Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительные реакции

Методическая разработка

учителя химии МОУ «СОШ №10»

Пермяковой В.А.

Урок 1 О кислительно- в осстановительные р еакции . Составление уравнений ОВР методом электронного баланса

Окислительно-восстановительными являются химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов.

Степень окисления – это условный заряд атома в соединении, вычисленный исходя из предположения, что оно состоит только из ионов.

Алгоритм определения степеней окисления атомов по формулам соединений

Последовательность действий

Форма записи

• Определяем степень окисления правого атома по формуле: с.о. пр. а. = № группы - 8

S - VI гр. с.о. ( S) = 6 – 8 = -2

Al2S3

2. Определяем общее число «-» и «+» зарядов:

степень окисления правого атома • индекс. Записываем полученное число над формулой в кружок без знака «-»

(-2 • 3) =-6

3. Определяем «+» степень окисления левого атома. Для этого общее число зарядов делим на индекс левого атома: 6 : 2 =3

4. Сумма степеней окисления всех атомов в соединении =0.

Проверяем: ( +3 ) • 2 + (-2)•3 = + 6 – 6 = 0

Степени окисления атомов определены правильно

Алгоритм определения степеней окисления по формулам соединений, состоящих из трех видов атомов

Определить степени окисления атомов в серной кислоте

Последовательность действий

Форма записи

• Определяем степень окисления правого атома по формуле: с.о. пр. а. = № группы - 8

О - VI гр. с.о. (О ) = 6 – 8 = -2

H 2 SO 4

2. Определяем степень окисления левого атома :

• с.о. Ме I-A , II-A , III-A = + № группы
• Н - +1
• с.о. Ме с переменной степенью окисления определяется по формуле вещества

3. Определяем ст. окисления центрального атома :

из общего числа отрицательных зарядов вычитаем число

положительных зарядов.

8 – 2 = 6

Химический эксперимент

Задание: провести реакции, определить их тип, определить степени окисления атомов

1) Взаимодействие сульфата меди ( II) c гидроксидом натрия

CuSO 4 +2NaOH  Na 2 SO 4 + Cu(OH) 2

Cu +2 S +6 O 4 ‾ 2 +2 Na +1 O ‾ 2 H +1  Na 2 +1 S +6 O 4 ‾ 2 + Cu +2 ( O ‾ 2 H +1 ) 2 ↓ – реакция ионного обмена , c тепени окисления атомов не изменились.

2 ) Взаимодействие оксида меди( II) с водородом

CuO + Н 2  Н 2 O+ Cu ↓

Cu +2 O -2 + Н 2 0 → Н 2 +1 O -2 + Cu 0 ↓ – реакция замещения , степени окисления атомов изменились .

3 ) Гашение негашеной извести

Са +2 О -2 + Н 2 +1 О -2 → Са +2 (О -2 Н +1 ) 2 – реакция c оединения , степени окисления атомов не изменились.

4 ) Горение фосфора в хлоре

2 Р 0 + 5CL 2 0  2P +5 Cl 5 -1 - реакция c оединения , степени окисления атомов изменились.

5 ) Разложение пероксида водорода

2 Н +1 2 О -1 2  2 Н +1 2 О -2 + О 2 0 - реакция разложения , степени окисления атомов изменились.

6) Разложение гидроксида меди ( II)

Cu +2 (O ‾ 2 H +1 ) 2  Cu +2 O -2 + H +1 2 O ‾ 2 - реакция c оединения , степени окисления атомов не изменились.

Вывод:

• реакции ионного обмена никогда не являются ОВР.

ОВР являются :

• все реакции замещения
• реакции соединения простых веществ
• реакции разложения, если образуется хотя бы одно простое вещество.

Алгоритм составления уравнений ОВР методом электронного баланса

Последовательность действий

Форма записи

1. Записываем схему реакции и определяем с.о. атомов. Подчеркиваем атомы, изменившие с.о.

