Урок 05. Окислительно-восстановительные реакции

Научиться находить степени окисления, замечать перенос электронов, различать окисление и восстановление, называть окислитель и восстановитель и составлять простой электронный баланс.

Понадобятся тетрадь, ручка и периодическая таблица. Все задания выполняем на бумаге или в заметке, без самостоятельных химических опытов. Автономный веб-тренажёр находится в папке Химия/Тренажёры/Окислительно-восстановительные реакции основного учебного проекта.

Все уроки · Перейти к заданиям

Материалы к уроку

Степень окисления

Степень окисления — условный заряд атома, если считать все связи ионными. Для первого знакомства используем пять правил:

  1. У элемента в простом веществе степень окисления 0: , , .
  2. У кислорода в обычных оксидах и большинстве соединений она равна .
  3. У водорода в соединениях с неметаллами она обычно равна .
  4. У Na она , у Mg и Ca — , у Al — .
  5. Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральном веществе равна 0.

Как найти неизвестную степень окисления

Действуй в четыре шага:

  1. Подпиши известные степени окисления.
  2. Умножь степень окисления каждого элемента на число его атомов — индекс в формуле.
  3. Сложи полученные числа. В нейтральной молекуле их сумма должна быть равна 0.
  4. Найди неизвестное число и обязательно сделай проверку.

Пример 1.

  • У серы один атом, поэтому её неизвестная степень окисления входит в сумму как .
  • У кислорода обычно степень окисления .
  • Индекс 2 в формуле означает два атома кислорода, поэтому их общий вклад: .
  • Молекула нейтральна, значит, сумма равна 0:

Проверка: . Значит, у серы в степень окисления .

Пример 2.

У водорода в соединении с неметаллом степень окисления . Атомов водорода три, поэтому их общий вклад равен :

Проверка: . У азота в степень окисления .

Пример 3.

У калия степень окисления , а четыре атома кислорода дают . Неизвестна степень окисления марганца:

Проверка: . У марганца в степень окисления .

Важная граница модели

Степень окисления — расчётная величина. Она не означает, что каждый атом в любом веществе существует как отдельный ион.

Окисление и восстановление

ОВР — реакция, в которой изменяются степени окисления элементов.

  • Окисление: частица отдаёт электроны, степень окисления повышается.
  • Восстановление: частица принимает электроны, степень окисления понижается.
  • Восстановитель отдаёт электроны и сам окисляется.
  • Окислитель принимает электроны и сам восстанавливается.

Короткая опора

Отдал электроны → окислился → восстановитель. Принял электроны → восстановился → окислитель.

Число отданных электронов всегда равно числу принятых.

Разобранный пример

В медь имеет , а в простом веществе — 0. Медь принимает 2 электрона и восстанавливается:

Водород меняет степень окисления с 0 в до в воде. Молекула водорода отдаёт 2 электрона и окисляется:

содержит окислитель, а является восстановителем. Отдано и принято по 2 электрона, поэтому уравнение уже уравнено.

Электронный баланс

Нужно уравнять:

  1. Изменения: , .
  2. Электроны: Al отдаёт 3e⁻, Cu принимает 2e⁻.
  3. Наименьшее общее кратное 3 и 2 равно 6: для Al нужен множитель 2, для Cu — 3.
  4. Переносим множители в уравнение и проверяем атомы:

Меняются только коэффициенты. Индексы внутри формул сохраняются.

Как проверить, является ли реакция ОВР

В реакции железо меняет степень окисления , а медь . Это ОВР.

В реакции степени окисления не меняются. Это не ОВР.

Классификация по составу и признак ОВР отвечают на разные вопросы. Реакция может одновременно быть замещением и ОВР.

Наглядная схема

flowchart TD
    A["Поставить степени<br/>окисления"] --> B{"Есть изменения?"}
    B -->|"нет"| C["Не ОВР"]
    B -->|"да"| D["Степень выросла<br/>отдал e⁻"]
    B -->|"да"| E["Степень снизилась<br/>принял e⁻"]
    D --> F["Окисление<br/>восстановитель"]
    E --> G["Восстановление<br/>окислитель"]
    F --> H["Уравнять<br/>отданные и принятые e⁻"]
    G --> H
    H --> I["Поставить коэффициенты<br/>и проверить атомы"]
    classDef focus fill:#fff3bf,stroke:#e67700,color:#212529;
    classDef transfer fill:#d0ebff,stroke:#1971c2,color:#212529;
    class D,E,F,G transfer;
    class H,I focus;

Тренировка по шагам

Работай сверху вниз. Сначала запиши собственный ответ, затем открой разбор непосредственно под заданием. Исправление пиши ниже первой попытки, не стирая её.

Шаг 1. Степени окисления в простых веществах

Назови степени окисления элементов в , и .

Ответ ученика

Шаг 2. Найди неизвестную степень окисления

Найди степень окисления серы в .

Ответ ученика

Шаг 3. Узнай ОВР

Какая реакция является ОВР и почему?

Ответ ученика

Шаг 4. Окисление и восстановление

В реакции укажи, что окисляется и что восстанавливается.

Ответ ученика

Шаг 5. Назови окислитель и восстановитель

В реакции назови окислитель и восстановитель.

Ответ ученика

Шаг 6. Уравняй электроны

Для переходов и подбери множители, чтобы число электронов совпало.

Ответ ученика

Шаг 7. Закончи электронный баланс

Расставь коэффициенты: .

Ответ ученика

Шаг 8. Итог урока

Закончи фразы: «Восстановитель … электроны и сам … . Окислитель … электроны и сам …».

Ответ ученика

Вопросы ученика

Предыдущий урок