Химические реакции на основании изменения или сохранении степеней окисления атомов химических элементов, образующих реагенты и продукты реакции делят на ОВР и не ОВР.
ОВР – это реакции, в ходе которых меняются степени окисления атомов или групп атомов. Условный заряд элемента, рассчитанный исходя из условий, что все связи в соединении ионные, называется степенью окисления.
Процессы дыхания, фотосинтеза, горения, брожения, извержения вулканов, грозового разряда, образования перегноя, коррозии металлов и многие другие – все это окислительно-восстановительные реакции.
Для того, чтобы рассчитать степень окисления, нужно воспользоваться несложными правилами:
1. Степень окисления свободных атомов и атомов в простых веществах всегда равна 0.
2. Суммарная степень окисления атомов всех элементов в соединении равна 0.
Рассмотрим взаимодействие магния с кислотой. Запишите реакцию м определите степень окисления всех элементов в формулах веществ – реагентов и продуктов этой реакции: Mg +2HCl = MgCl2 + H2
Как видно из уравнения реакции, атомы двух элементов магния и водорода, изменили свои степени окисления.
Что с ними произошло?
Магний из нейтрального атома превратился в условный ион в степени окисления +2, то есть отдал 2е:
Mg<0> – 2е =Mg <+2>
Атомы или группы атомов, Отдающие электроны Окисляются. Заметили, эти названия этих процессов начинается с буквы О? Атомы заставляют контрагента электроны принимать, поэтому называются восстановителями.
Условный ион Н в степени окисления +1 превратился в нейтральный атом, то есть каждый атом водорода получил по одному электрону.
2Н<+1> +2е = Н2 <0>
Атомы или группы атомов, которые Взяли электроны Восстанавливаются. Названия этих процессов тоже начинается с одинаковой буквы. Они грабят товарищей, забирают у них электроны, заставляют окисляться, поэтому называются окислителями.
Рассмотрим интересный опыт "Бородатый гвоздь":
CuSO4 +Fe(железный гвоздь) = Fe SO4 +Cu (красивая красная борода )
Fe <0> – 2е =Fe <+2>
Cu<+2> +2е= Cu <0>
Кто-то теряет, а кто-то находит…Процесс отдачи электронов называется окислением, а принятия – восстановлением. В процессе окисления степень окисления повышается, в процессе восстановления – понижается. Эти процессы неразрывно связаны между собой.
Метод электронного баланса
В основе метода электронного баланса лежит правило: общее число электронов, которые отдаёт восстановитель, всегда равно общему числу электронов, которые присоединяет окислитель.
План составления уравнений ОВР и электронного баланса к ним
1. Записать схему реакции.
2. Определить, атомы каких элементов изменяют степень окисления.
3. Составить электронные уравнения процессов окисления и восстановления.
4. Подобрать общее делимое для отданных и принятых электронов и коэффициенты для электронных уравнений.
5. Перенести эти коэффициенты в уравнение ОВР и подобрать коэффициенты перед формулами других веществ.
Окислительно-восстановительные реакции представляют собой единство двух противоположных процессов: окисления и восстановления. В этих реакциях число электронов, отдаваемых восстановителями, равно числу электронов, присоединяемых окислителями.
HNO3 + H2S = H2SO4 + NO + H2O
Составим электронные уравнения:
N <+5> +3e = N <+2> | 8 окислитель
S <-2> — 8e = S <+6> | 3 восстановитель
Сложим два уравнения:
8N <+5> +3S <-2> = 8N <+2> + 3S <+6>
Подставим коэффициенты в молекулярное уравнение:
8HNO3 +3H2S = 3H2SO4 + 8NO + 4H2O.
HNO3 (N +5) окислитель
H2S (S -2 ) восстановитель
Как определить окислитель и восстановитель?
Важнейшие окислители (максимальная или промежуточная ст.ок.)
Сильные: F2, O2 , O3 , H2O2 , Cl2, HClO, HClO3 , H2SO4 , HNO3, NO2, Царская водка, KMnO4 , MnO2, K2Cr2O7 , CrO3, PbO2
Слабые: I2 , Br2 , SO2, HNO2, Соединения Fe<3+>
Важнейшие восстановители (минимальная или промежуточная ст.ок.).
