Окислительно- восстановительные реакции

Цель урока: Закрепление, обобщение и углубление знаний об окислительно- восстановительных реакциях, расстановка коэффициентов методом электронного баланса

Опорные понятия Процесс восстановления – процесс принятия электронов частицей (атомом, молекулой, ионом). При восстановлении степень окисления элемента понижается. Процесс восстановления – процесс принятия электронов частицей (атомом, молекулой, ионом). При восстановлении степень окисления элемента понижается. Процесс окисления – процесс отдачи электронов данной частицей (атомом, молекулой, ионом). При окислении степень окисления элемента повышается. Процесс окисления – процесс отдачи электронов данной частицей (атомом, молекулой, ионом). При окислении степень окисления элемента повышается. Восстановители – частицы (атомы, молекулы или ионы), отдающие электроны. Восстановители – частицы (атомы, молекулы или ионы), отдающие электроны. Восстановители – доноры электронов (от лат. donare – дарить). Восстановители – доноры электронов (от лат. donare – дарить). Окислители – частицы (атомы, молекулы или ионы), принимающие электроны. Окислители – частицы (атомы, молекулы или ионы), принимающие электроны. Окислители – акцепторы электронов (от лат. аcceptor – получатель). Окислители – акцепторы электронов (от лат. аcceptor – получатель).

восстановитель окислитель Процесс окисления Повышение степени окисления Понижение степени окисления Процесс восстановления Окислительно-восстановительные процессы

Правила определения функции соединения в окислительно-восстановительных реакциях 1. Если элемент проявляет в соединении высшую степень окисления, то это соединение может быть окислителем. 1. Если элемент проявляет в соединении высшую степень окисления, то это соединение может быть окислителем. 2. Если элемент проявляет в соединении низшую степень окисления, то это соединение может быть восстановителем. 2. Если элемент проявляет в соединении низшую степень окисления, то это соединение может быть восстановителем. 3. Если элемент проявляет в соединении промежуточную степень окисления, то это соединение может быть как окислителем, так и восстановителем. 3. Если элемент проявляет в соединении промежуточную степень окисления, то это соединение может быть как окислителем, так и восстановителем.

Задание. Предскажите функции веществ в окислительно-восстановительных реакциях: H 2 SO 4(конц), SO 2, S, H 2 S Ответ H 2 SO 4(конц) – окислитель, так как элемент сера проявляет в данном соединении высшую степень окисления (+6). H 2 S – восстановитель, так как элемент сера проявляет в данном соединении низшую степень окисления (-2). SO 2, S – окислитель или восстановитель ( в зависимости от сореагентов), так как элемент сера проявляет в данных соединениях промежуточную степень окисления. Нами предсказаны функции веществ по сере. Если же рассматривать оба элемента, входящие в состав вещества, например, в случае H 2 S, то наряду с восстановительными свойствами соединение обладает и окислительными свойствами по элементу водороду, имеющему степень окисления +1. H 2 S + Zn = ZnS + H 2 H 2 S + Zn = ZnS + H 2

Важнейшие окислители 1. Простые вещества-неметаллы с наибольшими значениями электроотрицательности – F 2, O 2 ; 1. Простые вещества-неметаллы с наибольшими значениями электроотрицательности – F 2, O 2 ; 2. Сложные вещества, молекулы которых содержат элементы в высшей степени окисления – KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, HNO 3, нитраты, H 2 SO 4(конц), PbO 2, HClO 4, перхлораты 2. Сложные вещества, молекулы которых содержат элементы в высшей степени окисления – KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, HNO 3, нитраты, H 2 SO 4(конц), PbO 2, HClO 4, перхлораты 3. Среди веществ, содержащих элементы в промежуточных степенях окисления, более характерны окислительные свойства для Cl 2, Br 2, HClO, KClO 3, MnO 2, соли трехвалентного железа (FeCl 3 ). 3. Среди веществ, содержащих элементы в промежуточных степенях окисления, более характерны окислительные свойства для Cl 2, Br 2, HClO, KClO 3, MnO 2, соли трехвалентного железа (FeCl 3 ).

