 1/3 Το µίγµα ΗΝΟ 3 και HCl είναι ένα ισχυρό οξειδωτικό µέσο Έτσι, οξειδώνει όλα τα µέταλλα και τα µετατρέπει συνήθως σε χλωριούχα άλατα που περιέχουν το µέταλλο µε το µέγιστο ΑΟ του Στις αντιδράσεις αυτές ΗΝΟ 3 ανάγεται γενικά σε ΝΟ, ενώ δεν ελευθερώνεται Cl 2 α Με µέταλλα και µε Αu και Pt 0 + 5 + 2 + 2 3Cu+ 2H N O + 6HCl 3Cu Cl + 2 N O + 4H O 3 2 2
231 0 + 5 + 3 + 2 Au+ H N O + 3HCl Au Cl + N O + 2H O 3 3 2 0 + 5 + 4 + 2 3Pt+ 4HNO + 12HCl 3PtCl + 4NO+ 8H O 3 4 2 β Με FeCl 2 και SnCl 2 + 2 + 5 + 3 + 2 3FeCl + HNO + 3HCl 3FeCl + NO+ 2H O 2 3 3 2 + 2 + 5 + 4 + 2 3SnCl + 2HNO + 6HCl 3SnCl + 2NO+ 4H O 2 3 4 2 Επίδραση οξειδωτικών οξέων σε αµέταλλα Τα προϊόντα οξείδωση των σπουδαιότερων αµέταλλων από τα οξειδωτικά οξέα (πυκνό Η 2, αραιό ΗΝΟ 3, πυκνό ΗΝΟ 3 ) αναγράφονται στον παρακάτω πίνακα ÏîÝá I 2 S P C Ç 2 ( ðõêíü - èåñìü) ÇÍO 3(ðõêíü) Áñáéü ÇÍÏ 3( áñáéü) - HIO 3 S HSO 2 4 - HSO HPO - 2 4 HPO 3 4 C HPO 3 4 C 3 4 0 + 5 + 5 + 4 2 + 3(πυκνό) 3 + 2 + 2 0 + 6 + 4 + 4 S+ H2SO4(πυκνό θερµό) SΟ2 + 2SΟ2 + 2Η2 Ο 0 + 5 + 5 + 2 3P+ 5HNO3(αραιό) + 2ΗΟ 2 3H3 PO4 + 5NO 0 + 6 + 4 + 4 + 2 4(πυκνό θερµό) 2 + 2 + 2 I 10HNΗΙΟ 10ΝΟ 4ΗΟ C 2H SO CSH O Επίδραση οξειδωτικών οξέων σε αναγωγικές ενώσεις 1 Επίδραση σε αναγωγικά οξέα α Τα υδραλογόνα πλήν του υδροφθορίου, οξειδώνονται σε αλογόνα 1 0 2H X X 2 + (X F) 1 + 5 0 + 2 + 3(αραιό) 2 + + 2 6HCl 2H NO 3Cl 2 NO 4H O β Το Η 2 S οξειδώνεται σε θείο ή S ή H 2-2 0 +4 +6 H S S SO H SO 2 2 2 4
232 + 2 + 6 0 + 4 2 + 2 4(πυκνό - θερµό) + 2 + 2 2 + 5 + 6 + 4 2 + 3(πυκνό) 2 4 + 2 + 2 Η S H SO S SH O HS 8HNO ΗSO 8NO 4HO γ Τα οξέα µε κατάληξη -ώδη οξειδώνονται σε οξέα µε κατάληξη -ική + 3 + 5 + 5 + 2 3 3 + 3(αραιό) 3 4 + + 2 3Η PHNO 3H PNO H O 2 Επίδραση σε αναγωγικά άλατα ατα αλογονούχα άλατα των µετάλλων, πλην των φθοριούχων, οξειδώνονται και δίνουν αλογόνα -1 0 2Μ Χn n X 2+ (X F) 1 + 5 + 4 0 + 3(πυκνό) 3 + 2 + 2 + 2 2ΚBr 4H N KN N O Br 2H O Το πυκνό θειικό οξύ δεν οξειδώνει το Cl 1 β Τα θειούχα άλατα των µετάλλων οξειδώνονται σε θείο 2 + 5 + 2 0 + 3(αραιό) 3 2 + + + 2 3Cu S 8H N O 3Cu(NO ) 2 N O 3S 4H O Το πυκνό νιτρικό οξύ οξειδώνει τα θειούχα