TS (vrijedne upute). Zadaci za dio Redoks reakcije Redoks reakcije 9 kemija

Oksidacijsko-redukcijske reakcije (ORR)- reakcije praćene dodavanjem ili gubitkom elektrona, ili preraspodjelom elektronske gustoće na atomima (promjena oksidacijskog stanja).

Faze OVR-a

Oksidacija- donacija elektrona atomima, molekulama ili ionima. Kao rezultat toga, povećava se oksidacijsko stanje. Reducirajući agensi odaju elektrone.

Oporavak- dodavanje elektrona. Kao rezultat toga, oksidacijsko stanje se smanjuje. Oksidirajuća sredstva prihvaćaju elektrone.

OVR- spregnuti proces: ako postoji redukcija, onda postoji oksidacija.

OVR pravila

Ekvivalentna izmjena elektrona i atomska ravnoteža.

Kisela sredina

U kiseloj sredini, oslobođeni oksidni ioni vežu se s protonima i tvore molekule vode; nedostajuće oksidne ione dopremaju molekule vode, zatim se iz njih oslobađaju protoni.

Gdje nema dovoljno atoma kisika, upisujemo onoliko molekula vode koliko nema dovoljno oksidnih iona.

Sumpor u kalijevom sulfitu ima oksidacijsko stanje +4, mangan u kalijevom permanganatu ima oksidacijsko stanje +7, sumporna kiselina je reakcijski medij.
Managan u najvišem oksidacijskom stanju je oksidacijsko sredstvo, stoga je kalijev sulfit redukcijsko sredstvo.

Napomena: +4 je srednje oksidacijsko stanje za sumpor, tako da može djelovati i kao redukcijsko sredstvo i kao oksidacijsko sredstvo. S jakim oksidansima (permanganat, dikromat) sulfit je redukcijski agens (oksidira u sulfat), s jakim redukcijskim agensima (halogenidi, halkogenidi) sulfit je oksidans (reducira se na sumpor ili sulfid).

Sumpor prelazi iz oksidacijskog stanja +4 u +6 - sulfit se oksidira u sulfat. Mangan prelazi iz oksidacijskog stanja +7 u +2 (kisela sredina) - permanganatni ion se reducira u Mn 2+.

2. Sastavite polureakcije. Izjednačavanje mangana: iz permanganata se oslobađaju 4 oksidna iona koji se pomoću vodikovih iona (kiseli medij) vežu u molekule vode. Dakle, 4 oksidna iona vežu se na 8 protona u 4 molekule vode.

Drugim riječima, na desnoj strani jednadžbe nedostaju 4 kisika, pa pišemo 4 molekule vode, a na lijevoj strani jednadžbe 8 protona.

Sedam minus dva je plus pet elektrona. Možete izjednačiti po ukupnom naboju: na lijevoj strani jednadžbe nalazi se osam protona minus jedan permanganat = 7+, na desnoj strani je mangan s nabojem 2+, voda je električki neutralna. Sedam minus dva je plus pet elektrona. Sve je izjednačeno.

Izjednačavanje sumpora: oksidni ion koji nedostaje na lijevoj strani jednadžbe dobiva se od strane molekule vode, koja nakon toga oslobađa dva protona na desnoj strani.
Na lijevoj strani naboj je 2-, na desnoj je 0 (-2+2). Minus dva elektrona.

Pomnožite gornju polureakciju s 2, donju polureakciju s 5.

Reduciramo protone i vodu.

Sulfatni ioni vežu se na ione kalija i mangana.

Alkalna sredina

U alkalnoj sredini oslobođeni oksidni ioni vežu se molekulama vode tvoreći hidroksidne ione (OH - skupine). Oksidni ioni koji nedostaju dobivaju se pomoću hidrokso skupina, kojih se mora uzeti dvostruko više.

Gdje nema dovoljno oksidnih iona, upisujemo hidrokso grupe 2 puta više nego što nedostaje, s druge strane - voda.

