ОВР: метод электронного баланса пошагово

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — обязательная тема ЕГЭ по химии. Во второй части есть задание, где нужно составить уравнение ОВР и расставить коэффициенты методом электронного баланса. Метод механический: если пошагово понять алгоритм, задание решается всегда.

Что такое ОВР

Окислительно-восстановительная реакция — реакция, в которой меняются степени окисления элементов: одни атомы отдают электроны, другие принимают.

• Окисление — отдача электронов, степень окисления растёт.
• Восстановление — приём электронов, степень окисления уменьшается.
• Восстановитель — тот, кто отдаёт электроны (сам окисляется).
• Окислитель — тот, кто принимает электроны (сам восстанавливается).

Запомнить: «Восстановитель отдаёт — окисляется».

Как определять степени окисления

Основные правила:

• У простых веществ — 0 (Fe, O₂, Cl₂).
• Кислород обычно −2 (в пероксидах −1, в OF₂ +2).
• Водород обычно +1 (в гидридах металлов −1).
• Щелочные металлы +1, щелочноземельные +2, алюминий +3.
• Сумма степеней окисления в молекуле = 0, в ионе = заряду иона.

Пример: KMnO₄. K +1, O −2 (четыре атома = −8). Mn: +1 + x − 8 = 0 → x = +7.

Алгоритм электронного баланса

Пример: Cu + HNO₃(разб.) → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O.

Шаг 1. Расставьте степени окисления и найдите элементы, которые их меняют.

• Cu: 0 → +2.
• N: +5 (в HNO₃) → +2 (в NO).

Шаг 2. Составьте электронные уравнения.

• Cu⁰ − 2e → Cu⁺² (окисление, Cu — восстановитель).
• N⁺⁵ + 3e → N⁺² (восстановление, HNO₃ — окислитель).

Шаг 3. Найдите наименьшее общее кратное числа электронов: 2 и 3 → 6.

• Множитель для Cu: 6/2 = 3.
• Множитель для N: 6/3 = 2.

Шаг 4. Поставьте коэффициенты перед веществами, где меняется степень окисления:

3Cu + HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + H₂O.

Шаг 5. Уравняйте остальные элементы.

• Азот: в 3Cu(NO₃)₂ — 6 атомов N (не изменивших степень окисления) + 2 в NO = 8. Перед HNO₃ ставим 8.
• Водород: 8 атомов слева → 4H₂O справа.
• Проверка по кислороду: слева 8 · 3 = 24; справа 3 · 6 + 2 + 4 = 24. ✓

Ответ: 3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O.

Что важно в задании ЕГЭ

В ЕГЭ часто нужно не только уравнять, но и составить реакцию: выбрать вещества из списка и определить продукты. Для этого нужно знать типичные окислители и восстановители и что из них получается:

• KMnO₄ в кислой среде → Mn⁺², в нейтральной → MnO₂, в щелочной → MnO₄²⁻.
• K₂Cr₂O₇ в кислой среде → Cr⁺³.
• HNO₃ — в зависимости от концентрации и металла: NO₂, NO, N₂O, N₂, NH₄NO₃.
• H₂SO₄ (конц.) → SO₂, S или H₂S.
• H₂O₂ — может быть и окислителем, и восстановителем.

Типичные ошибки

• Неверно определена степень окисления (особенно в сложных ионах).
• Коэффициент поставлен не перед тем веществом.
• В реакциях с HNO₃ и H₂SO₄ забывают, что часть кислоты идёт на образование соли (не меняет степень окисления).
• Не уравнен кислород/водород.
• Неправильные продукты из-за неучёта среды (KMnO₄).

Как тренироваться

1. Отработайте определение степеней окисления на 30–40 веществах.
2. Уравняйте 20–30 готовых ОВР.
3. Выучите таблицу «окислитель/восстановитель — среда — продукты».
4. Решайте задания ЕГЭ, где нужно составить реакцию из предложенных веществ.

ОВР — тема, которую лучше разобрать с преподавателем: многие правила «продуктов» проще понять, чем зазубрить. Репетиторы по химии в «Котангенсе» готовят к ЕГЭ и разбирают ОВР по шагам. Онлайн, от 800 ₽ за урок. Подробнее — на странице подготовки к ЕГЭ по химии.