Типичные окислители и восстановители. Двойственность и диспропорционирование

11 заданий

Роль вещества в ОВР во многом предсказуема по степени окисления. Высшая степень окисления (равная номеру группы) означает, что элемент уже не может отдавать электроны и способен только принимать их: \(\ce{KMnO4}\) (\(\ce{Mn}\) +7), \(\ce{HNO3}\) (\(\ce{N}\) +5), \(\ce{H2SO4}\) (\(\ce{S}\) +6) — только окислители. Низшая степень окисления означает, что элемент может только отдавать электроны: \(\ce{NH3}\) (\(\ce{N}\) −3), \(\ce{H2S}\) (\(\ce{S}\) −2), \(\ce{KI}\) (\(\ce{I}\) −1), металлы (0) — только восстановители. Элемент в промежуточной степени окисления может быть и тем и другим.

Важнейшие окислители и восстановители

Типичные окислители	Типичные восстановители
\(\ce{KMnO4}\), \(\ce{K2Cr2O7}\), \(\ce{K2CrO4}\); \(\ce{HNO3}\) любой концентрации; \(\ce{H2SO4}\) концентрированная; галогены (\(\ce{F2} > \ce{Cl2} > \ce{Br2} > \ce{I2}\)); \(\ce{O2}\), \(\ce{O3}\); \(\ce{H2O2}\); \(\ce{KClO3}\), \(\ce{NaClO}\); \(\ce{PbO2}\), \(\ce{MnO2}\) (с концентрированной \(\ce{HCl}\)); ионы \(\ce{Fe^{3+}}\), \(\ce{Cu^{2+}}\), \(\ce{Ag+}\)	металлы; \(\ce{H2}\), \(\ce{C}\), \(\ce{CO}\); \(\ce{NH3}\); \(\ce{H2S}\) и сульфиды; \(\ce{SO2}\) и сульфиты; иодиды и бромиды; \(\ce{HCl}\) (концентрированная, с сильными окислителями); ионы \(\ce{Fe^{2+}}\), \(\ce{Cr^{3+}}\) (в щелочной среде), \(\ce{Sn^{2+}}\); нитриты; \(\ce{H2O2}\) (с сильными окислителями)

Типичные окислители

Типичные восстановители

\(\ce{KMnO4}\), \(\ce{K2Cr2O7}\), \(\ce{K2CrO4}\); \(\ce{HNO3}\) любой концентрации; \(\ce{H2SO4}\) концентрированная; галогены (\(\ce{F2} > \ce{Cl2} > \ce{Br2} > \ce{I2}\)); \(\ce{O2}\), \(\ce{O3}\); \(\ce{H2O2}\); \(\ce{KClO3}\), \(\ce{NaClO}\); \(\ce{PbO2}\), \(\ce{MnO2}\) (с концентрированной \(\ce{HCl}\)); ионы \(\ce{Fe^{3+}}\), \(\ce{Cu^{2+}}\), \(\ce{Ag+}\)

металлы; \(\ce{H2}\), \(\ce{C}\), \(\ce{CO}\); \(\ce{NH3}\); \(\ce{H2S}\) и сульфиды; \(\ce{SO2}\) и сульфиты; иодиды и бромиды; \(\ce{HCl}\) (концентрированная, с сильными окислителями); ионы \(\ce{Fe^{2+}}\), \(\ce{Cr^{3+}}\) (в щелочной среде), \(\ce{Sn^{2+}}\); нитриты; \(\ce{H2O2}\) (с сильными окислителями)

Силу окислителей и восстановителей можно сравнить по реакциям вытеснения. Хлор вытесняет бром и иод из их солей, бром — иод: \(\ce{Cl2 + 2KI -> 2KCl + I2}\), \(\ce{Br2 + 2NaI -> 2NaBr + I2}\). Ион \(\ce{Fe^{3+}}\) окисляет иодид, но не бромид: \(\ce{2FeCl3 + 2KI -> 2FeCl2 + I2 + 2KCl}\).

Окислительно-восстановительная двойственность

Вещества с элементом в промежуточной степени окисления проявляют окислительно-восстановительную двойственность: с сильным восстановителем они окислители, с сильным окислителем — восстановители. Пример — пероксид водорода (кислород −1):

\[ \ce{H2O2 + 2KI + H2SO4 -> I2 + K2SO4 + 2H2O} \quad (\ce{H2O2} \text{ — окислитель}) \]

\[ \ce{5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 -> 5O2 ^ + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O} \quad (\ce{H2O2} \text{ — восстановитель}) \]

Так же ведут себя \(\ce{SO2}\) и сульфиты (сера +4): с сероводородом \(\ce{SO2}\) — окислитель (\(\ce{SO2 + 2H2S -> 3S + 2H2O}\)), с бромной водой — восстановитель (\(\ce{SO2 + Br2 + 2H2O -> H2SO4 + 2HBr}\)). Двойственность проявляют также нитриты (азот +3), соединения железа(II), хрома(III), марганца(IV), иод.

Диспропорционирование

В реакциях диспропорционирования атомы одного элемента в одной степени окисления одновременно окисляются и восстанавливаются. Так ведут себя галогены, сера, фосфор и \(\ce{NO2}\) в щелочах, а также некоторые соли при нагревании:

\[ \ce{Cl2 + 2NaOH -> NaCl + NaClO + H2O} \ (\text{на холоде}); \qquad \ce{3Cl2 + 6KOH ->[t^\circ] 5KCl + KClO3 + 3H2O} \]

\[ \ce{3S + 6NaOH ->[t^\circ] 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O}; \qquad \ce{2NO2 + 2NaOH -> NaNO2 + NaNO3 + H2O} \]

\[ \ce{4KClO3 ->[t^\circ] 3KClO4 + KCl} \ (\text{без катализатора}); \qquad \ce{4P + 3NaOH + 3H2O -> PH3 ^ + 3NaH2PO2} \]

Лайфхак. Чтобы определить, может ли вещество быть окислителем и восстановителем, сравните степень окисления элемента с его высшей и низшей: высшая — только окислитель, низшая — только восстановитель, промежуточная — оба. У серы высшая +6, низшая −2; у азота +5 и −3; у хлора +7 и −1.

Ловушка ЕГЭ. Фтор — только окислитель, хотя его степень окисления в простом веществе 0: элемента более электроотрицательного нет. Кислород в \(\ce{H2O2}\) — двойственный, а в \(\ce{H2O}\) практически только восстановитель (−2 — низшая степень).

Закрепите теорию: 11 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Пройти урок arrow_forward