Готовимся к ЕГЭ Окислительно- восстановительные реакции Из опыта работы учителя химии «МОУ СОШ 73» г. Оренбурга Кочулевой Л. Р.

Окислительно- восстановительные реакции (ОВР) - – химические реакции, в которых происходит изменение степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ.

Степень окисления Степень окисления атомов элементов простых веществ равна нулю Степень окисления атомов элементов простых веществ равна нулю Степень окисления водорода в соединениях +1, кроме гидридов Степень окисления водорода в соединениях +1, кроме гидридов Степень окисления кислорода в соединениях -2, кроме пероксидов и соединений с фтором Степень окисления кислорода в соединениях -2, кроме пероксидов и соединений с фтором Сумма всех степеней окисления атомов в соединении равна нулю Сумма всех степеней окисления атомов в соединении равна нулю Сумма всех степеней окисления атомов в ионе равна значению заряда иона Сумма всех степеней окисления атомов в ионе равна значению заряда иона Mgº, Cl 2 º, O 2 º HCl, H 2 O, NaH H 2 O, Н 2 О 2, OF H 2 SO 4 2(+1)+6+4(-2)= SO 4 6+4(-2)=-2

Распознавание уравнений ОВР Запишите значения степеней окисления атомов всех элементов в уравнении реакции Запишите значения степеней окисления атомов всех элементов в уравнении реакции Определите изменяется ли степень окисления атомов элементов. Определите изменяется ли степень окисления атомов элементов PbO + 2HCl PbCl 2 + H 2 O PbO + 2HCl PbCl 2 + H 2 O Степень окисления не изменяется => реакция не окислительно- восстановительная PbO 2 + 2HCl PbCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O PbO 2 + 2HCl PbCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O Степень окисления изменяется => реакция окислительно-восстановительная

Распознавание окислителя и восстановителя SO 2 + 2H 2 S 3S + 2H 2 O SO 2 + 2H 2 S 3S + 2H 2 O SO 2 4 SO 2 4 окислитель 3 окислитель H 2 S -2 H 2 S восстановитель восстановитель

Метод электронного баланса SO 2 + 2H 2 S 3S + 2H 2 O SO 2 + 2H 2 S 3S + 2H 2 O _ _ 0 S S S +4 e S 1 S S S +4 e S 1 _ _ +4 0 взял e – восстановление +4 0 взял e – восстановление +4 +(-4)=0 +4 +(-4)= _ _ 0 S S S – 2 e S 2 S S S – 2 e S 2 _ _ -2 0 отдал e – окисление -2 0 отдал e – окисление -2 - (-2)= (-2)=0

Влияние среды на характер протекания реакции +7 Mn _ (MnO 4 ) + H H 2 O - OH 2+ Mn +6 Mn 2- (MnO 4 ) +4 MnO 2

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции: FeSO 4 +KMnO 4 +… …+K 2 SO 4 +K 2 MnO 4 Степень окисления Mn изменяется от +7 до +6 в щелочной среде! Степень окисления Mn изменяется от +7 до +6 в щелочной среде! FeSO 4 окисляется в щелочной среде до Fe(OH) 3 FeSO 4 окисляется в щелочной среде до Fe(OH) 3 FeSO 4 +KMnO 4 +3KOH Fe(OH) 3 +K 2 SO 4 +K 2 MnO 4 FeSO 4 +KMnO 4 +3KOH Fe(OH) 3 +K 2 SO 4 +K 2 MnO 4 FeSO 4 – восстановитель, KMnO 4 – окислитель FeSO 4 – восстановитель, KMnO 4 – окислитель

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение pеакции: Zn+KMnO 4 +… …+K 2 SO 4 +MnSO 4 +Н 2 О Степень окисления Mn изменяется от +7 до +2 в кислой среде! Степень окисления Mn изменяется от +7 до +2 в кислой среде! Электронный баланс: Электронный баланс: Mn e - Mn +2 2 Mn e - Mn +2 2 Zn 0 – 2e - Zn +2 5 Zn 0 – 2e - Zn Zn+2KMnO 4 +8H 2 SO 4 5ZnSO 4 + 5Zn+2KMnO 4 +8H 2 SO 4 5ZnSO 4 + +K 2 SO 4 +2MnSO 4 +8Н 2 О