άλατα σε θειικά -2 +5 +6 +4 πχ CuS+8HNO CuSO +8NO +4H O 3(πυκνό) 4 2 2 γ Τα άλατα µε κατάληξη -ώδη οξειδώνονται και δίνουν τα αντίστοιχα άλατα µε κατάληξη -ικό + 4 + 5 + 6 + 2 2 3 + 3(αραιό) 2 4 + + 2 3Na SH NO 3Na S NO H O δ Τα άλατα του Fe 2+ οξειδώνονται παρουσία του αντίστοιχου οξέος και δίνουν άλατα του Fe 3+ + 2 + 5 + 3 + 2 2 + 3(αραιό) + 3 + + 2 3FeCl HNO 3HCl 3FeCl NH O
233 3 Επίδραση σε οξείδια ή υδροξείδια α Τα FeO και Fe(OH) 2 οξειδώνονται και δίνουν άλατα του Fe 3+ + 2 + 5 + 3 + 2 3FeO + 10H N O3(αραιό) 3Fe(NO 3) 3 + ΝO+ 5H2O + 2 + 5 + 3 + 4 2 + 3(πυκνό) 3 3 + 2 + 2 Fe(OH) 4H N O Fe(NO ) N O 3H O β Το Cu 2 O οξειδώνεται και δίνει άλατα του Cu 2+ + 1 + 5 + 2 + 2 2 + 3(αραιό) 3 2 + + 2 3Cu O 14HNO 6Cu(NO ) 2NH O γ Το CO οξειδώνεται και δίνει C + 2 + 5 + 4 + 2 + 3(αραιό) 2 + + 2 3CHNO 3CNO H O Οξειδωτική δράση των Pb, KMnO 4, Mn, K 2 Cr ρουν σε όξινο περιβάλλον σαν οξειδωτικά καιµετατρέπονται σε άλατα Pb 2+, Mn 2+, Cr 3+ αντίστοιχα Τις περισσότερες φορές απαιτείται όξινο περιβάλλον για να εκδηλώσουν τον οξειδωτικό τους χαρακτήρα Στις περιπτώσεις αυτές χρησιµοποιείται το θειικό οξύ α Με Η 2 όταν δεν υπάρχει αναγωγικό Στη περίπτωση αυτή το H 2 δεν δρά σαν οξειδωτικό αλλά απλά σαν οξύ +4-2 +2 0 2 ΜnO + 2H SΟ 2MnSO + O + 2H O 2 2 4 4 2 2 + 7 2 + 2 0 4K Mn Ο + 6H SΟ 4MnSO + 5O + 2K SO + 6H O 4 2 4 4 2 2 4 2 + 6 2 + 3 0 2K Cr O + 8H SΟ 2Cr (SO ) + 3O + 2K SO + 8H O 2 2 7 2 4 2 4 3 2 2 4 2 β Με υδραλογόνα εκτός του υδροφθορίου, τα οποία οξειδώνονται και δίνουν αλογόνα 1 + 7 + 2 0 + 4 2 + 2+ + 2 1 + 6 + 3 0 + 2 2 7 3 + 2+ + 2 16H X 2K Mn Mn X 5X 2KX 8H O 14H X K Cr Cr X 3X 2KX 7H O Η οξείδωση των ΗΧ (Χ F) από τα πιο πάνω οξειδωτικά µπορεί να γίνει και παρουσία Η 2-1 +7 +2 0 πχ 10HX+2KMnO +3H SO 2MnSO +5X +K SO +8H O 4 2 4 4 2 2 4 2
234 γ Με H 2 S µε την παρουσία Η 2 το οξειδώνουν και παράγεται S 2 + 6 + 3 0 2 + 2 2 7 + 2 4 2 4 3 + + 2 4 + 2 3H S K Cr O 4H SO Cr (SO ) 3S K SH O δ Με αλογονούχα άλατα (NaΧ, ΚΧ, όπου Χ F) µε την παρουσία Η 2 τα οξειδώνουν και δίνουν αλογόνα 1 + 4 + 2 0 + 2 + 2 4 4 + 2+ 2 4 + 2 1 + 7 + 2 0 + 4 + 2 4 4 + 2+ 2 4 + 2 4 + 2 2Na