Важнейшие восстановители 1. Все простые вещества-металлы. Наиболее активными восстановителями являются щелочные и щелочно-земельные металлы, Mg, Al, Zn. 1. Все простые вещества-металлы. Наиболее активными восстановителями являются щелочные и щелочно-земельные металлы, Mg, Al, Zn. 2. Сложные вещества, молекулы которых одержат элементы в низшей степени окисления – CH 4, SiH 4, NH 3, PH 3, нитриды и фосфиды металлов (например NaN 3, Ca 3 P 2 ), H 2 S, сульфиды металлов, HI, HBr, HCl, галогениды металлов, гидриды металлов (например, NaH, CaH Сложные вещества, молекулы которых одержат элементы в низшей степени окисления – CH 4, SiH 4, NH 3, PH 3, нитриды и фосфиды металлов (например NaN 3, Ca 3 P 2 ), H 2 S, сульфиды металлов, HI, HBr, HCl, галогениды металлов, гидриды металлов (например, NaH, CaH Среди веществ, содержащих элементы в промежуточных степенях окисления, более характерны восстановительные свойства для С, СО, сульфитов металлов (Na 2 SO 3 ), соли двухвалентного железа (FeSO 4 ). 3. Среди веществ, содержащих элементы в промежуточных степенях окисления, более характерны восстановительные свойства для С, СО, сульфитов металлов (Na 2 SO 3 ), соли двухвалентного железа (FeSO 4 ).

Задания В каких из указанных ниже веществ марганец может проявлять только восстановительные свойства или только окислительные, или те и другие: KMnO 4, MnO 2, Mn 2 O 7, Mn0, K 2 MnO 4, MnO? В каких из указанных ниже веществ марганец может проявлять только восстановительные свойства или только окислительные, или те и другие: KMnO 4, MnO 2, Mn 2 O 7, Mn0, K 2 MnO 4, MnO? В каких из перечисленных ниже веществ хром может проявлять только восстановительные свойства, только окислительные или те и другие: Сr 2 (SO 4 ) 3, CrO 3, K 2 CrO 4, Cr, CrCl 2, K 2 Cr 2 O 7 ? В каких из перечисленных ниже веществ хром может проявлять только восстановительные свойства, только окислительные или те и другие: Сr 2 (SO 4 ) 3, CrO 3, K 2 CrO 4, Cr, CrCl 2, K 2 Cr 2 O 7 ? Укажите, в каких из приведенных ниже веществ сера может проявлять только восстановительные свойства, только окислительные, те и другие: S, H 2 S, H 2 SO 3, SO 3, FeS, SO 2, H 2 SO 4, Na 2 S 2 O 3. Укажите, в каких из приведенных ниже веществ сера может проявлять только восстановительные свойства, только окислительные, те и другие: S, H 2 S, H 2 SO 3, SO 3, FeS, SO 2, H 2 SO 4, Na 2 S 2 O 3.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – химические реакции, при протекании которых степени окисления элементов изменяются. Типы окислительно-восстановительных реакций Межмолекулярн ые Внутримолекул ярные Самоокисления- самовосстановл ения (диспропорцион ирования)

Межмолекулярные (ОВР) В этих реакциях элемент-окислитель и элемент-восстановитель входят в состав молекул различных веществ N 2 + H 2 NH FeCl 3 + KI FeCl 2 + I 2 + KCl

Внутримолекулярные (ОВР) В этих реакциях элемент-окислитель и элемент-восстановитель входят в состав одного вещества (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 N 2 + Cr 2 O 3 + H 2 O NH 4 NO 2 N 2 + H 2 O

Самоокисления- самовосстановления (диспропорционирования) (ОВР) Это ОВР, при протекании которых один и тот же элемент, находится в промежуточной степени окисления, и окисляется и восстанавливается. Часть атомов данного элемента отдает электроны другой части атомов этого же элемента NO 2 + H 2 O HNO 2 + HNO Cl 2 + Ca(OH) 2 CaCl 2 + Ca(ClO) 2 + H 2 O

Составление ОВР методом электронного баланса В основе данного метода лежит следующее правило: общее число электронов, которое отдает восстановитель, должно быть равно общему числу электронов, которое присоединяет окислитель. В основе данного метода лежит следующее правило: общее число электронов, которое отдает восстановитель, должно быть равно общему числу электронов, которое присоединяет окислитель. Рассмотрим применение метода электронного баланса на примере реакции, которая выражается следующей схемой: KMnO 4 + KBr + H 2 SO 4 MnSO 4 + Br 2 + K 2 SO 4 + H 2 O

Алгоритм 1. Определим степени окисления всех элементов в молекулах исходных веществ и продуктов реакции: KMnO 4 + KBr + H 2 SO 4 MnSO 4 + Br 2 + K 2 SO 4 + H 2 O 2. Подчеркнем символы элементов, которые изменяют степени окисления в ход реакции: KMnO 4 + KBr + H 2 SO 4 MnSO 4 + Br 2 + K 2 SO 4 + H 2 O