Primjer. Metodom ravnoteže elektrona izradite jednadžbu reakcije, odredite oksidacijsko i redukcijsko sredstvo:

Odredite stupanj oksidacije:

Bizmut (III) s jakim oksidansima (na primjer, Cl 2) u alkalnom okruženju pokazuje redukcijska svojstva (oksidira u bizmut V):

Budući da na lijevoj strani jednadžbe nema dovoljno 3 kisika za ravnotežu, pišemo 6 hidrokso skupina, a na desnoj - 3 vode.

Konačna jednadžba reakcije je:

Neutralno okruženje

U neutralnom okruženju, oslobođeni oksidni ioni se vežu molekulama vode u hidroksidne ione (OH - skupine). Oksidne ione koji nedostaju dopremaju molekule vode. Iz njih se oslobađaju H + ioni.

Metodom ravnoteže elektrona izradite jednadžbu reakcije, odredite oksidacijsko i redukcijsko sredstvo:

1. Odredite oksidacijsko stanje: sumpor u kalijevom persulfatu ima oksidacijsko stanje +7 (oksidans je, jer ima najviši stupanj oksidacije), brom u kalijevom bromidu ima oksidacijski stupanj -1 (on je redukcijsko sredstvo, jer ima najniže oksidacijsko stanje), voda je reakcijski medij.

Sumpor prelazi iz oksidacijskog stanja +7 u +6 - persulfat se reducira u sulfat. Brom prelazi iz oksidacijskog stanja -1 u 0 - bromidni ion se oksidira u brom.

2. Sastavite polureakcije. Izjednačavamo sumpor (koeficijent 2 prije sulfata). Eq kisika
Na lijevoj strani je naboj 2-, na desnoj strani naboj 4-, vezana su 2 elektrona, pa pišemo +2

Izjednačavamo brom (koeficijent 2 ispred bromidnog iona). Na lijevoj strani naboj je 2-, na desnoj strani naboj je 0, dana su 2 elektrona, pa pišemo -2

3. Sumarna jednadžba elektronske vage.

4. Konačna jednadžba reakcije: Sulfatni ioni spajaju se s kalijevim ionima u kalijev sulfat, faktor 2 prije KBr i prije K2SO4. Voda se pokazala nepotrebnom - stavite je u uglate zagrade.

OVR klasifikacija

Oksidirajuće sredstvo i redukcijsko sredstvo- različite tvari
Samooksidirajući agensi, samoredukcijski agensi (disproporcioniranje, dismutacija). Element u srednjem oksidacijskom stanju.
Oksidirajuće sredstvo ili redukcijsko sredstvo - medij za proces
Intramolekulska oksidacijska redukcija. Ista tvar sadrži oksidacijsko i redukcijsko sredstvo.
Reakcije na visokoj temperaturi u čvrstoj fazi.

Kvantitativne karakteristike ORR-a

Standardni redoks potencijal, E 0- potencijal elektrode u odnosu na standardni potencijal vodika. Više o.

Za podvrgavanje ORR-u potrebno je da razlika potencijala bude veća od nule, odnosno potencijal oksidacijskog agensa mora biti veći od potencijala redukcijskog agensa:

Na primjer:

Što je niži potencijal, to je redukcijsko sredstvo jače; što je veći potencijal, to je jače oksidacijsko sredstvo.
Oksidirajuća svojstva jača su u kiseloj sredini, dok su redukcijska svojstva jača u alkalnoj sredini.

Što je OVR? Primjeri takvih reakcija mogu se naći ne samo u anorganskoj, već iu organskoj kemiji. U ovom ćemo članku definirati glavne pojmove koji se koriste pri analizi takvih interakcija. Osim toga, pružit ćemo neke OVR-ove, primjere i rješenja kemijskih jednadžbi koje će vam pomoći razumjeti algoritam radnji.

Osnovne definicije

No, prvo se prisjetimo osnovnih definicija koje će vam pomoći razumjeti proces:

Oksidacijsko sredstvo je atom ili ion koji je sposoban prihvatiti elektrone tijekom interakcije. Mineralne kiseline i kalijev permanganat djeluju kao ozbiljni oksidansi.
Reducirajuće sredstvo je ion ili atom koji predaje valentne elektrone drugim elementima.
Proces dodavanja slobodnih elektrona naziva se oksidacija, a proces gubitka elektrona redukcija.