X MnH SO MnSO X Na SH O 10Na X 2K Mn O 8H S Mn SO X 5Na SO K SO 8H O ε Με άλατα Fe 2+ και Sn 2+ τα οξειδώνουν για να δώσουν άλατα Fe 3+ και Sn 4+ µε την παρουσία του αντίστοιχου οξέος + 2 + 7 + 4 + 2 2 + 4 + 4 + 2 + + 2 + 2 + 6 + 3 + 3 4 + 2 2 7 + 2 4 2 4 3 + 2 4 3 + 2 4 + 2 + 2 + 6 + 3 + 3 2 + 2 2 7 + 3 + 3 + + 2 5SnCl 2KMnO 16HCl 5SnCl 2MnCl 2KCl 8H O 6FeSO K Cr H SO 3Fe (SO ) Cr (SO ) K SH O 6FeCl K Cr O 14HCl 6FeCl 2Cr Cl 2KCl 7H O ζ Με οξέα ή άλατα µε κατάληξη -ώδη Τα οξειδώνουν για να δώσουν οξέα και άλατα µε κατάληξη -ική µε την παρουσία H 2 + 3 + 7 + 2 + 5 2 + 4 + 2 4 4 + 3 + 2 4 + 2 5H N K Mn O 3H SMnSO 5H N O K SO 3H O η Με FeO ή Fe(OH) 2 Τα οξειδώνουν για να δώσουν άλατα του Fe 3+ παρουσία H 2 + 2 + 7 + 3 + 2 + 4 + 2 4 2 4 3 + 4 + 2 4 + 2 10 FeK Mn O 18H SO 5Fe (SO ) 2 Mn SO K SO 18H O θ Με Cu 2 O To οξειδώνουν και δίνει άλατα του Cu 2+, παρουσία H 2 + 1 + 6 + 2 + 3 2 + 2 2 7 + 2 4 4 + 2 4 3 + 2 4 + 2 3Cu O K Cr O 10H SO 6CuSO Cr (SO ) K SO 10H O α Το όξινο διάλυµα ΚΜnO 4 είναι ερυθροϊώδες Μετά την οξειδοαναγωγική αντίδραση µετατρέπεται σε άχρωµο γιατί περιέχει ιόντα Μn 2+ β Το όξινο διάλυµα Κ 2 είναι πορτοκαλί Μετά την οξειδοαναγωγική αντίδραση µετατρέπεται σε πράσινο γιατί περιέχει ιόντα Cr 3+
235 Οξειδωτική δράση ΚΧΟ 3, ΝaClO 3, KClO, CaOCl 2 Τα παραπάνω οξειδωτικά ανάγονται και δίνουν άλατα του Cl 1- α Τα υδραλογόνα τα οξειδώνουν και δίνουν αλογόνα 1 + 5 1 0 + 3 + 2+ 2 1 + 1 1 0 + + 2+ 2 6HCl KClO KCl 3Cl 3H O 2HCl NaClO Na Cl Cl H O β Τα άλατα του Fe 2+ τα οξειδώνουν και δίνουν άλατα του Fe 3+ + 2 + 5 + 3 1 4 + 3 + 2 4 2 4 3 + + 2 6FeSO KClO 3H SO 3Fe (SO ) KCl 3H O Οξειδωτική δράση των αλογόνων α Τα αλογόνα οξειδώνουν το Η 2 S προς S και την ΝΗ 3 προς Ν 2 2 0 1 0 2 + 2 + -3 0 0-1 H S X 2HX S 2NH 3 + X 2 N 2 + 6HX (Το ΗΧ που παράγεται αντιδρά µε την ΝΗ 3 και δίνει ΝΗ 4 Χ) 6HX + 6NH 3 6NH 4 X 3 0 1 0 8NH + 3X 6NH X+ N (Συνολική αντίδραση) 3 2 4 2 Οξειδωτική και αναγωγική δράση του Η 2 Ο 2 Το Η 2 Ο 2 περιέχει το οξυγόνο σε ενδιάµεση βαθµίδα οξείδωσης (-1) και γι αυτό µπορεί να δράσει και σαν οξειδωτικό και σαν αναγωγικό α Οξειδωτική δράση 1 Με ΗΙ και Η 2 S Τα οξειδώνει και δίνουν Ι 2 και S αντίστοιχα 1 1 0 2 2H I + H O I + 2H O και 2 2 2 2 Το H 2 O µπορεί να οξειδώσει το Η 2 S και προς Η 2 2 1 0 2 H S + H O S + 2H O 2 2 2 2-2 -1 +6-2 2 2 2 HS 4 +4H HS+4HO
