Окислительно-восстановительные реакции (памятка для учителей).

1. Степень окисления элемента - это условный заряд, который приобрел бы атом в соединении, если бы полностью отдал свои электроны или полностью присоединил чужие.

Элементы с постоянными степенями окисления:

1) элементы в соединениях с положительными степенями окисления (металлы):

                                                          +1       +1     +1      +1      +1      +1

- элементы І группы - Li,  Na,  K,  Rb,  Cs,  Fr

                                               +2       +2        +2      +2     +2       +2       +2

- элементы ІІ группы – Be,  Mg,  Ca,  Sr,  Ba,  Ra,  Zn

                                                           +3

- элемент ІІІ группы -  Al

2) элементы в простых веществах с постоянной степенью окисления 0:

   0         0        0        0        0        0         0        0         0           0         0

Na,  Ca,  Al,  Fe,  H₂,  N₂,  O₂,  F₂,  Cl₂,  Br₂,  J₂

3) элемент в соединениях с отрицательной степенью окисления (неметалл):

                     -1

- фтор F

Остальные элементы имеют переменные степени окисления.

Атомы водорода проявляют степени окисления +1 в соединениях с неметаллами (основания, кислоты, органические вещества) и -1 в гидридах металлов (NaH, CaH₂, AlH₃).

Атомы кислорода проявляют степени окисления -2 в соединениях с неметаллами (оксиды, основания, кислоты, соли), -1 в пероксидах (H₂O₂,  Na₂O₂,  K₂O₂) и только в одном соединении +2 (OF₂).

В целом молекула электронейтральна, поэтому алгебраическая сумма степеней окисления равна нулю.

2. Изменение степеней окисления, восстановители и окислители.

Восстановители - атомы, молекулы или ионы, которые отдают электроны.

  0                 +n                           0                         +1                          0                        +5                      -3                +5

Э – nё = Э                   H₂ – 2ё = 2Н                    N₂ - 10ё = 2N                N – 8ё  = N

Только восстановителем может быть элемент, находящийся в своей низшей степени окисления -3, -2 или -1(он способен только отдавать электроны).

Окислители - атомы, молекулы или ионы, которые принимают электроны.

 0                   -n                               0                        -3                             0                         -2                            0                        -1                      

Э + nё = Э                             N₂ + 6ё = 2N                  O₂ + 4ё = 2O                  F₂ + 2ё = 2F

  0                          -1                      0                          -1                             0                       -1                            +5                       0                            

Сl₂ + 2ё = 2Cl             Br₂ + 2ё = 2Br                 J₂ + 2ё = 2J                  2N + 10ё = N₂              

                              +6                    0                               +5                   -3                                +6                   -2

                     S + 6ё = S                     N + 8ё = N                      S + 8ё = S

Только окислителем может быть элемент, находящийся в своей высшей степени окисления +7, +6, +5 или +4 (он способен только принимать электроны).

Окислители- восстановители - атомы, молекулы или ионы, которые в зависимости от условий реакции либо отдают свои, либо принимают чужие электроны. Элементы в промежуточных положительных степенях окисления N (+3),  S (+4),  Cl (+1, +3, +5), попадая в среду с сильным окислителем, ведут себя как восстановители. А в восстановительной среде они ведут себя как окислители.

3. Окислительно-восстановительные реакции.

1 уравнение ОВР.

                     0           +3    -1              +2   -1           0         

          3Mg + 2FeCl₃ = 3MgCl₂ + 2Fe

   0                       +2

Mg – 2ё = Mg                           3      восстановитель (реакция окисления)

 +3                     0  

Fe + 3ё = Fe                             2      окислитель (реакция восстановления)           

- Расставляем коэффициенты в уравнение ОВР, уравниваем количество атомов до и после реакции, получаем уравнение ОВР.

- Указываем восстановитель и окислитель, процессы (реакции) окисления и восстановления.   

2 уравнение ОВР* (можно потренировать реакции с образованием различных продуктов).  Активные металлы Mg,  Ca,  Zn, Al с азотной кислотой в зависимости от концентрации кислоты (от 80% до 2%) образуют соответствующую соль, вещество (NO₂,  N₂O₃,  NO,  N₂O,  N₂,  NH₃  или NH₄NO₃) и воду.

      0                   +5               +2                       0

5Mg + 12HNO₃ = 5Mg(NO₃)₂ + N₂ + 6H₂O

   0                       +2

Mg – 2ё = Mg                           5      восстановитель (реакция окисления)

   +5                       0  

 2N + 10ё = N₂                               2      окислитель (реакция восстановления)

3 уравнение ОВР.  Перманганат калия KMnO₄ является очень сильным и наиболее часто используемым окислителем. Состав продуктов реакции зависит от среды:

а) в кислой среде атом марганца восстанавливается до Mn (II), 

б) в щелочной среде атом марганца восстанавливается до манганата калия K₂MnO₄,

в) в нейтральной или слабощелочной среде он восстанавливается до оксида марганца (IV)  MnO₂ .

       +7                +2                                     +4

2KMnO₄ + 3MnSO₄ + 2H₂O = 5MnO₂ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄

  +7                       +4

Mn + 3ё = Mn                           2      окислитель (реакция восстановления)

   +2                       +4  

 Mn + 2ё = Mn                                                       3      восстановитель (реакция окисления)

4 уравнение ОВР. Задание с Крымского республиканского тура олимпиады 2014 года для 9-х классов.

        +7                       -1           +2                                       0

2KMnO₄ + 16HCl = 2MnCl₂ + 2KCl + 5Cl₂ + 8H₂O

  +7                       +2

Mn + 5ё = Mn                           2      окислитель (реакция восстановления)

   -1                   0  

2Cl - 2ё = Cl₂                             5      восстановитель (реакция окисления)

 5 уравнение ОВР.  Пероксиды в присутствии сильных окислителей проявляют восстановительные свойства.

                       +7                         -1                                        +2                                           0

2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 5O₂ + 8H₂O

  +7                       +2

Mn + 5ё = Mn                           2      окислитель (реакция восстановления)

   -1                  0  

2O - 2ё = O₂                             5      восстановитель (реакция окисления)

6 уравнение ОВР. Составление уравнения реакции, если в реакции принимает участие 2 окислителя или восстановителя.

                  +2  -1               0             +3   -2           +4 -2

           4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂                     

  -1                       +4

2S -  10ё = 2S                           4      восстановитель (реакция окисления)

 +2                     +3  

Fe  -  1ё = Fe                             4      восстановитель (реакция окисления)

 0                         -2  

O₂ + 4ё = 2O     11    окислитель (реакция восстановления)

7 уравнение ОВР. Задание с Крымского республиканского тура олимпиады 2014 года для 9-х классов. Составление уравнения реакции, если в реакции принимает участие 2 окислителя или восстановителя.

          +2  -2                +5               +3                                                       +2               +6

3CuFeS₂ + 32HNO₃ = 3Fe(NO₃)₃ + 3Cu(NO₃)₂ + 17NO + 6H₂SO₄ + 10H₂O

  -2                       +6

2S -  16ё = 2S                           3      восстановитель (реакция окисления)

 +2                     +3  

Fe  -  1ё = Fe                             3      восстановитель (реакция окисления)

 +5                  +2                       

N + 3ё = N       17    окислитель (реакция восстановления)