Какие из реакций, уравнения которых записаны ниже, относят к окислительно-восстановительным? a) CaCO3 = CaO + CO2; б) CO2 + 2Mg = 2MgO + C; в) Ba(NO3)2 + Na2SO4 = 2NaNO3 + BaSO4; г) 2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr. Для окислительно-восстановительных реакций укажите окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления, составьте электронные уравнения.

Определение окислительно-восстановительных реакций:

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — это реакции, в которых происходит изменение степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Это значит, что одни атомы отдают электроны (окисляются), а другие принимают электроны (восстанавливаются).

Анализ реакций:

• а) CaCO₃ = CaO + CO₂
  В этой реакции степени окисления не меняются: Ca (+2), C (+4), O (-2). Это реакция разложения.
• б) CO₂ + 2Mg = 2MgO + C
  Анализируем степени окисления:
  В CO₂: C (+4), O (-2)
  В Mg: Mg (0)
  В MgO: Mg (+2), O (-2)
  В C: C (0)
  Здесь степень окисления магния меняется с 0 до +2 (окисление), а углерода в CO₂ (или кислорода) не меняется. Однако, углерод в CO2 имеет степень окисления +4, а в продуктах реакции он остается +4. Магний окисляется, а кто восстанавливается? В этой реакции можно предположить, что в CO2, углерод +4, а кислород -2. В MgO, магний +2, кислород -2. Налицо окисление магния. Если бы углерод восстанавливался, то его степень окисления должна была бы понизиться. Но он остается +4. Возможно, в углероде (C) имеется в виду элемент, а не степень окисления. Если это чистый углерод, то его степень окисления 0. Тогда магний (0) окисляется до +2, а углерод (+4) восстанавливается до 0.
  C (+4) + 4e^- → C (0) (восстановление)
  Mg (0) - 2e^- → Mg (+2) (окисление)
  Уравнение реакции: CO₂ + 2Mg → 2MgO + C. Степени окисления: C(+4) O(-2) + Mg(0) → Mg(+2) O(-2) + C(0). Магний окисляется (0 → +2), а углерод восстанавливается (+4 → 0). Это ОВР.
• в) Ba(NO₃)₂ + Na₂SO₄ = 2NaNO₃ + BaSO₄
  В этой реакции степени окисления не меняются: Ba (+2), N (+5), O (-2), Na (+1), S (+6). Это реакция ионного обмена.
• г) 2Al + Cr₂O₃ = Al₂O₃ + 2Cr
  Анализируем степени окисления:
  В Al: Al (0)
  В Cr₂O₃: Cr (+3), O (-2)
  В Al₂O₃: Al (+3), O (-2)
  В Cr: Cr (0)
  Здесь степень окисления алюминия меняется с 0 до +3 (окисление). Степень окисления хрома меняется с +3 до 0 (восстановление). Это ОВР.

Для реакции б): CO₂ + 2Mg = 2MgO + C

• Окислитель: CO₂ (углерод принимает электроны, степень окисления понижается с +4 до 0).
• Восстановитель: Mg (магний отдает электроны, степень окисления повышается с 0 до +2).
• Процесс окисления: Mg⁰ - 2e^- → Mg⁺²
• Процесс восстановления: C⁺⁴ + 4e^- → C⁰
• Электронное уравнение:
  CO₂ + 2Mg → 2MgO + C

Для реакции г): 2Al + Cr₂O₃ = Al₂O₃ + 2Cr

• Окислитель: Cr₂O₃ (хром принимает электроны, степень окисления понижается с +3 до 0).
• Восстановитель: Al (алюминий отдает электроны, степень окисления повышается с 0 до +3).
• Процесс окисления: 2Al⁰ - 6e^- → 2Al⁺³
• Процесс восстановления: Cr₂⁺³ + 6e^- → 2Cr⁰
• Электронное уравнение:
  2Al + Cr₂O₃ → Al₂O₃ + 2Cr

Ответ: К окислительно-восстановительным реакциям относят реакции б) и г).