3. Составим уравнения процессов окисления и восстановления: Mn + 5ē Mn (восстановление) Br - 2ē Br 2 (окисление) 4. Находим множители для уравнений процессов окисления и восстановления, при умножении на которые числа отданных и присоединенных электронов будут равны. Так как наименьшим общим кратным чисел «5» и «2» является «10», то уравнение процесса восстановления нужно умножить на «2», а уравнение процесса окисления - на «5» Mn + 5ē Mn ן Br - 2ē Br 2 ן5

5. Найденные множители запишем как коэффициенты перед формулами веществ, которые содержат элементы, участвующие в процессах окисления и восстановления: 2KMnO KBr + H 2 SO 4 2MnSO 4 + 5Br 2 + K 2 SO 4 + H 2 O 6. После этого уравняем числа атомов элементов, которые не изменяют степени окисления. В данном случае это атомы калия, серы, водорода и кислорода. 2KMnO KBr + 8H 2 SO 4 2MnSO 4 + 5Br 2 + 6K 2 SO 4 + 8H 2 O Обычно числа атомов водорода и кислорода уравнивают в последнюю очередь. Во многих случаях равенство чисел атомов кислорода в левой и правой частях уравнения ОВР свидетельствует о том, что это уравнение составлено правильно.

Выполните задания 1. В каких из приведенных уравнений реакций соединения железа является окислителями, в каких восстановителями, расставьте коэффициенты методом электронного баланса: 1. В каких из приведенных уравнений реакций соединения железа является окислителями, в каких восстановителями, расставьте коэффициенты методом электронного баланса: A) Fe 2 О 3 + Al = Fe + Al 2 O 3 A) Fe 2 О 3 + Al = Fe + Al 2 O 3 B) Fe 2 О 3 + KNO 3 + KOH = K 2 FeO 4 + KNO 2 + H 2 O B) Fe 2 О 3 + KNO 3 + KOH = K 2 FeO 4 + KNO 2 + H 2 O C) FeSO 4 + Mg = MgSO 4 + Fe C) FeSO 4 + Mg = MgSO 4 + Fe D) FeSO 4 + KMnO 4 + H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4 ) 3 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O D) FeSO 4 + KMnO 4 + H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4 ) 3 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O E) Fe(OH) 2 + O 2 + H 2 O = Fe(OH) 3 E) Fe(OH) 2 + O 2 + H 2 O = Fe(OH) 3

2. Определите типы окислительно-восстановительных реакций, расставьте коэффициенты методом электронного баланса: 2. Определите типы окислительно-восстановительных реакций, расставьте коэффициенты методом электронного баланса: H 2 S + HNO 3 = H 2 SO 4 + NO 2 + H 2 O H 2 S + HNO 3 = H 2 SO 4 + NO 2 + H 2 O H 2 S + H 2 SO 3 = S + H 2 О H 2 S + H 2 SO 3 = S + H 2 О Pb(NO 3 ) 2 = PbO + NO 2 + O 2 Pb(NO 3 ) 2 = PbO + NO 2 + O 2 NaNO 3 = NaNO 2 + O 2 NaNO 3 = NaNO 2 + O 2 NH 4 NO 2 = N 2 + H 2 О NH 4 NO 2 = N 2 + H 2 О HNO 2 = HNO 3 + NO + H 2 O HNO 2 = HNO 3 + NO + H 2 O 3. В схемах реакций растворения металлов в азотной кислоте подберите коэффициенты методом электронного баланса: 3. В схемах реакций растворения металлов в азотной кислоте подберите коэффициенты методом электронного баланса: Ag + HNO 3 AgNO 3 + NO 2 + H 2 O Ag + HNO 3 AgNO 3 + NO 2 + H 2 O Cu + HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 +NO +H 2 O Cu + HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 +NO +H 2 O Ca + HNO 3 Ca(NO 3 ) 2 + N 2 O + H 2 O Ca + HNO 3 Ca(NO 3 ) 2 + N 2 O + H 2 O Mg + HNO 3 Mg(NO 3 ) 2 + N 2 + H 2 O Mg + HNO 3 Mg(NO 3 ) 2 + N 2 + H 2 O Mg + HNO 3 Mg(NO 3 ) 2 + NH 4 NO 3 + H 2 O Mg + HNO 3 Mg(NO 3 ) 2 + NH 4 NO 3 + H 2 O Fe + HNO 3 Fe(NO 3 ) 3 + NO 2 +H 2 O Fe + HNO 3 Fe(NO 3 ) 3 + NO 2 +H 2 O

Домашнее задание А.С. Егоров Репетитор по химии. Ростов-на-Дону: Феникс, 2004г. А.С. Егоров Репетитор по химии. Ростов-на-Дону: Феникс, 2004г. параграф 4,1. с , упражнение 4,5 с.158