236 2 Με οξέα και άλατα µε κατάληξη -ώδη Τα οξειδώνει και δίνουν οξέα ή άλατα µε κατάληξη -ική + 4 1 + 6 2 2 3 + 2 2 2 4 + 2 Na SO H O Na SO H O 3 Με άλατα Fe 2+ Τα οξειδώνει και δίνουν άλατα Fe 3+ µε την παρουσία του αντίστοιχου οξέος + 2 1 + 3 2 2 + 2 2+ 3 + 2 2FeCl H HCl 2FeCl 2H O 4 Με θειούχα άλατα Τα οξειδώνει και δίνουν θειικά 2 1 + 6 2 + 2 2 4 + 2 PbS 4H O PbH O β Αναγωγική δράση 1 Με Ο 3 και Cl 2 Τα ανάγει και δίνουν Η 2 Ο και ΗCl αντίστοιχα 0 1 0 2 O + H O 2O + H O και 3 2 2 2 2 0 1 1 0 Cl + H O 2H Cl+ O 2 2 2 2 Με Ag 2 O και Pb Τα ανάγει και δίνουν Αg και PbO αντίστοιχα + 1 1 1 0 Ag O + H O 2 Ag + H O + O και + 4 1 + 2 0 PbO + H O PbO + O + H O 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 Με Mn µε την παρουσία οξέος To ανάγει και δίνει άλατα του Μn 2+ + 4 1 + 2 0 MnO + H O + H SO MnSO + O + 2H O 2 2 2 2 4 4 2 2 Οξειδωτική και αναγωγική δράση του S Το SΟ 2 περιέχει το θείο σε ενδιάµεση βαθµίδα οξείδωσης (+4) και γι αυτό µπορεί να δράσει και σαν οξειδωτικό και σαν αναγωγικό α οξειδωτική δράση του S 1 Με Η 2 S Οξειδώνεται και δίνει S + 4 2 0 0 SO + 2H S 2S + S + 2H O 2 2 2 2 Με C Οξειδώνεται και δίνει C + 4 0 0 + 4 SO + C S + C O 2 2
237 3 Με άλατα FeCl 2, SnCl 2 παρουσία ΗCl Οξειδώνονται και δίνουν FeCl 3 και SnCl 4 αντίστοιχα + 2 + 4 + 3 0 4FeCl + SO + 4HCl 4FeCl + S + 2H O 2 2 3 2 + 2 + 4 + 4 0 2SnCl + SO + 4HCl 2SnCl + S + 2H O 2 2 4 2 β αναγωγική δράση του S 1 Mε αλογόνα (Cl 2, Br 2, I 2 ) Tα ανάγει καιδίνουν υδραλογόνα 0 + 4 1 + 6 X + SO + 2H O 2HX + H SO 2 2 2 2 4 2 Με Η 2 Ο 2 και ΗΝΟ 3 1 + 4 + 6 2 + 5 + 4 + 6 + 4 H O + SO H SO και 2H N O + SO H SO + 2N O 2 2 2 2 4 3 2 2 4 2 3 Με ΚΜnO 4 και K 2 σε όξινο διάλυµα Ανάγονται και δίνουν άλατα των Μn 2+ και Cr 3+ αντίστοιχα + 4 + 7 + 2 + 6 + 6 + 6 2 + 4 + 2 4 + 2 4+ 2 4 + 4 + 6 + 3 + 6 + 6 2 + 2 2 7 + 2 4 2 4 3 + 2 4 + 2 5SKMnH Mn SH S O K SO 3 SO K Cr O H SO Cr (SO ) ΚSΟ HO