В мире окислительно-восстановительных реакций мы привыкли к четкому разделению ролей: есть окислитель, который забирает электроны, и есть восстановитель, который их отдает. Но что, если один и тот же элемент решает сыграть обе роли одновременно? Именно это и происходит в реакциях диспропорционирования (или самоокисления-самовосстановления).
Понимание этих реакций — ключ к решению многих "хитрых" заданий на ЕГЭ. Давайте разберемся, как их узнавать и правильно записывать.
Как узнать "в лицо"?
Главный и единственный признак реакции диспропорционирования: один и тот же элемент, находясь в промежуточной степени окисления, одновременно и повышает, и понижает ее.
Чтобы "увидеть" такую реакцию, всегда проверяйте: может ли данный элемент изменить свою степень окисления в обе стороны?
- Например, сера S⁰: может понизить до S⁻² (восстановиться) и повысить до S⁺⁴ или S⁺⁶ (окислиться). Значит, она — кандидат!
- А вот фтор F⁰: может только понизить до F⁻¹ (только окислитель). Диспропорционировать он не будет.
- Сульфат-ион SO₄²⁻ (сера S⁺⁶): Сера уже в высшей степени окисления, она может только понижать ее (только окислитель).
"Золотая классика" ЕГЭ: 4 примера, которые нужно знать наизусть
1. Галогены в щелочах (кроме фтора)
Это самый частый гость на экзамене. Продукты зависят от температуры.
- В холодном растворе щелочи: Cl₂⁰ + 2NaOH (хол.) ⟶ NaCl⁻¹ + NaCl⁺¹O + H₂O Хлор из степени окисления 0 переходит в -1 (восстановился) и +1 (окислился).
- При нагревании: 3Br₂⁰ + 6KOH (гор.) ⟶ 5KBr⁻¹ + KBr⁺⁵O₃ + 3H₂O Бром из 0 переходит в -1 (восстановился) и +5 (окислился).
2. Сера и фосфор в щелочах
Эти реакции тоже нужно выучить.
- Сера: 3S⁰ + 6KOH ⟶ 2K₂S⁻² + K₂S⁺⁴O₃ + 3H₂O. Сера из 0 переходит в -2 и +4.
- Белый фосфор (P₄): Здесь продукты нетривиальны!
P₄⁰ + 3NaOH + 3H₂O ⟶ PH₃⁻³ (фосфин) + 3NaH₂P⁺¹O₂ (гипофосфит натрия). Фосфор из 0 переходит в -3 и +1. Запомните названия продуктов, это важно.
3. Диоксид азота (NO₂) — оксид с двойным характером
Это очень частая ловушка. Диоксид азота, где азот имеет с.о. +4, при реакции с водой или щелочью ведет себя так, будто ему соответствуют сразу две кислоты: азотистая (HNO₂) и азотная (HNO₃).
- Реакция с водой (обратимая): 2N⁺⁴O₂ + H₂O ⇌ HN⁺⁵O₃ (азотная к-та) + HN⁺³O₂ (азотистая к-та). Азот из +4 переходит в +5 и +3.
- Реакция со щелочью: 2N⁺⁴O₂ + 2KOH ⟶ KN⁺⁵O₃ (нитрат) + KN⁺³O₂ (нитрит) + H₂O. Щелочь "связывает" образующиеся кислоты, поэтому реакция идет до конца.
4. Соединения в промежуточных степенях окисления
Иногда диспропорционируют не простые вещества, а ионы.
- Манганат калия (K₂MnO₄): Марганец здесь в с.о. +6, а может быть +7 и +4. В нейтральной или слабокислой среде он неустойчив. 3K₂Mn⁺⁶O₄ + 2H₂O ⟶ 2KMn⁺⁷O₄ (перманганат) + Mn⁺⁴O₂ (осадок) + 4KOH. Марганец из +6 переходит в +7 и +4.
Главный совет: Увидели в задании простое вещество (S, P₄, Cl₂, Br₂) в реакции со щелочью или оксид NO₂ — сразу проверяйте, не является ли это реакцией диспропорционирования. Знание этих "нестандартных" случаев — ваш козырь на экзамене.
А какие еще реакции диспропорционирования вызывают у вас сложности? Поделитесь своими примерами в комментариях!