Типы окислительно-восстановительных реакций

Выделяют три типа окислительно-восстановительных реакций.

Чаще всего встречаются реакции межмолекулярного окисления – восстановления. В этом случае атом-окислитель и атом-восстановитель входят в состав разных веществ. Например, в реакции взаимодействия меди с концентрированной серной кислотой

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

окислителем является серная кислота (за счет S⁺⁶), а восстановителем – медь:

S⁺⁶ +2 ē → S⁺⁴

Cu⁰ – 2 ē → Cu²⁺.

В реакциях внутримолекулярного окисления – восстановления атом-окислитель и атом-восстановитель входят в состав молекулы одного и того же вещества. К этому типу относится, например, реакция разложения дихромата аммония

(NH₄)₂Cr₂O₇ = N₂ + Cr₂O₃ + 4H₂O,

в которой восстановителем является атом азота, а окислителем – атом хрома, до начала реакции находившиеся в составе одного вещества:

Cr⁺⁶ +3 ē → Cr⁺³

2N^-3 – 6 ē → .

В реакциях диспропорционирования (или самоокисления–самовосстановления) в роли окислителя и восстановителя выступают атомы одного и того же элемента, находившиеся до начала реакции в одной степени окисления. Например, при взаимодействии Cl₂ с холодным раствором гидроксида калия один из атомов хлора выступает в роли окислителя, понижая свою степень окисления, а другой атом хлора является восстановителем, повышая свою степень окисления:

+ 2KOH = KCl^-1 + KCl⁺¹O + H₂O

Cl⁰+ ē → Cl^-1

Cl⁰– ē → Cl⁺¹

Реакции диспропорционирования являются частным случаем внутримолекулярных окислительно-восстановительных реакций.

Понимание того, к какому типу окислительно-восстановительных реакций относится тот или иной процесс, помогает более успешно справиться с заданиями различного уровня сложности.

Пример 2.

Установите соответствие между схемой реакции и изменением степени окисления восстановителя в ней.

	СХЕМА РЕАКЦИИ		ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЯ
А)	KClO₄ ® KCl + O₂	1)	Cl⁺⁷ ® Cl^–1
Б)	KClO₃ ® KCl + KClO₄	2)	O^–2 ® O⁰
В)	KClO₃ ® KCl + O₂	3)	Cl⁺⁵ ® Cl^–1
Г)	KClO ® KCl + KClO₃	4)	Cl⁺¹ ® Cl^–1
		5)	Cl⁺¹ ® Cl⁺⁵
		6)	Сl⁺⁵ ® Cl⁺⁷

Схемы предложенных к рассмотрению реакций выглядят несколько необычно: в их левых частях содержатся формулы только одного вещества. Следовательно, атом-окислитель и атом-восстановитель находятся в составе одной молекулы. Такие реакции могут относиться либо к реакциям самоокисления-самовосстановления (диспропорционирования), либо к внутримолекулярным окислительно-восстановительным реакциям.

Запишем схемы электронного баланса для всех предложенных реакций.

А) KClO₄ ® KCl + O₂

8 ē

4 ē .

Поскольку степень окисления меняют атомы разных элементов, то это внутримолекулярная окислительно-восстановительная реакция. Восстановителем является кислород (ответ 2).

Б) KClO₃ ® KCl + KClO₄

6 ē

2 ē

Поскольку степень окисления меняют атомы одного и того же элемента, находившиеся изначально в одинаковой степени окисления, данный процесс является реакцией диспропорционирования. И окислителем, и восстановителем являются атомы хлора. Восстановитель ‑ тот из них, который повышает степень окисления: Сl⁺⁵ ® Cl⁺⁷ (ответ 6).

В) KClO₃ ® KCl + O₂

6 ē

4 ē .

Как и в случае А, рассматриваемая реакция относится к внутримолекулярным окислительно-восстановительным реакциям. Восстановителем является кислород (ответ 2).

Г) KClO ® KCl + KClO₃

2 ē

4 ē

Это реакция диспропорционирования. Восстановителем является тот атом хлора, который повышает степень окисления: Сl⁺¹ ® Cl⁺⁵ (ответ 5).

Ответ: 2625