Окислительно-восстановительные реакции - это реакции, в которых происходит изменение степеней окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих соединений: 2Mg0 + O20 → 2Mg+2O-2 2KCl+5O3-2 → 2KCl-1 + 3O20 2KI-1 + Cl20 → 2KCl-1 + I20 Mn+4O2 + 4HCl-1 → Mn+2Cl2 + Cl20 + 2H2O В окислительно-восстановительных реакциях электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим. Процесс отдачи электронов - окисление. При окислении степень окисления повышается: H20 - 2e → 2H+ S-2 - 2e → S0 Al0 - 3e → Al+3 Fe+2 - e → Fe+3 2Br - - 2e → Br20 Процесс присоединения электронов - восстановление: При восстановлении степень окисления понижается. Mn+4 + 2e → Mn+2 S0 + 2e → S-2 Cr+6 +3e → Cr+3 Cl20 +2e → 2Cl- O20 + 4e → 2O-2 Атомы или ионы, которые в данной реакции присоединяют электроны являются окислителями, а которые отдают электроны - восстановителями.
Окисляет многие металлы (исключения: Au, Pt, Ir, Rh, Ta.). При этом концентрированная серная кислота восстанавливается до SO2, например[3]:
\mathsf{Cu + 2H_2SO_4 = CuSO_4 + 2H_2O+SO_2}
На холоду в концентрированной серной кислоте Fe, Al, Cr, Co, Ni, Ba пассивируются и реакции не протекают.
Наиболее сильными восстановителями концентрированная серная кислота восстанавливается до S и H2S. Концентрированная серная кислота поглощает водяные пары, поэтому она применяется для сушки газов, жидкостей и твёрдых тел, например, в эксикаторах. Однако концентрированная H2SO4 частично восстанавливается водородом, из-за чего не может применяться для его сушки. Отщепляя воду от органических соединений и оставляя при этом чёрный углерод (уголь), концентрированная серная кислота приводит к обугливанию древесины, сахара и других веществ[3].
Разбавленная H2SO4 взаимодействует со всеми металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений левее водорода с его выделением, например[3]:
\mathsf{Fe + H_2SO_4 = FeSO_4 + H_2{\uparrow}}
Окислительные свойства для разбавленной H2SO4 нехарактерны. Серная кислота образует два ряда солей: средние — сульфаты и кислые — гидросульфаты, а также эфиры. Известны пероксомоносерная (или кислота Каро) H2SO5 и пероксодисерная H2S2O8 кислоты.
\mathsf{H_2SO_4 + NaOH = NaHSO_4 + H_2O}
\mathsf{H_2SO_4 + 2NaOH = Na_2SO_4 + 2H_2O}
Серная кислота реагирует также с основными оксидами, образуя сульфат и воду:
\mathsf{CuO + H_2SO_4 = CuSO_4 + H_2O}
На металлообрабатывающих заводах раствор серной кислоты применяют для удаления слоя оксида металла с поверхности металлических изделий, подвергающихся в процессе изготовления сильному нагреванию. Так, оксид железа удаляется с поверхности листового железа действием нагретого раствора серной кислоты:
Качественной реакцией на серную кислоту и её растворимые соли является их взаимодействие с растворимыми солями бария, при котором образуется белый осадок сульфата бария, нерастворимый в воде и кислотах, например[4]:
2Mg0 + O20 → 2Mg+2O-2
2KCl+5O3-2 → 2KCl-1 + 3O20
2KI-1 + Cl20 → 2KCl-1 + I20
Mn+4O2 + 4HCl-1 → Mn+2Cl2 + Cl20 + 2H2O
В окислительно-восстановительных реакциях электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим. Процесс отдачи электронов - окисление. При окислении степень окисления повышается:
H20 - 2e → 2H+
S-2 - 2e → S0
Al0 - 3e → Al+3
Fe+2 - e → Fe+3
2Br - - 2e → Br20
Процесс присоединения электронов - восстановление: При восстановлении степень окисления понижается.
Mn+4 + 2e → Mn+2
S0 + 2e → S-2
Cr+6 +3e → Cr+3
Cl20 +2e → 2Cl-
O20 + 4e → 2O-2
Атомы или ионы, которые в данной реакции присоединяют электроны являются окислителями, а которые отдают
электроны - восстановителями.