Р 0 + CL 2 0  P +5 Cl 5 -1

2. Стрелками обозначаем процессы смещения электронов:

атом отдает электроны, если его с.о. увеличивается ( ↓ )

атом присоединяет электроны, если его с.о. уменьшается (↑)

Р 0 + CL 2 0  P +5 Cl 5 -1

↓ ↑

3. Под стрелками подписываем число смещенных электронов,

учитывая индексы:

Р 0  P +5 атом фосфора отдает 5 ℮ - ;

CL 0  Cl -1 , атом хлора присоединяет 1℮ - , молекула CL 2 - (1℮ - • 2) = 2℮ -

4. Устанавливаем электронный баланс:

находим НОК чисел смещенных электронов, делим его на число электронов, определяем коэффициенты в левой части уравнения. Проверяем коэффициенты в правой части уравнения.

Р 0 + CL 2 0  P +5 Cl 5 -1

↓ ↑

5 ℮ - 2℮ -

2 Р 0 + 5 CL 2 0  2 P +5 Cl 5 - 1

5. Подписываем атомы и процессы:

↓ 10 ↑

5 ℮ - 2℮ -

• Атом, отдающий ℮ - - восстановитель ( ↓ )
• Атом, присоединяющий ℮ - - окислитель (↑)
• Процесс отдачи ℮ - - окисление
• Процесс присоединения ℮ - - восстановление

2Р 0 + 5 CL 2 0  2 P +5 Cl 5 - 1

↓ 10 ↑

5 ℮ - 2℮ -

восст-ль окислитель

окисление восстановление

10 : 5 ℮ - =2 ; 10 : 2℮ - =5

Важнейшие восстановители и окислители

восстановители

окислители

• Металлы, водород, уголь
• Оксид углерода ( II)
• Сероводород, оксид серы ( IV) , сернистая кислота H 2 SO 3 и её соли
• Иодоводородная кислота HI, бромоводородная кислота HBr, хлороводородная кислота HCl
• Хлорид олова( II) SnCl 2 , сульфат железа( II) FeSO 4 , сульфат марганца( II) MnSO 4 , сульфат хрома (III) Cr 2 (SO 4 ) 3
• Азотистая кислота HNO 2 , аммиак H 3 N, оксид азота NO ( II)
• Альдегиды, спирты, муравьиная и щавелевая кислоты, глюкоза.

• Галогены
• Перманганат калия KMnO 4 , манганат калия K 2 MnO 4 , оксид марганца ( IV) MnO 2
• Дихромат калия K 2 Cr 2 O 7 , хромат калия K 2 CrO 4
• Азотная кислота HNO 3
• Кислород О 2 , озон О 3 , пероксид водорода Н 2 О 2
• Серная кислота Н 2 SO 4 (конц.) , селеновая кислота Н 2 S е O 4
• Оксид меди ( II) С uO , оксид серебра ( I) Ag 2 O, оксид свинца ( IV) PbO 2 ,
• Ионы благородных металлов Ag + , Au 3+
• Хлорид железа ( III) FeCl 3

Домашнее задание

• §19 (стр. 155 – 158)
• Повторить алгоритмы
• Составить уравнения ОВР методом электронного баланса:

1. CO + O 2  CO 2

2.KBr + Cl 2  KCl + Br 2

3. Н 2 S + O 2  Н 2 O + S ↓

4.HI + H 2 SO 4  I 2 + H 2 S + H 2 O

5.KNO 2 + KMnO 4 + H 2 O  KNO 3 + MnO 2 + KOH

6. уравнения реакций, представленных в видеофрагменте

Урок 2

Классификация окислительно-восстановительных реакций

Проверка домашнего задания

1. 2 C +2 O + О 2 0  2 С + 4 O 2

↓ ↑

2℮ - 4 4℮ -

восст- ль окис-ль

  окис-ние восст-ние

  3. 2 Н 2 S -2 + O 2 0  2 Н 2 O -2 + 2 S 0 ↓

↓ 4 ↑

2℮ - 4℮ -

восст-ль окис-ль

окисление восст-ние

2. 2 K Br -1 + Cl 2 0  2 K Cl -1 + Br 2 0

↓ 2 ↑

1℮ - 2℮ -

восст-ль окис-ль

окисление восст-ние

4. 8 H I -1 + H 2 S +6 O 4  4 I 2 0 + H 2 S -2 + 4 H 2 O

↓ 8 ↑

1℮ - 8℮ -

восст-ль окис-ль

окисление восст-ние

5. 3 K N +3 O 2 + 2 K Mn +7 O 4 + H 2 O  3 K N +5 O 3 + 2 Mn +4 O 2 + 2 KOH

↓ 6 ↑

2℮ - 3℮ -

восст-ль окис-ль

окисление восст-ние

Классификация ОВР

• Межмолекулярные ОВР:

Рассмотрим реакцию получения хлора в лаборатории

KMnO 4 + HCl → CL 2 + MnCL 2 + KCl + H 2 O

K Mn +7 O 4 + H Cl -1 → CL 2 0 + Mn +2 CL 2 + KCl + H 2 O

восстановитель 2Cl -1 - 2 ℮ - → Cl 2 0 5 окисление

окислитель Mn +7 + 5℮ - → Mn +2 2 восстановление

2 K Mn +7 O 4 + 5 H Cl -1 → 5 CL 2 0 + 2 Mn +2 CL 2 + 2 KCl + H 2 O

2 K Mn O 4 + 16 H Cl → 5 CL 2 + 2 Mn CL 2 + 2 KCl + 8 H 2 O

Вывод: межмолекулярными называются ОВР, в которых атомы окислителя и восстановителя находятся в разных веществах

2. Внутримолекулярные ОВР

Рассмотрим реакцию разложения дихромата аммония:

(NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 → Cr 2 O 3 + N 2 + H 2 O

( N -3 H 4 ) 2 Cr 2 +6 O 7 → Cr 2 +3 O 3 + N 2 0 + 4 H 2 O

↓ ↑

6 ℮ - 6 ℮ -

восст-ль окислитель

окис - е восст-е

Вывод: Внутримолекулярными называются ОВР, в которых атомы окислителя и восстановителя находятся в одном веществе.

3. Реакции диспропорционирования

Растворение хлора в воде

CL 2 + H 2 O → HClO + HCl

Cl 2 0 + H 2 O → H Cl +1 O + H Cl -1

восстановитель Cl 0 - 1 ℮ - → Cl +1 окисление

окислитель Cl 0 + 1 ℮ - → Cl -1 восстановление

Вывод:

протекание реакций диспропорционирования сопровождается одновременным увеличением и уменьшением степени окисления атомов одного и того же химического элемента.

Домашнее задание

• Выучить определения типов ОВР
• Составить по схемам уравнения ОВР методом электронного баланса, указать их тип:

• NH 4 NO 3 → N 2 O + H 2 O
• Н 2 S + H 2 SO 3 → S + H 2 O
• Н 2 S + KMnO 4 + H 2 SO 4 → S + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

• По тетради 9 класса повторить окислительно-восстановительные свойства:

- галогенов и их соединений

- серы и ее соединений

- азота и его соединений

- фосфора и его соединений

Урок 3

ОВР в органической химии

Проверка домашнего задания

1.   N - 3 H 4 N + 5 O 3 → N 2 + 1 O + 2 H 2 O (внутримолекулярная ОВР)

↓ ↑

4 ℮ - 4℮ -

восст-ль окис-ль

окисл - е восст-ние

2. 2 Н 2 S -2 + H 2 S +4 O 3 → 3 S 0 + 3 H 2 O (межмолекулярная ОВР)

↓ 4 ↑

2℮ - 4℮ -

восст-ль окис-ль

окисление восст-ние

3. 3 K 2 Mn + 6 O 4 + 2 H 2 O → 2 K Mn +7 O 4 + Mn +4 O 2 + 4 KOH

(реакция диспропорционирования)