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции: K 2 SO 3 +KMnO 4 +… …+MnO 2 +… Степень окисления Mn изменяется от +7 до +4 в нейтральной среде! Степень окисления Mn изменяется от +7 до +4 в нейтральной среде! Электронный баланс: Электронный баланс: Mn e - Mn +4 2 Mn e - Mn +4 2 S +4 – 2e - S +6 3 S +4 – 2e - S K 2 SO 3 +2KMnO 4 +H 2 O 3K 2 SO 4 +2MnO 2 +2KОH

Влияние среды на характер протекания реакции +6 Cr 2- (Cr 2 O 7 ) 2- (CrO 4 ) + H H 2 O - OH 3+ Cr [Cr(OH) 6 ] 3- Cr(OH) 3

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение pеакции: H 2 S+K 2 Cr 2 O 7 +… …+Cr 2 (SO 4 ) 3 +…+H 2 O Соли Cr(III) образуются в кислой среде! Соли Cr(III) образуются в кислой среде! Электронный баланс: Электронный баланс: 2Cr e - 2Cr Cr e - 2Cr +3 1 S -2 – 2e - S 0 3 S -2 – 2e - S 0 3 3H 2 S+K 2 Cr 2 O 7 +4H 2 SO 4 3H 2 S+K 2 Cr 2 O 7 +4H 2 SO 4 3S +Cr 2 (SO 4 ) 3 +K 2 SO 4 +7H 2 O

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение pеакции: H 2 S+K 2 CrO 4 +… …+Cr(OH) 3 +KOH Гидроксид хрома(III) образуется в нейтральной среде. Гидроксид хрома(III) образуется в нейтральной среде. Электронный баланс: Электронный баланс: Cr +6 +3e - Cr +3 2 Cr +6 +3e - Cr +3 2 S -2 – 2e - S 0 3 S -2 – 2e - S 0 3 3H 2 S+2K 2 CrO 4 +2H 2 O 3S +2Cr(OH) 3 +4KOH

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение pеакции: K 2 CrO 4 +H 2 O 2 +… K 3 [Cr(OH) 6 ]+O 2 +… Комплексный анион [Cr(OH) 6 ]3- образуется в щелочной среде. Комплексный анион [Cr(OH) 6 ]3- образуется в щелочной среде. Электронный баланс: Электронный баланс: Cr +6 +3e - Cr +3 2 Cr +6 +3e - Cr O -1 – 2e - O 2 3 2O -1 – 2e - O 2 3 2K 2 CrO 4 +3H 2 O 2 +2KOH+2H 2 O 2K 3 [Cr(OH) 6 ]+3O 2 2K 2 CrO 4 +3H 2 O 2 +2KOH+2H 2 O 2K 3 [Cr(OH) 6 ]+3O 2 Т.к. в правой части уравнения в составе гидроксокомплекса содержится уже 6 атомов водорода, вода переносится в левую часть уравнения.

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение pеакции: NaCrO 2 +…+NaOH …+NaBr +H 2 O Соединения хрома(III) при окислении в щелочной среде образуют хроматы (CrO 4 2- ). Степень окисления хрома увеличивается от +3 до +6, следовательно NaCrO 2 является восстановителем, а окислителем будет служить Br 2, степень окисления которого снижается от 0 до -1. Соединения хрома(III) при окислении в щелочной среде образуют хроматы (CrO 4 2- ). Степень окисления хрома увеличивается от +3 до +6, следовательно NaCrO 2 является восстановителем, а окислителем будет служить Br 2, степень окисления которого снижается от 0 до -1. Электронный баланс: Электронный баланс: Cr +3 -3e - Cr +6 2 Cr +3 -3e - Cr +6 2 Br 2 +2e - 2Br - 3 Br 2 +2e - 2Br - 3 2NaCrO 2 +3Br 2 +8NaOH 2 Na 2 CrO 4 +6NaBr +4H 2 O 2NaCrO 2 +3Br 2 +8NaOH 2 Na 2 CrO 4 +6NaBr +4H 2 O