Αντιδράσεις αυτοοξειδοαναγωγής Χαρακτηρίζονται οι αντιδράσεις στις οποίες µερικά άτοµα ενός στοιχείου ανάγονται και κάποια άλλα άτοµα του ίδιου στοιχείου οξειδώνονται Άρα οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής θα δίνουν στοιχεία που βρίσκονται σε ενδιάµεση βαθµίδα οξείδωσης έτσι ώστε να µπορούν µερικά να οξειδωθούν και µερικά να αναχθούν Οι αντιδράσεις των αλογόνων µε ΝaOH ή ΚΟΗ 0 1 + 1 2 (αραιό) 2 0 1 + 5 2 (πυκνό) 3 2 X + 2NaOH Na X+ Na X O + H O (όπου Χ, χλώριο ή βρώµιο) 3X + 6NaOH 5NaX+ NaXO + 3H O (όπου Χ, χλώριο, βρώµιο ή ιώδιο)
238 Β ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1 Έστω ότι διαθέτουµε αραιό διάλυµα Η 2 και αραιό διάλυµα ΗΝΟ 3 Πως είναι δυνατό να διακρίνουµε αν ένα µέταλλο Μ είναι Αl ή Ag; Λύση Τόσο ο Ag όσο και ο Al διαλύονται σε αραιό διάλυµα ΗΝΟ 3 και ελευθερώνουν αέριο ΝΟ σύµφωνα µε τις χηµικές εξισώσεις 3Ag + 4HNO 3(αραιό) 3AgNO 3 + NO + 2H 2 O Al + 4HNO 3(αραιό) Al(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O Αντίθετα, από τα δύο µέταλλα µόνο ο Al αντιδρά µε αραιό διάλυµα Η 2 και δίνει αντίδραση απλής αντικατάστασης 2Αl + 3Η 2 SΟ 4(αραιό) Al 2 ( ) 3 + 3H 2 Ο Αg είναι λιγότερο αναγωγικός από το H 2, οπότε δεν αντιδρά µε αραιό διάλυµα Η 2 Έτσι, αν το µέταλλο διάλυεται σε αραιό διάλυµα Η 2 και ελευθερώνει φαυσαλίδες αερίου, είναι το Al, ενώ αν δεν διαλύεται είναι ο Αg 2 Ένα αµέταλλο Χ 2 συµµετέχει στις παρακάτω αντιδράσεις α KI + X 2 2KX + I 2 β 2KClO 3 + X 2 2KXO 3 + Cl 2 Ποια είναι η σειρά ελάττωσης της οξειδωτικής ισχύος για τα αµέταλλα Χ 2, Cl 2, I 2 Λύση Στην αντίδραση KI + X 2 2KX + I 2 το Χ αντικαθιστά το Ι στην ένωση ΚΙ όπου το ιώδιο έχει αριθµό οξείδωσης -1 Συνεπώς, το Χ είναι πιο οξειδωτικό από το Ι Στην αντίδραση 2KClO 3 + X 2 2KXO 3 + Cl 2 το Χ αντικαθιστά το Cl στην ένωση ΚClO 3 όπου το χλώριο έχει αριθµό οξείδωσης +5 Συνεπώς, το Cl είναι πιο οξειδωτικό από το X Άρα η σειρά ελάττωσης της οξειδωτικής ισχύος είναι Cl 2, X 2, I 2