восстановитель Mn + 6 - 1 ℮ - → Mn + 7 2 окисление

o кислитель Mn + 6 + 2 ℮ - → Mn + 4 1 восстановление

Алгоритм определения степеней окисления атомов в молекулах органических веществ

Последовательность действий

Форма записи

Задание: Определить степень окисления атома углерода в молекуле метанола ( СН 3 –ОН)

1. Записываем структурную формулу вещества

H

I

H – С – H

I

О – H

2. Стрелками обозначаем направление смещения ℮ _ (от атома с меньшей электроотрицательностью к атому с большей электроотрицательностью)

H

↓

H → С ←H

↓

О ← H

3. Определяем разницу между количеством ℮ _ , смещенных к атому ( - ) и количеством ℮ _ , смещенных от атома ( + ):

3 (-) – 1 (+) = 2 (-) , следовательно степень окисления атома углерода в молекуле метанола = -2

4. Записываем степень окисления атома углерода над формулой вещества С -2 Н 3 –ОН

Задание:

1. Определить, является ли ОВР реакция обесцвечивания этиленом раствора перманганата калия

исходное вещество продукт реакции

Н Н Н Н

↓ ↓ ↓ ↓

С = С с.о. каждого атома углерода = -2 Н →С – С ←Н с.о. каждого атома углерода = -1

↑ ↑ ↓ ↓

Н Н ОН ОН

Степень окисления атомов углерода изменилась, это ОВР

3 С 2 -2 Н 4 + 2 К Mn +7 O 4 + 4 H 2 O→ 3 C 2 -1 H 6 O 2 -1 + 2 Mn +4 O 2 + 4 KOH

↓ 6 ↑

2℮ _ 3 ℮ _

восстановитель окислитель

окисление восстановление

3. Определить, является ли ОВР реакция «серебряного зеркала»:

этаналь → этановая кислота

Степень окисления атомов углерода изменилась, это ОВР

↓ ↑

2 ℮ _ 2 ℮ _

восст-ль окислитель

окисление восстановление

Домашнее задание

• Конспект учить
• Составить уравнение ОВР для реакции горения этилена.
• §19 стр.155 – 158 (повт.)
• № 2,3 стр.162 (письм.)

Урок 4

Урок-упражнение: «Окислительно-восстановительные реакции»

Проверка домашнего задания

1. Повторить определения:

• степень окисления
• окислительно-восстановительные реакции
• восстановитель

4. окислитель

5. окисление

6. восстановление

7. межмолекулярные ОВР

8. внутримолекулярные ОВР

9. реакции диспропорционирования

10.формулы важнейших окислителей и восстановителей.

2. Проверка письменного домашнего задания

Горение этилена С 2 -2 Н 4 + 3 O 2 0 → 2 C +4 O 2 + 2 H 2 O -1

↓ ↑

12 ℮ _ 12 4 ℮ _

восст - ль окислитель

окисление восстановление

№ 2 С -4 Н 4 + 4 С L 2 0 → C +4 Cl 4 + 4 H Cl -1

↓ ↑

8 ℮ _ 8 2 ℮ _

восст-ль окислитель

окисление восстановление

№ 3 Кислород является восстановителем только при взаимодействии с фтором

О 2 0 + 2 F 2 0 → O +2 F 2 -1

↓ 4 ↑

4 ℮ _ 2 ℮ _

восст-ль окислитель

окисление восстановление

Значение окислительно-восстановительных реакций

«Жизнь – цепь непрерывно протекающих окислительно-восстановительных реакций»…

Окислительно-восстановительными являются:

• процессы ассимиляции и диссимиляции в живых организмах;
• процессы получения энергии за счет сжигания различных видов топлива;
• реакции получения металлов из руд;
• процессы производства аммиака, азотной, серной, уксусной кислот и других важнейших химических веществ;
• реакции осуществления круговоротов химических элементов в природе.