Анализ ответов абитуриентов позволяет разобраться в характере ошибок, допускаемого ими при изучении учебного материала.
Прежде чем рассматривать уравнения ОВР, необходимо научиться отличать понятия валентности от степени окисления.
Валентность определяется числом электронных пар, связывающих элементы в молекуле вещества. Валентность выражается целым числами и не имеет знака.
Степень окисления - это условный электрический заряд атома, молекулы или иона с предположением о том, что вещества состоят только из ионов. Степень окисления принимает положительное, отрицательное, нулевое и даже дробное значения.
Для расчета величины степени окисления элементов в соединениях необходимо знать, что степень окисления водорода равна (+1) во всех соединениях (исключение - гидриды металлов, где степень окисления водорода равна (-1)).
Степень окисления кислорода равна (-2) во всех соединениях (исключение- пероксиды, где степень окисления равна (-1), и фторид кислорода OF2, где степень окисления кислорода равна (+2)).
Все металлы в соединениях принимают положительное значение: щелочные металлы - (+1), щелочно-земельные - (+2), металлы основной подгруппы III группы ПСХЭ - (+3).
Алгебраическая сумма произведений индексов атомов, входящих в состав молекулы, на их степени окисления равна нулю.
Задача 20 Определить степень окисления марганца в соединениях KMnO4 и K2MnO4
1∙ (+1) + 1∙ x + 4∙ (-2) = 0
x = +6
Степень окисления марганца в перманганате калия равна (+7).
2∙ (+1) + 1∙ x + 4∙ (-2) = 0
x = +6
Степень окисления магния в манганате калия равна (+6).
В органических соединениях степень окисления углерода разная. Так, например, в ацетате натрия
2∙ x + 3∙ (+1) + 1∙ (-2) + 1∙ (+1) = 0
2x = 0 x = 0
степень окисления углерода равна нулю.
В пропановой кислоте
3∙ x + 6∙ (+1) + 2∙ (-2) = 0
степень окисления углерода равна 
В метаноле CH3OH степень окисления углерода равна (-2).
В метане CH4 степень окисления углерода равна (-1).
Умение определять степень окисления атомов, изменивших заряд, является обязательным условием при составлении уравнении окислительно-восстановительных реакций.
Кроме умения определять степени окисления элементов, необходимо четко уяснить себе понятия «окислитель» и «восстановитель».
Атомы, молекулы или ионы, присоединяющие электроны, называются окислителями (процесс присоединения электронов носит название восстановление):
окислитель
Атомы, молекулы или ионы, отдающие электроны, называются восстановителями (процесс отдачи электронов носит название окисление):
восстановитель
Задача 21 Подобрать коэффициент в уравнении реакции методом электронного баланса:
PH3 + KMnO4 + H2SO4 - H3PO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
- 1) Выявляем элементы, меняющие степени окисления. Это фосфор Р и марганец Mn.
- 2) Выписываем элементы, поменявшие степень окисления до и после реакции, и составляем электронный баланс.
Фосфор до реакции имеет степень окисления (- 3), т.е. на внешней оболочке у него избыток трех электронов. После реакции фосфор имеет степень окисления (+ 5), т.е. на внешней оболочке недостает пяти электронов. Таким образом, фосфор из исходного продукта PH3 отдает три избыточных электрона до восьмиэлектронной оболочки и далее продолжает отдавать пять электронов. В общем, фосфор отдает восемь электронов, является восстановителем и в процессе реакции окисляется:
восстановитель
У марганца в соединении KMnO4 на внешней оболочке недостает семи электронов до восьмиэлектронной оболочки. Приняв пять электронов, он переходит в состояние, в котором на внешней орбите недостает двух электронов до восьмиэлектронной оболочки.
окислитель
Далее необходимо придерживаться общего правила:
Общее число электронов, теряемое восстановителем, должно быть равно общему числу электронов, которое принимает окислитель.
Для уравнения числа отданных и принятых электронов вводятся дополнительные множители, которые и будут коэффициентами формул полученных продуктов реакции:
3) Записываем уравнение с учетом коэффициентов:
5PH3+8KMnO4+12H2SO4=5H3PO4+8MnSO4+4K2SO4+12H2O
При подведении баланса элементов в левой и правой частях уравнения в первую очередь уравнивают металлы, далее - неметаллы, в предпоследнюю очередь - водород и наконец, - кислород.
Задача 22 Методом электронного баланса подобрать коэффициенты:
SnCl2 + K2Cr2O7 + H2SO4 = Sn(SO4)2 + CrCl3 + K2SO4 + H2O
Большинство абитуриентов при составлении электронного баланса упускают из вида, что в исходном дихромате калия содержится два атома хрома, а в продукте реакции - в хлориде хрома (III) - один атом. Это так же приводит к ошибке.
С учетом сказанного электронный баланс и уравнивание реакции будет выглядеть следующим образом:
Задача 23 Составить уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей по схеме:
HNO3 + Ca - NH4NO3 + Ca(NO3)2 + H2O
У абитуриентов вызывает затруднение определение степени азота в нитрате аммония NH4NO3. Молекула NH4NO3 состоит из катиона 
1∙ x + 4∙ (+1) + 1∙ (+5) + 3 ∙ (-2) = 0
x = -- 3
Степень окисления азота в катионе
Решение следующей задачи приводится без объяснений для самостоятельного разбора абитуриентом:
Задача 24 Составить уравнение окислительно-восстановительной реакции
И, наконец, в таблице 1 показано поведение различных окислителей и восстановителей в определенных условиях.
Таблица 1
Поведение различных окислителей и восстановителей
в определенных условиях
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