ОВР азотной кислоты

ОВР азотной кислоты ОВР азотной кислоты Ca + 10HNO 3 (конц.) 4Ca(NO 3 ) 2 + N 2 O + 5H 2 O 0 _ +2 0 _ +2 Ca – 2 e Ca 4 +5 _ _ +1 2N + 8 e 2N 1 Ca – восстановитель HNO 3 – окислитель Cu + 4HNO 3 (конц.) Cu(NO 3 ) 2 +2NO 2 + 2H 2 O

ОВР азотной кислоты S 0 + 6HNO 3 (конц) = H 2 S +6 O 4 + 6NO 2 + 2H 2 O S 0 + 6HNO 3 (конц) = H 2 S +6 O 4 + 6NO 2 + 2H 2 O B 0 + 3HNO 3 (конц)= H 3 B +3 O 3 + 3NO 2 B 0 + 3HNO 3 (конц)= H 3 B +3 O 3 + 3NO 2 3P 0 + 5HNO 3 + 2H 2 O = 5NO + 3H 3 P +5 O 4 3P 0 + 5HNO 3 + 2H 2 O = 5NO + 3H 3 P +5 O 4 P 0 + 5HNO 3 (конц) = 5NO 2 + H 3 P +5 O 4 +H 2 O P 0 + 5HNO 3 (конц) = 5NO 2 + H 3 P +5 O 4 +H 2 O

ОВР азотной кислоты ОВР азотной кислоты FeS HNO 3 (конц.) Fe(NO 3 ) 3 +2H 2 SO 4 +15NO 2 +7H 2 O +2 _ _ +3 Fe – 1 e Fe _ – 15 e 1 – 15 e 1 -1 _ _ +6 2S – 14 e 2S +5 _ _ +4 N + e N 15 N + e N 15 FeS 2 – восстановитель HNO 3 – окислитель

ОВР с участием органических соединений Окисление алкенов в нейтральной среде: C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH Окисление алкенов в кислой среде: CH 3 CH=CH 2 +2KMnO 4 +3H 2 SO 4 CH 3 COOH +CO 2 +2MnSO 4 +K 2 SO 4 +4H 2 O CH 3 CH=CH 2 +2KMnO 4 +3H 2 SO 4 CH 3 COOH +CO 2 +2MnSO 4 +K 2 SO 4 +4H 2 O Окисление алкенов в щелочной среде: CH 3 CH=CH KMnO KOH CH 3 COOK + K 2 CO 3 + 8H 2 O + 10K 2 MnO 4

Окисление алкинов в нейтральной среде: в нейтральной среде: 3CH CH +8KMnO 4 3KOOC – COOK +8MnO 2 +2КОН +2Н 2 О 2C -1 – 8e - 2C C -1 – 8e - 2C +3 3 Mn +7 +3e - Mn +4 8 Mn +7 +3e - Mn +4 8 в кислой среде: в кислой среде: 5CH CH +8KMnO 4 +12H 2 SO 4 5HOOC– COOH +8MnSO 4 +4К 2 SO 4 +12Н 2 О CH CH + 2KMnO 4 +3H 2 SO 4 =2CO 2 + 2MnSO 4 + 4H 2 O + K 2 SO 4

Окисление гомологов бензола H O H O H C H C | | O – H | | O – H KMnO 4 + 9H 2 SO MnSO 4 + 3K 2 SO 4 +4H 2 O восстано- окисли- среда восстано- окисли- среда витель тель витель тель -3 _ _ +3 С – 6 e C 5 +7 _ _ +2 Mn + 5 e Mn 6