239 Γ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ Ερωτήσεις Σύντοµης απάντησης 1 Να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων που δίνουν τα α Η 2 (πυκνό - θερµό) β ΗΝΟ 3(πυκνό) γ ΗΝΟ 3(αραιό) µε τα µέταλλα Cu, Ag, Zn και Fe 2 Να συµπληρωθούν οι αντιδράσεις που δίνουν α Η 2 (πυκνό - θερµό) β ΗΝΟ 3(πυκνό) γ ΗΝΟ 3(αραιό) µε τα αµέταλλα C, P, S, I 2 3 Να συµπληρωθούν οι αντιδράσεις που δίνουν α Η 2 (πυκνό - θερµό) β ΗΝΟ 3(πυκνό) γ ΗΝΟ 3(αραιό) µε τις ενώσεις ΝaCl, NaBr, FeO και ΗΙ 4 Να γραφούν οι χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων που δίνουν α ιάλυµα KMnO 4 β ιάλυµα Κ 2 µε διάλυµα Η 2 όταν δεν υπάρχει αναγωγικό Ποιο στοιχείο οξειδώνεται και ποιο ανάγεται σε κάθε αντίδραση; 5 Να γράψετε από ένα παράδειγµα οξειδωτικής δράσης του Κ 2 και του Η 2 Ο 2 6 Σε ένα χηµικό εργαστήριο υπάρχουν τρία δοχεία κατασκευασµένα από χαλκό και δύο δοχεία κατασκευασµένα από αργίλιο Στα δοχεία αυτά θέλουµε να αποθηκεύσουµε για µεγάλο χρονικό διάστηµα χωρίς να αλλοιωθούν τα παρακάτω διαλύµατα α Fe β KCl γ Mg δ Zn( ) 2 ε HCl Να εξηγήσετε σε τί είδους δοχείο πρέπει να αποθηκευτεί το κάθε διάλυµα 7 Πως είναι δυνατό να διαπιστώσουµε αν ένα µέταλλο είναι α Fe ή Cu β Cu ή Au γ Μg ή Ag ή Pt αν διαθέτουµε διαλύµατα ΗCl και HNO 3(αραιό) 8 Σε ένα δοκιµαστικό σωλήνα που περιέχει γαλάζιο διάλυµα Cu προσθέτουµε ένα σιδερένιο καρφί Μετά από λίγο χρόνο παρατηρούµε ότι το βυθισµένο µέρος του καρφιού γίνεται κόκκινο, ενώ το διάλυµα γίνεται υποκίτρινο α Να εξηγήσετε που οφείλονται οι µεταβολές αυτές β Πως είναι δυνατό να επιταχύνουµε τις µεταβολές που παρατηρούνται; γ Να γράψετε τις ηµιαντιδράσεις της οξείδωσης και της αναγωγής
240 Ασκήσεις 1 Να συµπληρωθούν οι χηµικές εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων απλής αντικατάστασης α Mg + HCl β Cu + HBr γ Fe + HCl δ Zn + Cu ε Cu + Zn(NO 3 ) 2 ζ Fe + CaCl 2 η Ca + HCl θ Na + H 3 PO 4 ι Αl + AgNO 3 κ Zn (αραιό) λ Fe + HI µ Na O ν Μn O (g) ξ Ag (αραιό) ο Al + O 3 π Ni + NaCl 2 Να συµπληρωθούν οι χηµικές εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων α Cu + 2H 2 (πυκνό) β P + HNO 3(αραιό) γ Mn + 2H 2 δhi ε Fe + K 2 ζ HN +H 2 + KMnO 4 η FeO + KMnO 4 θ Cl 2 ι HNO 3 + S κ HΧ + KMnO 4 3 Να συµπληρωθούν οι χηµικές εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων α C SO ζ C +HNO 4(πυκνό - θερµό) 3(πυκνό) β P SO η P + HNO 4(πυκνό - θερµό) 3(αραιό) γ S SO θ P + HNO 4(πυκνό - θερµό) 3(πυκνό) δ S +HNO ι I 3(πυκνό) 2 + HNO 3(αραιό) ε S + HNO 3(αραιό) 4 Να συµπληρωθούν οι χηµικές εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων α Αg (πυκνό - θερµό) β Cu (πυκνό - θερµό) γ Al (πυκνό - θερµό) δ Fe +H 2 (πυκνό - θερµό) ε Zn (πυκνό - θερµό) ζ Cr +H 2 (πυκνό - θερµό) η Ag + HNO 3(πυκνό) θ Cu + HNO 3(πυκνό) ι Cu + HNO 3(αραιό) κ Fe + HNO 3(αραιό) λ Ag +HNO 3(αραιό) µ Pb +HNO 3(αραιό) 5 Να συµπληρωθούν οι χηµικές εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων α HCl + HNO 3(αραιό) β Hl (πυκνό - θερµό) γ H 3 PO 3 + HNO 3(αραιό) δ H 2 S + HNO 3(αραιό) ε Na 2 SO 3 + HNO 3(αραιό) ζ FeO +HNO 3(αραιό) η FeO (πυκνό - θερµό) θ Cu 2 O + HNO 3(αραιό) ι NaI + HNO 3(πυκνό) κ CuS + HNO 3 (πυκνό) λ H 2 S + HNO 3(πυκνό) µ CO + HNO 3(αραιό) ν PbS + HNO 3(πυκνό)
241 6 Να συµπληρωθούν οι χηµικές εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων (Pb, KMnO 4, Mn, K 2 ) α K 2 S λ K 2 + SnCl 2 + HCl β KMnO 4 + HI µ K 2 + Hg + HCl γ K 2 + HBr ν K 2 S + HCl δ Mn + HCl ξ KMnO 4 + Fe ε KMnO 4 + NaCl ο KMnO 4 + CO ζ K 2 + NaBr π KMnO 4 + HN η Mn + KCl ρ KMnO 4 + Cu 2 O θ K 2 + KI σ KMnO 4 + FeO ι K 2 + CO τ KMnO 4 + HCl κ K 2 +Fe υ Pb + NaI 7 Να συµπληρωθούν οι χηµικές εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων (οξειδωτική και αναγωγική δράση του H 2 ) α H 2 + KMnO 4 θ H 2 + Cl 2 β H 2 + K 2 ι H 2 + ΗΝΟ 2 γ H 2 + NaClO κ H 2 + Mn δ H 2 + SnCl 2 + HCl λ H 2 + Αg 2 O ε H 2 + Na 2 SO 3 µ H 2 + ΗΙ ζ H 2 + Fe ν H 2 + ΚΒr η H 2 + Η 2 S 8 Να συµπληρωθούν οι χηµικές εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων (οξειδωτική και αναγωγική δράση του S ) α S η S + Cl 2 β S + HNO 3(πυκνό) θ S + γ S + HNO 3(αραιό) ι S S δ S + K 2 κ S + HI ε S + KMnO 4 λ S + SnCl 2 + HCl ζ S + Cu 2 µ S + FeCl 2 + HCl
242 ΤΟ ΞΕΧΩΡΙΣΤΟ ΘΕΜΑ Να συµπληρωθούν οι χηµικές εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων αυτοοξειδοαναγωγής α Βr 2 + NaOH (αραιό) β Cl 2 + KOH (πυκνό) γ Βr 2 + NaOH (πυκνό) δ Cl 2 + KOH (αραιό)