Окисление и восстановление

10 терминов · 12 заданий

В теме 1.3 мы научились находить степени окисления, а в теме 5.1 выделили реакции, в которых они меняются. Теперь разберёмся, что при этом происходит. Окислительно-восстановительные реакции — самые важные в природе и технике: это горение, дыхание, фотосинтез, ржавление, получение металлов, работа батареек. На них построены задания 15 и 20 ОГЭ.

Окислительно-восстановительная реакция

Окислительно-восстановительная реакция — это реакция, в которой электроны переходят от одних атомов к другим, и поэтому меняются степени окисления. Опустим цинковую пластинку в раствор сульфата меди(II): она покроется медью. Расставим степени окисления:

\[ \ce{\overset{0}{Zn} + \overset{+2}{Cu}SO4 -> \overset{+2}{Zn}SO4 + \overset{0}{Cu}} \]

Каждый атом цинка отдал два электрона и стал ионом \(\ce{Zn^{2+}}\), а каждый ион меди \(\ce{Cu^{2+}}\) принял два электрона и стал атомом меди. Сульфат-ион не изменился.

Окисление и восстановление

Отдачу и присоединение электронов называют по-разному. Окисление — это процесс отдачи электронов атомом, степень окисления при этом повышается: \(\ce{Zn^0 - 2e- -> Zn^{+2}}\). Восстановление — процесс присоединения электронов, степень окисления понижается: \(\ce{Cu^{+2} + 2e- -> Cu^0}\). Эти процессы всегда идут одновременно: электроны не могут исчезнуть, и сколько их отдал один атом, столько же принял другой.

Из истории. Слова «окисление» и «восстановление» старше электронной теории. Окислением сначала называли только соединение с кислородом, как при горении, а восстановлением — возвращение металла из его «извести», то есть оксида, в первоначальное состояние. Лишь в начале XX века стало ясно, что суть обоих процессов — переход электронов; в 1914 году это объяснение последовательно развил русский химик Лев Владимирович Писаржевский.

Окислитель и восстановитель

Окислитель — это вещество (атом, ион), которое принимает электроны; в ходе реакции оно само восстанавливается. Восстановитель — вещество, которое отдаёт электроны; в ходе реакции оно само окисляется. В реакции цинка с сульфатом меди(II) восстановитель — цинк, окислитель — сульфат меди(II), а точнее ион \(\ce{Cu^{2+}}\).

Лайфхак. Запомните две короткие фразы. «Восстановитель отдаёт электроны и окисляется». «Окислитель принимает электроны и восстанавливается». Названия процесса и вещества «перекрещиваются»: восстановитель сам окисляется, окислитель сам восстанавливается.

Степень окисления подсказывает свойства

Способность атома отдавать или принимать электроны зависит от его степени окисления (тема 1.3). Элемент в высшей степени окисления уже отдал все внешние электроны и может только принимать их, то есть проявляет только окислительные свойства: азот в \(\ce{HNO3}\) (+5), сера в \(\ce{H2SO4}\) (+6), марганец в \(\ce{KMnO4}\) (+7). Элемент в низшей степени окисления может только отдавать электроны и проявляет только восстановительные свойства: сера в \(\ce{H2S}\) (−2), азот в \(\ce{NH3}\) (−3), хлор в \(\ce{HCl}\) (−1), а также все металлы. Элемент в промежуточной степени окисления может и принимать, и отдавать электроны: сера в \(\ce{SO2}\) (+4) и в простом веществе (0), кислород в пероксиде водорода (−1), железо в соединениях железа(II).

Важнейшие окислители и восстановители

Кислород как окислитель — самый распространённый в природе: он окисляет почти все простые вещества и многие сложные, а сам восстанавливается до степени окисления −2. Горение, дыхание, гниение, ржавление — всё это окисление кислородом. Сильные окислители также галогены, азотная кислота, концентрированная серная кислота и перманганат калия.

Металлы в ОВР всегда восстановители: их атомы только отдают электроны, переходя из степени окисления 0 в положительную. Восстановителями служат также водород, углерод, угарный газ, сероводород и аммиак; ими восстанавливают металлы из оксидов (тема 4.3).

Ловушка ОГЭ. Не путайте окислитель с процессом окисления. Если степень окисления атома повышается, идёт окисление, а сам атом — восстановитель. Если понижается — восстановление, а атом — окислитель.

Разбор задания ОГЭ. Задание 15. Установите соответствие между схемой процесса и названием этого процесса: А) \(\ce{S^{+6} -> S^{+4}}\); Б) \(\ce{Fe^{+2} -> Fe^{+3}}\); В) \(\ce{N^{-3} -> N^0}\). Название процесса: 1) окисление; 2) восстановление.

Решение. В схеме А степень окисления понижается с +6 до +4: сера принимает 2 электрона — это восстановление. В схеме Б степень окисления повышается с +2 до +3: железо отдаёт электрон — окисление. В схеме В степень окисления повышается с −3 до 0 — окисление.

Ответ: 211.

Закрепите теорию: 10 терминов и 12 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Пройти урок arrow_forward