Окисление гомологов бензола Обратите внимание, что только α-углеродные атомы (непосредственно связанные с бензольным кольцом) окисляются до карбоксильных групп, остальные атомы углерода – до углекислого газа. Обратите внимание, что только α-углеродные атомы (непосредственно связанные с бензольным кольцом) окисляются до карбоксильных групп, остальные атомы углерода – до углекислого газа. 5C 6 H 5 -CH 2 CH KMnO 4 +18H 2 SO 4 5C 6 H 5 -CH 2 CH KMnO 4 +18H 2 SO 4 5С 6 Н 5 СООН+CO 2 +12MnSO 4 +6K 2 SO 4 +28H 2 O 5С 6 Н 5 СООН+CO 2 +12MnSO 4 +6K 2 SO 4 +28H 2 O C -2 -5e - C +3 5 C -2 -5e - C +3 5 C -3 -7e - C +4 C -3 -7e - C +4 Mn +7 +5e - Mn Mn +7 +5e - Mn +2 12

Окисление стирола В нейтральной среде: 3C 6 H 5 -CH =CH 2 +2 KMnO 4 + H 2 O 3C 6 H 5 -CH =CH 2 +2 KMnO 4 + H 2 O 3C 6 H 5 -CH(OH) -CH 2 (OH)+2MnO 2 +2KOH В кислой среде: C 6 H 5 -CH=CH 2 +2KMnO 4 +3H 2 SO 4 C 6 H 5 -CH=CH 2 +2KMnO 4 +3H 2 SO 4 С 6 Н 5 СООН+CO 2 +2MnSO 4 +K 2 SO 4 +H 2 O

Окисление спиртов 3C 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 = 3CH 3 CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 7H 2 O 3СН 2 (ОН) – СН 2 (ОН) + 8КMnO 4 3СН 2 (ОН) – СН 2 (ОН) + 8КMnO 4 3KOOC – COOK +8MnO 2 +2КОН +8Н 2 О 5СН 2 (ОН) – СН 2 (ОН) + 8КMnO H 2 SO 4 5СН 2 (ОН) – СН 2 (ОН) + 8КMnO H 2 SO 4 5HOOC – COOH +8MnSO 4 +4К 2 SO 4 +22Н 2 О 5HOOC – COOH +8MnSO 4 +4К 2 SO 4 +22Н 2 О

Окисление альдегидов 3CH 3 CH=O + 2KMnO 4 = CH 3 COOH + 3CH 3 CH=O + 2KMnO 4 = CH 3 COOH + + 2CH 3 COOK + 2MnO 2 + H 2 O 3CH 3 CH=O + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 = = 3CH 3 COOH + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 7H 2 O 3СН 2 О + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 = = 3CO 2 +2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4 ) H 2 O

Окисление карбоновых кислот НСООН + HgCl 2 =CO 2 + Hg + 2HCl НСООН + HgCl 2 =CO 2 + Hg + 2HCl HCOOH+ Cl 2 = CO 2 +2HCl HCOOH+ Cl 2 = CO 2 +2HCl HOOC-COOH+ Cl 2 =2CO 2 +2HCl HOOC-COOH+ Cl 2 =2CO 2 +2HCl

Список источников и литературы Список источников и литературы 1. Ахлебинин А.К., Нифантьев Э.Е., Анфилов К.Л. Органическая химия. Решение качественных задач. – М.: Айрис-пресс, Ахлебинин А.К., Нифантьев Э.Е., Анфилов К.Л. Органическая химия. Решение качественных задач. – М.: Айрис-пресс, Габриелян О.С. Химия: пособие для школьников старших классов и поступающих в вузы. – М.: Дрофа, Габриелян О.С. Химия: пособие для школьников старших классов и поступающих в вузы. – М.: Дрофа, Слета Л.А. Химия: Справочник. – Харьков: Фолио; М.: ООО «Издательство АСТ», Слета Л.А. Химия: Справочник. – Харьков: Фолио; М.: ООО «Издательство АСТ», Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Переходные металлы. – Краснодар: «Советская Кубань», Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Переходные металлы. – Краснодар: «Советская Кубань», (сообщества «Химоза» и «Подготовка к ЕГЭ по химии») 5. (сообщества «Химоза» и «Подготовка к ЕГЭ по химии»)