Для того чтобы расписать реакцию между железом (Fe) и кислородом (O₂) до образования оксида железа (Fe₂O₃) как окислительно-восстановительную реакцию (ОВР), необходимо определить, какие элементы окисляются и восстанавливаются.
1. Определение степеней окисления:
- В чистом элементе железо (Fe) имеет степень окисления 0.
- В кислороде (O₂) каждая кислородная атомная пара имеет степень окисления 0.
- В оксиде железа (Fe₂O₃) железо имеет степень окисления +3, а кислород -2.
2. Определение процессов окисления и восстановления:
Окисление: Процесс, при котором атом теряет электроны. В данном случае железо окисляется: его степень окисления увеличивается с 0 до +3.
Полуреакция окисления:
( \text{Fe}^0 \rightarrow \text{Fe}^{3+} + 3\text{e}^- )
Восстановление: Процесс, при котором атом приобретает электроны. Здесь кислород восстанавливается: его степень окисления уменьшается с 0 до -2.
Полуреакция восстановления:
( \text{O}_2^0 + 4\text{e}^- \rightarrow 2\text{O}^{2-} )
3. Балансировка электронов:
Для того чтобы количество потерянных и приобретенных электронов было равным, необходимо сбалансировать полуреакции.
Умножьте полуреакцию окисления на 2:
( 2\text{Fe}^0 \rightarrow 2\text{Fe}^{3+} + 6\text{e}^- )
Умножьте полуреакцию восстановления на 3:
( 3\text{O}_2^0 + 12\text{e}^- \rightarrow 6\text{O}^{2-} )
4. Суммирование полуреакций:
Теперь мы можем сложить две полуреакции так, чтобы электроны сократились:
[ 4\text{Fe}^0 + 3\text{O}_2^0 \rightarrow 2\text{Fe}_2\text{O}_3 ]
5. Итоговое уравнение:
Сбалансированное уравнение окислительно-восстановительной реакции:
[ 4\text{Fe} + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{Fe}_2\text{O}_3 ]
Таким образом, в данной реакции железо окисляется, отдавая электроны, а кислород восстанавливается, принимая их.