Сильные: HI и йодиды, Щелочные и щелочноземельные металлы, Mg, Al, H2, HBr и бромиды, H2S и сульфиды, NH3 и соли аммония/ алкиламмония , PH3 , H3PO3, C, CO, Соединения Fe2+, Cr2+
Слабые: Малоактивные металлы (Pb, Cu, Ag, Hg), HCl, SO2, HNO2, Альдегиды, спирты, муравьиная кислота, щавелевая кислота, глюкоза
Как определить продукты реакции:
Степень окисления элемента в продуктах реакции зависит от условия проведения этой реакции: от силы окислителя и восстановителя, от концентрации окислителя и восстановителя, от характера среды (кислотности раствора), от температуры. Для ЕГЭ важно только влияние среды на изменение степеней окисления атомов химических элементов, например:
KMnO4- :
Кислая среда (Н+ ): Mn2+ (бесцветный раствор)
Нейтральная среда (Н2О): MnO2 (бурый осадок)
Щелочная среда (ОН- ): MnO4 2- (р-р зеленого цвета)
Н2О2
Кислая среда (Н+ ) Н2О2 + 2Н+ + 2 е = 2Н2О
Нейтральная, щелочная среды Н2О2 + 2 е = 2ОН-
29 задание ЕГЭ
Выдержка из формулировки каждого варианта 29 задания: «Из предложенного перечня выберите вещества, между которыми окислительно-восстановительная реакция протекает c какими-то условиями (например, с изменением цвета раствора. Выделение осадка или газа в ходе этой реакции не наблюдается). В ответе запишите уравнение только одной из возможных окислительно-восстановительных реакций с участием выбранных веществ. Составьте электронный баланс (запишите уравнения процессов окисления и восстановления), укажите окислитель и восстановитель.»
Примечания:
1) Если вещество растворимо в воде, то допустимо использование водного раствора этого вещества.
2) Если концентрация кислоты указана, то следует использовать кислоту указанной концентрации.
3) Если концентрация кислоты не указана, то можно использовать и разбавленную и концентрированную кислоту
Примеры заданий из ЕГЭ прошлых лет (ответы в комментариях):
1. Пероксид водорода, гидроксид железа(II), перманганат калия, дигидрофосфат магния, серная кислота, гидроксид калия.
ОВР: образуется только одна соль и вода, не выделяется газ.
2. Перманганат калия, гидроксид калия, гидрокарбонат кальция, пероксид водорода, серная кислота, йодид калия.
ОВР: образуется две соли, выделяется газ.
3. Перманганат калия, гидроксид хрома(III), хлор, сульфит аммония, бромоводород, гидроксид бария.
ОВР: образуется соль и кислота, не образуется осадок.
4. Перманганат калия, гидроксид лития, бром, сульфит аммония, хлороводород, нитрат кальция.
ОВР: образуется осадок.
5. Ацетат аммония, гидроксид натрия, перманганат натрия, соляная кислота, нитрит натрия, оксид марганца(IV).
ОВР: образуется раствор зеленого цвета, не выделяется газ.
И еще ОВР и электронный баланс помогут решить 31 задание ЕГЭ.
Посмотрите на примеры заданий из ЕГЭ прошлых лет, в них очень много ОВР:
1. Железо растворили в разбавленном растворе серной кислоты, образовавшуюся соль выделили. При взаимодействии полученной соли со щелочным раствором перманганата калия наблюдается выпадение осадка и изменение цвета раствора на зелёный. Осадок отделили и растворили в соляной кислоте. Через полученный раствор пропустили сернистый газ.
2. Оксид марганца(IV) прореагировал при нагревании с концентрированной соляной кислотой. Выделившийся газ пропустили через раствор гидроксида натрия на холоде. Полученный раствор разделили на две части. К одной части раствора прибавили раствор нитрата серебра, в результате чего выпал белый осадок. К другой части раствора прибавили раствор йодида калия, в результате чего выпал тёмно-бурый осадок.
Решите задание, проверьте себя, ответы в комментариях...
Свойства металлов и их соединений будем изучать в следующей теме.
Подписывайся на канал
Ставь лайк
Приходи ко мне учиться: WA +79059097000
Выполняй задания самостоятельно: больше заданий:
-в моем телеграмме @egehi
-на моем сайте www.egehi.ru
Можешь пройти тему ОВР по цене чашки кофе: https://oplatakursov.ru/cat2r3wf