Algoritam akcija

Kako raščlaniti OVR jednadžbe? Primjeri koji se nude maturantima uključuju raspored koeficijenata pomoću elektroničke bilance. Evo postupka:

Najprije je potrebno odrediti oksidacijska stanja svih elemenata u jednostavnim i složenim tvarima koje sudjeluju u predloženoj kemijskoj transformaciji.
Zatim se biraju oni elementi koji su promijenili svoju digitalnu vrijednost.
Znakovi “+” i “-” označavaju primljene i donirane elektrone i njihov broj.
Zatim se određuje najmanji zajednički višekratnik između njih i određuju koeficijenti.
Dobiveni brojevi stavljaju se u jednadžbu reakcije.

Prvi primjer

Kako izvršiti zadatak vezan uz OVR? Primjeri ponuđeni na završnim ispitima 9. razreda ne uključuju dodavanje formula tvari. Djeca, u pravilu, trebaju odrediti koeficijente i tvari koje mijenjaju vrijednosti valencije.

Razmotrimo one OVR (reakcije), čiji se primjeri nude maturantima 11. razreda. Učenici moraju samostalno dopuniti jednadžbu tvarima i tek nakon toga pomoću elektroničke vage posložiti koeficijente:

H 2 O 2 + H 2 SO 4 + KMnO 4 = Mn SO 4 + O 2 + …+…

Prvo, posložimo oksidacijska stanja svakog spoja. Dakle, u vodikovom peroksidu na prvom elementu odgovara +1 , kod kisika -1 . U sumpornoj kiselini postoje sljedeći indikatori: +1, +6, -2 (ukupno dobijemo nula). Kisik je jednostavna tvar, stoga ima nulto oksidacijsko stanje.

Elektronska ravnoteža za ovu interakciju je sljedeća:

Mn +7 uzima 5 e = Mn +2 2, je oksidacijsko sredstvo;
2I - daje 2e = ja 2 0 5, djeluje kao redukcijsko sredstvo.

U završnoj fazi ovog zadatka rasporedit ćemo koeficijente u gotovu shemu i dobiti:

2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 + 10 KI = 2MnSO 4 + 5I 2 + 6K 2 SO 4 + 8H 2 O.

Zaključak

Ovi su procesi našli ozbiljnu primjenu u kemijskoj analizi. Uz njihovu pomoć možete otkriti i odvojiti razne ione te provesti oksidimetriju.

Razne metode fizičke i kemijske analize temelje se na ORR-u. Teorija interakcije kiseline i baze objašnjava kinetiku tekućih procesa i omogućuje izvođenje kvantitativnih izračuna pomoću jednadžbi.

Kako bi učenici koji su za završni ispit odabrali kemiju uspješno položili te testove, potrebno je razraditi algoritam za izjednačavanje OVR-a na temelju elektronske vage. Učitelji s učenicima rade na načinu slaganja koeficijenata, koristeći niz primjera iz anorganske i organske kemije.

Zadaci koji se odnose na određivanje oksidacijskih stanja kemijskih elemenata u jednostavnim i složenim tvarima, kao i izrada ravnoteže između primljenih i doniranih elektrona, obvezni su sastavni dio ispitnih kolokvijuma na osnovnom, općem stupnju obrazovanja. Samo ako su takvi zadaci uspješno obavljeni, možemo govoriti o učinkovitom savladavanju školskog tečaja anorganske kemije, a također računati na dobivanje visoke ocjene na Jedinstvenom državnom ispitu i Jedinstvenom državnom ispitu.

