Хімія · Неорганічна хімія
Окисно-відновні реакції: окисник, відновник, метод електронного балансу
Окисно-відновна реакція — це реакція, під час якої змінюються ступені окиснення елементів, тобто електрони переходять від відновника до окисника. Коефіцієнти в таких рівняннях добирають методом електронного балансу: число електронів, відданих відновником, дорівнює числу електронів, приєднаних окисником.
Авторський матеріал Тями · оновлено
Окиснення, відновлення, окисник, відновник
| Процес | Електрони | Ступінь окиснення | Речовина |
|---|---|---|---|
| окиснення | віддає | зростає | відновник (сам окиснюється) |
| відновлення | приєднує | знижується | окисник (сам відновлюється) |
Окисник відновлюється, а відновник окиснюється — не навпаки.
Елемент у найвищому ступені окиснення може бути лише окисником (Mn⁺⁷ у KMnO₄, N⁺⁵ у HNO₃), у найнижчому — лише відновником (S⁻² у H₂S, N⁻³ в NH₃), у проміжному — і тим, і тим (S⁺⁴ у SO₂, Fe⁺² у FeSO₄). Типові окисники: O₂, галогени, KMnO₄, K₂Cr₂O₇, HNO₃, концентрована H₂SO₄. Типові відновники: метали, H₂, C, CO, H₂S, NH₃, йодид-іони I⁻.
За типом розрізняють міжмолекулярні реакції (окисник і відновник — різні речовини: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑), внутрішньомолекулярні (обидва елементи в одній речовині: 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂↑) і реакції диспропорціонування, коли той самий елемент і окиснюється, і відновлюється (Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O).
Алгоритм електронного балансу
- Запиши схему реакції й простав ступені окиснення над усіма елементами.
- Знайди елементи, що змінили ступінь окиснення, і склади електронні рівняння: скільки електронів віддає чи приєднує атом (або група атомів із заданим індексом).
- Знайди найменше спільне кратне чисел електронів і множники для кожного рівняння.
- Перенеси множники як коефіцієнти до формул окисника, відновника й продуктів.
- Урівняй решту елементів, а наприкінці перевір баланс за Оксигеном.
Розібрані приклади
Спробуй розв’язати сам, а потім відкрий розв’язання. Це авторські приклади, а не завдання з тренувань.
Приклад 1
Урівняйте реакцію Zn + HCl → ZnCl₂ + H₂ і вкажіть окисник та відновник.
Показати розв’язанняСховати розв’язання
- Ступені окиснення: Zn⁰ → Zn⁺², H⁺ → H⁰.
- Zn⁰ − 2e⁻ → Zn⁺² (відновник); 2H⁺ + 2e⁻ → H₂⁰ (окисник).
- Числа електронів однакові, тож множники 1 і 1. Перед HCl ставимо 2, щоб урівняти Хлор.
Відповідь: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑; Zn — відновник, H⁺ (HCl) — окисник.
Приклад 2
Урівняйте реакцію Al + O₂ → Al₂O₃ методом електронного балансу.
Показати розв’язанняСховати розв’язання
- Al⁰ − 3e⁻ → Al⁺³ (відновник); O₂⁰ + 4e⁻ → 2O⁻² (окисник).
- Найменше спільне кратне 3 і 4 дорівнює 12: множник 4 для алюмінію й 3 для кисню.
- Отримуємо 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃.
- Перевірка: Al — 4 = 2 · 2; O — 6 = 2 · 3.
Відповідь: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃.
Приклад 3
Урівняйте реакцію Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂.
Типові помилки
- Плутати окисник і відновник: окисник приєднує електрони й сам відновлюється.
- Не враховувати індекс: у Fe₂O₃ два атоми Феруму приєднують електрони разом.
- Вважати, що вся HNO₃ у реакції з міддю — окисник: частина кислоти лише утворює сіль Cu(NO₃)₂.
- Вважати, що реакція обміну (наприклад, NaOH + HCl) — окисно-відновна: там ступені окиснення не змінюються.
- Не перевіряти баланс за Оксигеном наприкінці.