Условие
Для реакций 2Mg + O₂ → 2MgO и Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ определи, какие элементы меняют степень окисления, кто из них окислитель, а кто восстановитель, что окисляется и что восстанавливается. Отдельно ответь, почему реакцию NaOH + HCl → NaCl + H₂O нельзя отнести к окислительно-восстановительным.
Что известно и что ищем
- Известно, что окислительно-восстановительная реакция — та, в которой степени окисления элементов меняются.
- Известно, что атом, отдающий электроны, окисляется и называется восстановителем, а атом, принимающий электроны, восстанавливается и называется окислителем.
- Ищем не «угадай роль», а сравнение степеней окисления до и после реакции.
Ход решения
- Шаг 1. Разбираем первую реакцию по степеням окисления. До реакции магний — простое вещество со степенью окисления ноль, кислород тоже ноль. После реакции магний имеет плюс два, кислород минус два. Значит, степени окисления изменились у обоих элементов.
- Шаг 2. Определяем роли в первой реакции. Магний отдал электроны и повысил свою степень окисления — он окислился, значит он восстановитель. Кислород принял электроны и понизил степень окисления — он восстановился, значит он окислитель.
- Шаг 3. Разбираем вторую реакцию. Железо было простым веществом, а стало частью соли: его степень окисления изменилась с нуля на плюс два, значит железо окислилось и работает восстановителем. Водород в соляной кислоте имел плюс один, а в молекуле газа стал нулём: он принял электроны, восстановился и работает окислителем.
- Шаг 4. Проверяем вторую реакцию по другим элементам. Хлор как был минус один в кислоте, так и остался минус один в соли, его степень окисления не изменилась. Это хороший пример: не все элементы реакции участвуют в переносе электронов, а только те, у которых степень окисления изменилась.
- Шаг 5. Разбираем третью реакцию. В NaOH натрий плюс один, кислород минус два, водород плюс один; в HCl водород плюс один, хлор минус один; в NaCl натрий плюс один, хлор минус один; в воде водород плюс один, кислород минус два. Ни один элемент не изменил степень окисления, значит это реакция обмена без переноса электронов, и окислительно-восстановительной она не является.
- Шаг 6. Формулируем вывод и удобную проверку. Признак окислительно-восстановительной реакции один: изменение степеней окисления. Если изменения нет ни у одного элемента, реакция идёт без электронного перехода, и такие реакции — обмен, нейтрализация и большинство реакций в растворах солей.
Проверь себя
- Ответ: в первой реакции восстановитель — магний, окислитель — кислород; во второй восстановитель — железо, окислитель — водород из кислоты; третья реакция не окислительно-восстановительная, потому что степени окисления не меняются.
- Проверка вывода: выпишите степени окисления каждого элемента до и после реакции отдельными строками. Изменилась хотя бы одна — реакция окислительно-восстановительная; не изменилась ни одна — обычная реакция обмена.
- Ловушка: считать окислителем того, кто «окислился». Наоборот: окислитель — тот, кто окисляет другого, то есть сам принимает электроны и восстанавливается. Вторая ловушка — называть окислителем любой кислородсодержащий реагент: роль определяется изменением степени окисления, а не наличием атомов кислорода в формуле.
Как объяснить ребёнку
«Окислительно-восстановительная реакция — это обмен электронами. Кто отдал электрон, тот считается восстановителем, и про него говорят «окислился»: отдать — легко, как отдать долг. Кто принял — окислитель, он «восстановился», забрал чужое. Названия тут путаные, поэтому проще всего работать по одному правилу: считаем степени окисления до и после и смотрим, у кого они изменились».
Тема для отчёта родителю
«Окислительно-восстановительные реакции: процессы окисления и восстановления, окислители и восстановители».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.