Задание № 30 · ЕГЭ

Окислительно-восстановительные реакции в качественном анализе

Как распознавать ионы и вещества по изменению степеней окисления, окраске раствора и выделению газа

6 мин чтенияСложность: Обновлено 29 сентября 2026

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) помогают распознавать вещества по наблюдаемым признакам: изменению окраски раствора, появлению или исчезновению осадка, выделению газа. В качественном анализе важно не только увидеть признак, но и связать его с изменением степеней окисления и составить уравнение реакции.

Что используют в качественном анализе

Качественный анализ начинают с предположения о составе образца и проверяют его реакциями. Общий порядок действий разобран на странице качественного анализа ионов: к раствору добавляют реагент, наблюдают признак и делают вывод о присутствии иона.

Изменение окраски. Ионы или молекулы окислителя и восстановителя имеют разные цвета. Например, перманганат-ион \(\mathrm{MnO_4^-}\) окрашен в фиолетовый цвет, а при восстановлении в кислой среде превращается в почти бесцветный ион \(\mathrm{Mn^{2+}}\).
Выделение газа. Газ может появляться при окислении иона, например при превращении хлорид-иона в хлор, или при реакции кислоты с карбонатом с выделением углекислого газа.
Образование или растворение осадка. Это не всегда ОВР, но часто сопровождает качественную реакцию. Цвет осадка особенно важен при распознавании ионов; подробнее — на странице определения иона по цвету осадка.
Появление характерного окрашенного продукта. Например, при взаимодействии йода с крахмалом появляется сине-фиолетовая окраска; сам йод может образоваться в ОВР из иодид-иона.

Окислительно-восстановительная реакция

ОВР — реакция, в которой одни частицы отдают электроны, а другие принимают их. Отдача электронов называется окислением, принятие электронов — восстановлением. В ходе ОВР изменяются степени окисления хотя бы двух элементов.

\[\mathrm{Red_1 \rightarrow Ox_1 + ne^-}\]1

\[\mathrm{Ox_2 + me^- \rightarrow Red_2}\]2

Восстановитель отдаёт электроны и сам окисляется. Окислитель принимает электроны и сам восстанавливается. Поэтому названия определяют по роли вещества в реакции, а не по тому, является ли оно кислотой, солью или простым веществом.

Степени окисления и электронный баланс

Степень окисления — условный заряд атома в соединении, если считать все связи ионными. Для составления электронного баланса сравнивают степени окисления одного и того же элемента до и после реакции.

Изменение	Процесс	Роль частицы
\(+2 \rightarrow +3\)	отдача 1 электрона	восстановитель, окисление
\(+5 \rightarrow +2\)	принятие 3 электронов	окислитель, восстановление
\(-1 \rightarrow 0\)	отдача 1 электрона	восстановитель, окисление
\(0 \rightarrow -2\)	принятие 2 электронов	окислитель, восстановление

Правило электронного баланса

Число электронов, отданных восстановителем, равно числу электронов, принятых окислителем. Коэффициенты подбирают так, чтобы суммарная отдача и суммарный приём электронов совпали.

\[n(\mathrm{e^-})_{\text{отдано}}=n(\mathrm{e^-})_{\text{принято}}\]

В ионных уравнениях дополнительно проверяют баланс атомов и зарядов. В кислой среде для уравнивания кислорода и водорода используют \(mathrm{H_2O}\) и \(mathrm{H^+}\); в щелочной среде — \(mathrm{H_2O}\) и \(mathrm{OH^-}\). В JSON LaTeX записывается как \(\mathrm{H_2O}\) и \(\mathrm{H^+}\).

Микро-проверка

Какую роль играет ион \(\mathrm{Fe^{2+}}\) в реакции \(\mathrm{Fe^{2+} \rightarrow Fe^{3+} + e^-}\)?

Характерные реакции для распознавания

Для обнаружения восстановителей часто используют окрашенные окислители. В кислой среде перманганат восстанавливается до бесцветного \(\mathrm{Mn^{2+}}\). Исчезновение фиолетовой окраски указывает на протекание реакции, но само по себе не доказывает присутствие конкретного вещества: такую же реакцию могут дать разные восстановители.

2MnO₄^- + 5Fe²⁺ + 8H⁺ → 2Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂OВ кислой среде фиолетовый перманганат обесцвечивается; железо(II) окисляется до железа(III).

Дихромат-ион \(\mathrm{Cr_2O_7^{2-}}\) в кислой среде имеет оранжевую окраску и восстанавливается до зелёного иона \(\mathrm{Cr^{3+}}\). Поэтому переход оранжевого цвета в зелёный может быть признаком восстановителя.

