Задания № 8, 30 · ЕГЭ

Составление ОВР в кислой среде

Алгоритм уравнивания окислительно-восстановительных реакций с участием H^+ и H_2O

5 мин чтенияСложность: Обновлено 29 сентября 2026

В кислой среде атомы кислорода и водорода при составлении ионно-электронным методом уравнивают с помощью молекул воды \(\mathrm{H_2O}\) и ионов водорода \(\mathrm{H^+}\). Главное условие правильного результата — одновременно сохранить число атомов каждого элемента и общий заряд в обеих частях уравнения.

Что означает кислая среда

Кислая среда содержит избыток ионов водорода \(\mathrm{H^+}\); обычно её создают кислотой, например серной. В сокращённом ионном уравнении сильный электролит можно представлять ионами, если именно они участвуют в превращении. Поэтому вместо записи вещества иногда используют частицы \(\mathrm{MnO_4^-}\), \(\mathrm{Cr_2O_7^{2-}}\), \(\mathrm{Fe^{2+}}\), \(\mathrm{H^+}\) и другие.

ОВР в кислой среде

Окислительно-восстановительная реакция в кислой среде — это реакция, в которой одновременно изменяются степени окисления элементов, а баланс атомов кислорода и водорода восстанавливают с помощью \(\mathrm{H_2O}\) и \(\mathrm{H^+}\).

Правило сохранения

В правильно составленном ионном уравнении должны совпадать число атомов каждого элемента и суммарный электрический заряд слева и справа. Число электронов, отданных восстановителем, равно числу электронов, принятых окислителем.

Сначала определяют изменение степеней окисления и устанавливают, кто является окислителем и восстановителем. Затем составляют две полуреакции: окисления и восстановления. Ионно-электронный метод следует повторить мысленно или письменно даже тогда, когда изменение степеней окисления кажется очевидным.

Алгоритм составления ионного уравнения

Запишите формулы частиц, которые изменяются. Не включайте зрителей — ионы, не меняющиеся в реакции.
Разделите процесс на полуреакцию окисления и полуреакцию восстановления.
Уравняйте атомы элементов, кроме кислорода и водорода.
Уравняйте кислород добавлением \(\mathrm{H_2O}\) с противоположной стороны.
Уравняйте водород добавлением \(\mathrm{H^+}\) с противоположной стороны.
Уравняйте заряд добавлением электронов \(\mathrm{e^-}\). Электроны записывают слева при восстановлении и справа при окислении.
Умножьте полуреакции так, чтобы число электронов стало одинаковым, сложите их и сократите одинаковые частицы.
Проверьте атомы и заряд; затем при необходимости перейдите от ионной записи к молекулярной.

\[\text{окисление: }\mathrm{Red \rightarrow Ox + ne^-}\]1

\[\text{восстановление: }\mathrm{Ox + ne^- \rightarrow Red}\]2

Удобный порядок проверки

Проверяйте уравнение в последовательности: сначала элементы, кроме H и O; затем O; затем H; в самом конце — общий заряд. Если заряд не совпал, нельзя считать уравнение готовым, даже если атомы уравнены.

Микропроверка

Что добавляют для уравнивания кислорода в полуреакции, записанной в кислой среде?

Разобранный пример: перманганат и оксалат

Составим сокращённое ионное уравнение реакции перманганат-иона с оксалат-ионом в кислой среде. Перманганат восстанавливается до \(\mathrm{Mn^{2+}}\), а углерод в оксалат-ионе окисляется до углекислого газа.

MnO₄^- + C₂O₄^2- + H⁺ → Mn²⁺ + CO₂ + H₂OСхема реакции до расстановки коэффициентов; среда кислая.

Выделяем восстановление марганца: в перманганат-ионе один атом марганца, поэтому сначала уравниваем Mn.

\(\displaystyle \mathrm{MnO_4^- \rightarrow Mn^{2+}}\)

Справа не хватает четырёх атомов кислорода, поэтому добавляем \(4\mathrm{H_2O}\) справа.

\(\displaystyle \mathrm{MnO_4^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O}\)

Справа появилось восемь атомов водорода, добавляем \(8\mathrm{H^+}\) слева.

\(\displaystyle \mathrm{8H^+ + MnO_4^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O}\)

Заряды слева равны \(+7\), справа \(+2\). Добавляем пять электронов слева, чтобы получить заряд \(+2\). Это восстановление.

\(\displaystyle \mathrm{5e^- + 8H^+ + MnO_4^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O}\)

Выделяем окисление оксалат-иона. Два атома углерода превращаются в две молекулы углекислого газа.

\(\displaystyle \mathrm{C_2O_4^{2-} \rightarrow 2CO_2}\)

Число атомов кислорода уже совпадает: четыре слева и четыре справа. Водород добавлять не нужно.

\(\displaystyle \mathrm{C_2O_4^{2-} \rightarrow 2CO_2}\)

Заряд слева равен \(-2\), справа равен 0. Добавляем два электрона справа: это окисление.

\(\displaystyle \mathrm{C_2O_4^{2-} \rightarrow 2CO_2 + 2e^-}\)

Наименьшее общее кратное для 5 и 2 — 10. Первую полуреакцию умножаем на 2, вторую — на 5.

\(\displaystyle \mathrm{10e^- + 16H^+ + 2MnO_4^- \rightarrow 2Mn^{2+} + 8H_2O}\)

После умножения второй полуреакции складываем части и сокращаем электроны.

\(\displaystyle \mathrm{5C_2O_4^{2-} \rightarrow 10CO_2 + 10e^-}\)

Получаем итоговое ионное уравнение и проверяем атомы и заряд.

\(\displaystyle \mathrm{2MnO_4^- + 5C_2O_4^{2-} + 16H^+ \rightarrow 2Mn^{2+} + 10CO_2 + 8H_2O}\)

№

Проверка результата

Марганец: 2 слева и 2 справа; углерод: 10 и 10; кислород: \(8+20=28\) слева и \(20+8=28\) справа; водород: 16 и 16. Заряд слева: \(-2-10+16=+4\), справа: \(+4\). Уравнение составлено верно.

Как перейти к молекулярному уравнению

Ионное уравнение показывает частицы, непосредственно участвующие в ОВР. Чтобы получить молекулярную форму, подбирают исходные вещества и продукты с учётом растворимости и состава среды. Например, перманганат калия, щавелевая кислота и серная кислота дают сульфаты калия и марганца, углекислый газ и воду.

2KMnO₄ + 5H₂C₂O₄ + 3H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 10CO₂ + 8H₂OМолекулярная форма реакции перманганата калия с щавелевой кислотой в кислой среде.

При составлении молекулярной записи важно не переносить коэффициенты механически: нужно проверить, какие ионы образуют исходные вещества и соли. Подробное оформление молекулярных ОВР рассматривается на странице составление молекулярных уравнений ОВР. Реакции металлов с азотной кислотой имеют дополнительные особенности и разбираются на странице взаимодействие металлов с азотной кислотой.

Частые ошибки

1. Добавляют \(\mathrm{OH^-}\) вместо \(\mathrm{H^+}\): это алгоритм для щелочной среды. 2. Уравнивают заряд коэффициентами перед веществами, не добавив электроны в полуреакции. 3. Забывают сократить воду, ионы водорода или электроны после сложения. 4. Путают направление электронов: восстановитель отдаёт электроны, окислитель принимает. 5. Сразу составляют молекулярное уравнение без проверки сокращённого ионного.

Особые случаи и контроль ответа

Если в одной полуреакции кислород уже уравнен, воду не добавляют «для порядка». Ионы \(\mathrm{H^+}\) появляются только после определения числа атомов водорода. В готовом уравнении вода может оказаться с обеих сторон и тогда её сокращают. Если после сокращения вода или \(\mathrm{H^+}\) остаются только с одной стороны, это нормально: они отражают кислую среду.

Определены окислитель и восстановитель.
Число атомов всех элементов совпадает.
Число электронов в полуреакциях одинаково после умножения.
Суммарный заряд слева равен суммарному заряду справа.
В итоговой записи нет несокращённых одинаковых частиц по обе стороны.

В заданиях на ОВР в кислой среде часто требуется выбрать коэффициенты или определить пропущенную частицу. Для таких задач достаточно уверенно владеть полуреакциями и проверкой заряда; названия кислот и солей понадобятся при переходе к молекулярной форме.

Быстрый тест по теме

Быстрая проверка

~ 2 мин4 вопроса

Вопрос 1 / 4

Вопрос 1 из 4 · алгоритм

Чем уравнивают кислород в полуреакции в кислой среде?

Главное за минуту

Главное

В кислой среде используют \(\mathrm{H_2O}\) для баланса кислорода и \(\mathrm{H^+}\) для баланса водорода.
Полуреакции заканчивают уравниванием заряда с помощью электронов.
После умножения и сложения полуреакций электроны и одинаковые частицы сокращают.
Итог проверяют по атомам всех элементов и суммарному заряду.
Для молекулярного уравнения дополнительно подбирают реальные исходные вещества, соли и кислоту.