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 +2ē → S+4
Cu0 – 2ē → Cu2+.
В реакциях внутримолекулярного окисления – восстановленияатом-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 +3ē → Cr+3
2N-3 – 6ē → 
.
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
8ē 
4ē 
.
Поскольку степень окисления меняют атомы разных элементов, то это внутримолекулярная окислительно-восстановительная реакция. Восстановителем является кислород (ответ 2).
Б) KClO3 ® KCl + KClO4
6ē
2ē 
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
6ē
4ē .
Как и в случае А, рассматриваемая реакция относится к внутримолекулярным окислительно-восстановительным реакциям. Восстановителем является кислород (ответ 2).
Г) KClO ® KCl + KClO3
2ē
4ē 
Это реакция диспропорционирования. Восстановителем является тот атом хлора, который повышает степень окисления: Сl+1 ® Cl+5 (ответ 5).
Ответ: 2625