Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ

Повышениестепени окисления элемента в ходе реакции, отвечающее потереэлектронов атомами этого элемента, называют окислением: S ^-II– 6е ^-= S ^IV. В данном примере S ^-IIокисляется до S ^IV.

Понижениестепени окисления элемента в ходе реакции, отвечающее присоединению электронов атомами этого элемента, называется восстановлением: O ⁰+ 2е ^-= О ^-II. В данном примере О ⁰восстанавливается до O ^-II.

Вещество, частицы которого содержат окисляющиеся атомы, выполняет в реакции функцию восстановителя.В данном примере восстановитель – сероводород H ₂S.

Вещество, частицы которого содержат восстанавливающиеся атомы, выполняет в реакции функцию окислителя.В данном примере окислитель – молекулярный кислород O ₂.

Вещества, являющиеся окислителями или восстановителями во многих реакциях, называются типичными (сильными).

Многие вещества могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. К таким веществам принадлежат соединения, содержащие элементы в промежуточной (для них) степени окисления:

Окислительно-восстановительные свойства веществ связаны с положением элементов в Периодической системе Д. И. Менделеева. Простые вещества – неметаллы обладают б'oльшими окислительнымисвойствами, а металлы – б'oльшими восстановительнымисвойствами (O ₂, Cl ₂– окислители; Na, Ва, Al и Zn – восстановители).

В каждой группе Периодической системы элемент с большимпорядковым номером будет обладать и б'oльшими восстановительнымисвойствами в своей группе, а элемент с меньшимпорядковым номером – б'oльшими окислительнымисвойствами. Так, кальций Са – более сильный восстановитель, чем магний Mg, молекулярный хлор Cl ₂– более сильный окислитель, чем иод I ₂.

Соединения, содержащие атомы элементов в низкой степени окисления, будут восстановителями за счет этих атомов, например: NH ₃– восстановитель за счет азота (-III), H ₂S – за счет серы (-II), KI – за счет иода (-I) и т. д.

Соединения, включающие атомы элементов в высокойстепени окисления, будут окислителями, например: HNO ₃– окислитель за счет азота (+V), КMnO ₄– за счет марганца (+VII), К ₂Cr ₂O ₇– за счет хрома (+VI) и т. д.

14.2. Подбор коэффициентов методом электронного баланса

Метод состоит из нескольких этапов.

1. Записывают схемуреакции; находят элементы, повышающие и понижающие свои степени окисления, и выписывают их отдельно:

2. Составляют уравнения полуреакцийокисления и восстановления:

3. Подбирают дополнительные множители(справа за чертой) для уравнений полуреакций так, чтобы число электронов, отданных восстановителем, стало равным числу электронов, принятых окислителем:

4. Проставляют найденные множителив качестве коэффициентовв схему реакции:

5. Проводят проверку по элементу, который не менял свою степень окисления (чаще всего – кислород):

Примеры:

а)

( коэффициентперед СO ₂подбирается поэлементно и в последнюю очередь, проверка – по кислороду);

б)

в)

(простые вещества– здесь N ₂– пишут в уравнениях полуреакций в молекулярном виде);

г)

(реакция внутримолекулярногоокисления-восстановления, расчет ведут на число атомов в формульной единице реагента – 2N ^-IIIи 2Cr ^VI);

д)

e)

(реакция дисмутации,коэффициенты ставят сначала в правую часть уравнения);

ж)

( коэффициентперед К ₂MnO ₄находят суммированием числа атомов Mn ^VIв правой части обоих уравнений полуреакций);

з)

(реакция конмутации,коэффициенты ставят сначала в левую часть уравнения);

и)

к)

(в FeS ₂окисляются атомы Fe ^IIFe ^IIIи S ^-I -> S ^IV, расчет ведут на число этих атомов в формульной единице реагента и суммируют число отданных электронов);

л)

(в реагенте одновременно окисляются атомы первого слева и восстанавливаются атомы второго слева элементов: Fe ^II -> Fe ^IIIи N ^V-> N ^IV, расчет ведут на число этих атомов в формуле реагента и алгебраически суммируют число электронов);

м)

(коэффициент для HNO ₃находят суммированием числа атомов N в правой части уравнения);

н)

(в раствореZn – восстановитель, H ₂O – окислитель; в молекуле воды восстанавливается один атом водорода из двух: Н ^IОН – Н ⁰);

(в расплавевосстанавливается атом водорода из гидроксид-иона [ОН ^I] ^- -> Н ⁰).

14.3. Ряд напряжений металлов

В ряду напряжений металлов стрелка отвечает уменьшению восстановительной способности металлов и увеличению окислительной способности их катионов в водном растворе (кислотная среда):

Ряд напряжений позволяет установить:

1) будет ли протекать реакция между металлом и водой; металлы, стоящие в ряду левее Mg, т. е. Li, К, Ва, Са и Na, реагируют с водой по уравнениям: