ОВР: правила составления реакций для ЕГЭ (задания 19, 29)

Коротко о главном

ОВР — реакции, в которых атомы меняют степень окисления (СО) за счёт перехода электронов. Окислитель принимает электроны (СО понижается), восстановитель отдаёт электроны (СО повышается). Составление уравнения ОВР сводится к трём шагам: расставить СО, найти элементы, меняющие СО, уравнять число отданных и принятых электронов методом электронного баланса, расставить коэффициенты в уравнении.

Определения и формулы/правила

Понятие	Определение
Окисление	Процесс отдачи электронов, СО повышается: $Me^0 - ne^- \rightarrow Me^{n+}$
Восстановление	Процесс присоединения электронов, СО понижается: $Э^{n+} + ne^- \rightarrow Э^0$
Окислитель	Вещество, содержащее элемент, который восстанавливается (принимает e⁻)
Восстановитель	Вещество, содержащее элемент, который окисляется (отдаёт e⁻)
Электронный баланс	Число отданных электронов = числу принятых электронов

Правила определения степени окисления:

• СО простого вещества равна 0.
• СО кислорода обычно $-2$ (в пероксидах $-1$, с фтором $+2$).
• СО водорода обычно $+1$ (в гидридах металлов $-1$).
• Сумма СО всех атомов в нейтральной молекуле равна 0, в ионе — заряду иона.
• Металлы главных подгрупп I–III групп имеют постоянную положительную СО, равную номеру группы.

Алгоритм составления ОВР (метод электронного баланса):

1. Записать формулы исходных веществ и предполагаемых продуктов.
2. Расставить степени окисления у всех элементов.
3. Найти атомы, изменившие СО — выделить окислитель и восстановитель.
4. Составить схемы полуреакций отдачи и приёма электронов.
5. Уравнять число электронов, найдя наименьшее общее кратное (НОК).
6. Полученные множители поставить как коэффициенты перед формулами окислителя и восстановителя.
7. Уравнять остальные атомы (металлы, кислотные остатки, водород, кислород) и проверить баланс по кислороду.

Правило среды в ионно-молекулярном методе (для задания 29):

Среда	Что связывает избыток кислорода/недостаток
Кислая	$H^+$ и $H_2O$
Нейтральная	$H_2O$ с обеих сторон
Щелочная	$OH^-$ и $H_2O$

Как применять

Пример 1. Метод электронного баланса

Дано: $KMnO_4 + Na_2SO_3 + H_2SO_4 \rightarrow MnSO_4 + Na_2SO_4 + K_2SO_4 + H_2O$

СО меняются: $Mn^{+7} \rightarrow Mn^{+2}$ (восстановление), $S^{+4} \rightarrow S^{+6}$ (окисление).

Баланс: $$Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2} \quad |\times 2$$ $$S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6} \quad |\times 5$$

Коэффициенты: 2 перед $KMnO_4$ и $MnSO_4$, 5 перед $Na_2SO_3$ и $Na_2SO_4$. Далее уравниваем по $K$, $S$ (кислота), $H$, $O$: $$2KMnO_4 + 5Na_2SO_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow 2MnSO_4 + 5Na_2SO_4 + K_2SO_4 + 3H_2O$$

Пример 2. Определение окислителя и восстановителя

Дано: $Cu + 4HNO_3(конц.) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O$

$Cu^0 - 2e^- \rightarrow Cu^{+2}$ — восстановитель. $N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ — окислитель, $\times 2$.

Проверка: 2 электрона отдано = 2 принято (2 атома N по 1 e⁻). Баланс сходится.

Пример 3. Реакция с органическим веществом (задание 19)

$C_2H_5OH + KMnO_4 \rightarrow$ этаналь (или кислота) + ... Здесь важно определить СО атома углерода, связанного с ОН-группой: в этаноле у этого атома СО $-1$, в продукте окисления (альдегид) — $+1$. Разница в 2 электрона указывает на переход, что позволяет подобрать окислитель и коэффициенты.

Типичные ошибки

• Неверное определение СО кислорода в пероксидах ($H_2O_2$ — СО кислорода $-1$, а не $-2$).
• Забывают, что в органических соединениях СО углерода определяется для каждого атома отдельно, а не для всей молекулы.
• Путают окислитель и восстановитель: окислитель сам восстанавливается, а не наоборот.
• Ошибка в подборе НОК электронов — вместо наименьшего общего кратного берут просто произведение чисел, что даёт неверные коэффициенты.
• Забывают проверить баланс по кислороду и водороду после расстановки коэффициентов по электронному балансу.
• В заданиях с ионно-молекулярным методом путают среду реакции и неправильно добавляют $H^+$, $OH^-$ или $H_2O$.

Где встречается на экзамене

Задание 19 проверяет умение определять окислитель, восстановитель и коэффициенты методом электронного баланса, часто с участием органических веществ. Задание 29 — это развёрнутая задача, где нужно самостоятельно составить полное уравнение ОВР с учётом среды раствора, подобрать продукты реакции и коэффициенты, а также правильно оформить схему электронного баланса как часть решения.