Сравниваем реакции по степеням окисления
Выбирай уравнение. Цветные метки покажут, какие элементы изменяют степень окисления и почему реакция относится или не относится к ОВР.
Учебная схема: размеры, цвета и расстояния условны. Переключатели показывают объяснённые примеры, оценка здесь не выставляется.
Соединение: несколько веществ дают одно
В реакции соединения из нескольких исходных веществ образуется один вид сложного вещества. Пример — N₂ + 3H₂ → 2NH₃. Коэффициент 2 не превращает аммиак в два разных продукта: он показывает количество частиц одного вещества.
- Несколько реагентов
N₂ и H₂
- Перегруппировка атомов
Сохраняются N и H
- Один продукт
NH₃ — аммиак
Реагентами могут быть и сложные вещества. CaO + H₂O → Ca(OH)₂ — тоже соединение. Для определения типа считают виды веществ и рассматривают их состав, а не просто количество атомов или коэффициентов. При разложении из одного вещества получают несколько: CaCO₃ → CaO + CO₂ при нагревании. При замещении простое вещество изменяет состав сложного: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂. Коэффициенты уравнивают атомы, но не меняют выбранный тип.
При соединении получается один вид сложного вещества. Коэффициенты перед формулами не равны числу видов веществ.
Обмен: сложные вещества обмениваются частями
При обмене два сложных вещества образуют два новых сложных вещества. В HCl + NaOH → NaCl + H₂O металл соединяется с кислотным остатком, а водород кислоты — с гидроксогруппой. Это нейтрализация, относящаяся к обмену.
| Реакция | Что образуется | Почему идёт |
|---|---|---|
| HCl + NaOH | NaCl + H₂O | Вода |
| AgNO₃ + NaCl | AgCl↓ + NaNO₃ | Нерастворимый осадок |
| NaCl + KNO₃ в воде | Все ионы остаются в растворе | Нет движущего результата обмена |
Для обмена в растворе нужен результат, делающий превращение возможным: образование осадка, газа или слабодиссоциирующего вещества, например воды. Одной перестановки символов недостаточно: смешивание растворов NaCl и KNO₃ не даёт такого результата. По тепловому эффекту различают экзо- и эндотермические реакции, по направлению — обратимые и необратимые в данных условиях. Гомогенная реакция идёт в одной фазе, гетерогенная — с участием границы фаз; это независимые признаки.
Обмен происходит между сложными веществами. В растворе проверяют образование осадка, газа или воды.
Горение магния
Горение магния сопровождается ярким светом и образованием оксида магния.
Alvy16 · Wikimedia Commons · CC BY 4.0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Кристаллы сульфата меди
Синие кристаллы медного купороса — сульфата меди(II) с кристаллизационной водой CuSO₄·5H₂O.
Crystal Titan · Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Признак окислительно-восстановительной реакции
В ОВР изменяются степени окисления элементов. Для Fe + CuCl₂ → FeCl₂ + Cu железо меняет 0 на +2, медь +2 на 0, хлор остаётся −1. Изменения у двух элементов позволяют выделить передачу электронов.
| Элемент | До | После | Процесс |
|---|---|---|---|
| Fe | 0 | +2 | Окисление |
| Cu | +2 | 0 | Восстановление |
| Cl | −1 | −1 | Не меняется |
Внешний признак, например осадок или газ, сам по себе не определяет ОВР. Нужно сравнить степени окисления до и после. Один и тот же наблюдаемый эффект возможен в реакциях разных типов.
ОВР распознают по изменению степеней окисления. Внешние признаки реакции не заменяют электронный анализ.
Баланс для получения NO: двадцать электронов
Рассмотрим каталитическое окисление аммиака до NO. Азот меняет степень окисления с −3 до +2, то есть отдаёт пять электронов на атом. В молекуле O₂ два атома кислорода переходят от 0 к −2, поэтому одна молекула принимает четыре электрона.
Электронный баланс до расстановки остальных коэффициентов
NH₃ + O₂ → NO + H₂O
Получаем 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O. Для такого продукта указаны платиновый катализатор и нагревание.
Наименьшее общее кратное 5 и 4 равно 20: нужны четыре атома N и пять молекул O₂. Получаем 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O. Проверяем N: 4 и 4, H: 12 и 12, O: 10 и 10. Условия — платиновый катализатор и нагревание; при обычном горении NH₃ без такого катализатора типичный продукт азота — N₂.
Подробности: понятия и примеры
- 1. Изменение N
−3 → +2: отдаёт 5e⁻
- 2. Изменение O₂
0 → −2: принимает 4e⁻ на молекулу
- 3. Уравнивание
4 × 5 = 5 × 4 = 20e⁻
- 4. Полное уравнение
4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O
Электронный баланс требует равенства отданных и принятых электронов. После подбора коэффициентов проверяют все атомы и условия образования продукта.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 11 класс», § 18. Материал переработан и дополнен разъяснениями; источник: 11 класс. Химия — § 18. Классификация и общие характеристики.pdf. Указаны условия реакций, единицы величин и границы применимости моделей. Числовые примеры решены по шагам.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
OpenStax: Chemistry 2e