Окислительно-восстановительные реакции

Задания 30 ориентированы на проверку следующих умений:

• определять степень окисления химических элементов, окислитель и восстановитель;

• прогнозировать продукты окислительно-восстановительных реакций, в том числе с учетом характера среды (кислой, щелочной, нейтральной);

• составлять уравнения окислительно-восстановительных реакций;

• составлять электронный баланс, на его основе расставлять коэффициенты в уравнениях реакций.

Шкала оценивания заданий 30 включает следующие элементы:

• выбраны вещества, и записано уравнение окислительно-восстановительной реакции – 1 балл;

• составлен электронный баланс, указаны окислитель и восстановитель – 1 балл.

Элемент 1.

Записано уравнение реакции (1 балл):

• выбраны окислитель и восстановитель;

• записаны продукты ОВР с учетом представлений об относительной устойчивости степеней окисления элементов и характера среды (кислой, нейтральной или щелочной);

• расставлены все коэффициенты (допустимо использование дробных и удвоенных коэффициентов).

Элемент 2.

Составлен электронный баланс, указаны окислитель и восстановитель – 1 балл

• При оценивании ответа экзаменуемого необходимо учитывать, что единых требований к оформлению ответа на это задание не предъявляется.

• В качестве верного ответа принимается составление как электронного, так и электронно-ионного баланса.

• Указание окислителя и восстановителя может быть сделано любыми однозначно понятными способами.

• Тем не менее, если в ответе содержатся взаимоисключающие по смыслу элементы ответа, то они не могут считаться верными.

Критерии оценивания задания 30

Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – это реакции, которые протекают с изменением степеней окисления атомов.

Степень окисления – это условный заряд атома в молекуле, вычисленный исходя из предположения, что все связи в соединении ионные (то есть электронные пары полностью смещены в сторону атомов с большей электроотрицательностью), а соединение – нейтральное. Степень окисления может быть положительной, отрицательной, нулевой и даже дробной.

Окисление – процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом. При окислении степень окисления увеличивается. Атом, молекула или ион, которые отдают электроны, называются восстановителем.

Нº2 – 2ē = 2;

Мgº - 2ē = .

Восстановление – процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом. Степень окисления при восстановлении уменьшается, а атом, молекула или ион, которые принимают электроны, называются окислителем.

Cl º2 + 2ē = 2;

+ 2ē = Znº.

Окисление и восстановление – взаимосвязанные процессы.

Число электронов, отданных окислителем в ОВР, всегда равно числу электронов, принятых восстановителем.

Важнейшие окислители и восстановители

Примеры реакций с участием HNO₃:

Примеры реакций с участием H₂SO₄ (конц.):

Примеры реакций с участием KMnO₄ и MnO₂:

2KMnO₄ + 5KNO₂ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5KNO₃ + K₂SO₄ + 3H₂O

2KMnO₄ + KNO₂ + 2KOH = 2K₂MnO₄ + KNO₃ + H₂O

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

MnO₂ обычно используют в кислой среде:

MnO₂ + 2NaBr + 2H₂SO₄ = MnSO₄ + Br₂ + Na₂SO₄ + 2H₂O

Хроматы и дихроматы чаще используют в кислой среде, восстановление протекает до соединений Cr(III):

Важно, чтобы продукты реакции были выбраны с учетом характера среды:

2K₂СrO₄ + 3Zn + 8KOH + 8H₂O = 2K₃[Cr(OH)₆] + 3K₂[Zn(OH)₄]

При использовании кислородсодержащих соединений хлора в качестве окислителей атомы галогенов восстанавливаются до устойчивой степени окисления -1:

О важнейших восстановителях и продуктах их окисления:

Cложные вещества, содержащие атом в низшей степени окисления: HI, KI, H₂S, Na₂S, NH₃, PH₃ и т.п.

Как правило образуются следующие продукты их окисления:

2I^-1 -2e → I₂

2Br^-1 -2e → Br₂

2Cl^-1 -2e → Cl₂

S^-2 -2e → S⁰ (при использовании сильных окислителей (KMnO₄, K₂CrO₇, HNO₃ допустима запись H₂SO₄, сульфатов)

NH₃ → N₂

PH₃ → PO₄^3- (H₃PO₄, K₃PO₄)

О важнейших восстановителях и продуктах их окисления:

Сложные вещества, содержащие катионы металлов, заряд которых может возрасти, например, Fe²⁺, соединения меди(I), соединения хрома(III):

2Cr(OH)₃ + 3H₂O₂ + 4КОН = 2K₂CrО₄ + 8H₂O;

6FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ = 3Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O

Сульфиты, нитриты:

KNO₂ + Br₂ +2KOH = KNO₃ + 2KBr + H₂O;

Na₂SO₃ + Cl₂ +H₂O = Na₂SO₄ + 2HCl.