Cr₂O₇^2- + 6Fe²⁺ + 14H⁺ → 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + 7H₂OОранжевый дихромат восстанавливается до зелёного иона хрома(III) в кислой среде.

Иодид-ионы можно обнаружить по образованию йода. Йод окрашивает крахмал в сине-фиолетовый цвет. В молекуле йода степень окисления равна 0, а в иодид-ионе — \(-1\), поэтому иодид окисляется.

2I^- + Cl₂ → I₂ + 2Cl^-Хлор окисляет иодид-ионы до йода; с крахмалом появляется сине-фиолетовая окраска.

Газообразные продукты также дают важные признаки. При подкислении карбонатов выделяется бесцветный углекислый газ, который мутнит известковую воду. Эта реакция обычно не является ОВР: степени окисления углерода не меняются.

CO₃^2- + 2H⁺ → CO₂\uparrow + H₂OКарбонат-ион распознают по выделению углекислого газа; реакция не относится к ОВР.

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃\downarrow + H₂OИзвестковая вода мутнеет из-за образования карбоната кальция.

№

Пример: распознавание восстановителя

К раствору неизвестного вещества добавили подкисленный раствор перманганата калия. Фиолетовая окраска исчезла. Какой вывод можно сделать?

Перманганат-ион в кислой среде принимает электроны и восстанавливается.

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

Если окраска исчезла, неизвестное вещество, вероятно, отдало электроны и выступило восстановителем.

\(\displaystyle \mathrm{Red -> Ox + ne^-}\)

Например, при наличии ионов железа(II) они окисляются до железа(III). Уравниваем число электронов: пять ионов \(\mathrm{Fe^{2+}}\) отдают пять электронов.

\(\displaystyle \mathrm{Fe^{2+} -> Fe^{3+} + e^-}\)

Складываем полуреакции и получаем молекулярно не зависящее от противоионов ионное уравнение.

\(\displaystyle \mathrm{MnO_4^- + 5Fe^{2+} + 8H^+ -> Mn^{2+} + 5Fe^{3+} + 4H_2O}\)

Как подтвердить вывод

Исчезновение окраски перманганата доказывает наличие восстановителя, но не обязательно именно \(\mathrm{Fe^{2+}}\). Для подтверждения железа(II) проводят отдельную реакцию, например получают характерный осадок или используют другой специфичный реагент. Один признак следует рассматривать вместе с составом исходного раствора и другими наблюдениями.

Как оформлять качественную реакцию

Назвать предполагаемый ион или вещество и выбранный реагент.
Указать наблюдаемый признак: цвет исходного раствора, изменение окраски, осадок или газ.
Определить степени окисления элементов до и после реакции.
Назвать окислитель и восстановитель.
Записать уравнение реакции и проверить атомы, заряд и электронный баланс.
Сделать осторожный вывод: реакция подтверждает наличие иона только при исключении мешающих веществ.

Частые ошибки

1. Называют окислителем вещество, которое окисляется. Окислитель принимает электроны и восстанавливается. 2. Считают любую реакцию с газом ОВР: образование \(\mathrm{CO_2}\) из карбоната и кислоты — не ОВР. 3. Забывают среду реакции: цвет и продукт восстановления перманганата зависят от кислой, нейтральной или щелочной среды. 4. Делают вывод по одному цвету без учёта исходной окраски раствора. 5. Неправильно уравнивают заряды в ионном уравнении. При работе с кислотами и выделением газов соблюдают правила безопасности в лаборатории и правила нагревания пробирки.

Запомнить

Окислитель принимает электроны и восстанавливается. Восстановитель отдаёт электроны и окисляется. Окраска, осадок и газ — наблюдаемые признаки; окончательный вывод делают по уравнению и электронному балансу.

Самопроверка

Быстрый тест по теме

Проверь себя

~ 2 мин4 вопроса

Вопрос 1 / 4

Вопрос 1 из 4 · Степени окисления

Как изменяется степень окисления хлора при превращении \(\mathrm{Cl^-}\) в \(\mathrm{Cl_2}\)?

Главное за минуту

Главное

Качественный анализ использует наблюдаемые признаки: изменение окраски, выделение газа и образование осадка.
ОВР распознают по изменению степеней окисления и переносу электронов.
Окислитель принимает электроны и восстанавливается; восстановитель отдаёт электроны и окисляется.
Фиолетовый перманганат в кислой среде обесцвечивается при действии восстановителя, а дихромат меняет оранжевую окраску на зелёную.
Газ или осадок не всегда означают ОВР: обязательно проверьте степени окисления.
Надёжный ответ включает наблюдаемый признак, роли участников, уравнение и проверку электронного баланса.