Задание 29: Окислительно-восстановительные реакции

Типичная формулировка: «Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции по схеме... Определите окислитель и восстановитель». Дана схема реакции — обычно с указанием исходных веществ и части продуктов, иногда без коэффициентов и без всех продуктов (их нужно определить самостоятельно, опираясь на среду реакции — кислую, нейтральную или щелочную).

Задание оценивается в 2 балла. Баллы распределяются так:

• 1 балл — правильно составлен электронный баланс (указаны процессы окисления и восстановления, определены окислитель и восстановитель); …

• Степень окисления — условный заряд атома в соединении, если считать, что все связи ионные. Для простых веществ степень окисления равна нулю.
• Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна 0, в ионе — равна заряду иона.
• Типичные значения: кислород чаще всего $-2$ (кроме пероксидов, где $-1$, и соединений со фтором); водород чаще всего $+1$ (кроме гидридов металлов, где $-1$); щелочные металлы всегда $+1$, щелочноземельные — $+2$.
• Окислитель — вещество, содержащее атом, который принимает электроны и понижает степень окисления (сам восстанавливается).
• Восстановитель — вещество, содержащее атом, который отдаёт электроны и повышает степень окисления (сам окисляется).
• Процесс окисления: $\text{Э}^{n} - m\bar e \rightarrow \text{Э}^{n+m}$.
• Процесс восстановления: $\text{Э}^{n} + m\bar e \rightarrow \text{Э}^{n-m}$.
• Число отданных электронов при окислении всегда равно числу принятых при восстановлении — закон сохранения заряда в электронном балансе.
• Сильные окислители: $KMnO_4$, $K_2Cr_2O_7$, $HNO_3$ (разб. и конц.), концентрированная $H_2SO_4$, $Cl_2$, $O_2$, $H_2O_2$.
• Сильные восстановители: металлы в свободном виде, $H_2S$, $SO_2$, соли сернистой кислоты, галогениды в низшей степени окисления, $NH_3$.
• Продукты восстановления перманганата калия зависят от среды: в кислой — соль марганца(II), в нейтральной — оксид марганца(IV) $MnO_2$, в щелочной — манганат $K_2MnO_4$.
• Продукт восстановления дихромата калия в кислой среде — соль хрома(III).

1. Расставить степени окисления у всех атомов в левой и правой частях схемы реакции.
2. Найти атомы, у которых степень окисления изменилась — это и есть окислитель и восстановитель.
3. Составить электронные полуреакции: отдельно процесс отдачи электронов (окисление) и процесс приёма электронов (восстановление).
4. Найти наименьшее общее кратное числа отданных и принятых электронов, определить дополнительные множители для каждой полуреакции.
5. Перенести полученные коэффициенты как коэффициенты перед формулами окислителя и восстановителя (и соответствующих продуктов) в уравнение реакции.
6. Уравнять оставшиеся элементы — сначала металлы, не участвующие в ОВР, затем кислотные остатки, в последнюю очередь — водород и кислород, проверив баланс через подсчёт атомов кислорода в обеих частях. …