Problematika iz opće i anorganske kemije

2.2. Redoks reakcije

Izgled zadaci >>>

Teorijski dio

Redoks reakcije uključuju kemijske reakcije koje su popraćene promjenom oksidacijskih stanja elemenata. U jednadžbama takvih reakcija izbor koeficijenata provodi se sastavljanjem elektronska vaga. Metoda odabira koeficijenata pomoću elektroničke vage sastoji se od sljedećih koraka:

a) napiši formule reagensa i produkata, a zatim pronađi elemente koji im povisuju i snižavaju oksidacijska stanja te ih zasebno ispiši:

MnCO3 + KClO3 ® MnO2+ KCl + CO2

Klasa V¼ = Cl - ja

Mn II¼ = Mn IV

b) sastavite jednadžbe za polureakcije redukcije i oksidacije, poštujući zakone očuvanja broja atoma i naboja u svakoj polureakciji:

polureakcija oporavak Klasa V + 6 e - = Cl - ja

polureakcija oksidacija Mn II- 2 e - = Mn IV

c) odabrani su dodatni faktori za jednadžbu polureakcija tako da je zakon očuvanja naboja zadovoljen za reakciju u cjelini, za koju je broj primljenih elektrona u redukcijskim polureakcijama jednak broju donirani elektroni u polureakciji oksidacije:

Klasa V + 6 e - = Cl - ja 1

Mn II- 2 e - = Mn IV 3

d) umetnite (koristeći pronađene faktore) stehiometrijske koeficijente u reakcijsku shemu (koeficijent 1 je izostavljen):

3 MnCO 3 + KClO 3 = 3 MnO 2 + KCl+CO2

d) izjednačite broj atoma onih elemenata koji tijekom reakcije ne mijenjaju svoje oksidacijsko stanje (ako postoje dva takva elementa, tada je dovoljno izjednačiti broj atoma jednog od njih, a provjeriti za drugi). Dobije se jednadžba za kemijsku reakciju:

3 MnCO 3 + KClO 3 = 3 MnO 2 + KCl+ 3 CO 2

Primjer 3. Odaberite koeficijente u jednadžbi redoks reakcije

Fe 2 O 3 + CO ® Fe + CO 2

Riješenje

Fe 2 O 3 + 3 CO = 2 Fe + 3 CO 2

Fe III + 3 e - = Fe 0 2

C II - 2 e - = C IV 3

Uz istodobnu oksidaciju (ili redukciju) atoma dva elementa jedne tvari, izračun se provodi za jednu jedinicu formule ove tvari.

Primjer 4. Odaberite koeficijente u jednadžbi redoks reakcije

Fe(S ) 2 + O 2 = Fe 2 O 3 + SO 2

Riješenje

4Fe(S ) 2 + 11 O 2 = 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2

Fe II- e - = Fe III

- 11 e - 4

2S - ja - 10 e - = 2S IV

O 2 0 + 4 e - = 2O - II+4 e - 11

U primjerima 3 i 4, funkcije oksidacijskog i redukcijskog sredstva podijeljene su između različitih tvari, Fe 2 O 3 i O 2 - oksidirajuća sredstva, CO i Fe(S)2 - redukcijska sredstva; Takve se reakcije klasificiraju kao intermolekularni redoks reakcije.

Kada intramolekularni oksidacijsko-redukcijska, kada se u istoj tvari atomi jednog elementa oksidiraju, a atomi drugog elementa reduciraju, obračun se provodi po jednoj formulskoj jedinici tvari.

Primjer 5. Odaberite koeficijente u jednadžbi oksidacijsko-redukcijske reakcije

(NH 4) 2 CrO 4 ® Cr 2 O 3 + N 2 + H 2 O + NH 3

Riješenje

2 (NH 4) 2 CrO 4 = Cr 2 O 3 + N 2 +5 H 2 O + 2 NH 3

Cr VI + 3 e - = Cr III 2

2N - III - 6 e - = N 2 0 1

Za reakcije dismutacija (disproporcionalnost, autooksidacija- samoozdravljenje), u kojem se atomi istog elementa u reagensu oksidiraju i reduciraju, prvo se dodaju dodatni faktori na desnu stranu jednadžbe, a zatim se pronađe koeficijent za reagens.

Primjer 6. Odaberite koeficijente u jednadžbi reakcije dismutacije

H2O2 ® H2O+O2

Riješenje

2 H 2 O 2 = 2 H 2 O + O 2

O - ja+ e - = O - II 2

2O - ja - 2 e - = O 2 0 1

Za reakciju komutacije ( sinproporcionalnost), u kojem atomi istog elementa različitih reagensa, kao rezultat njihove oksidacije i redukcije, dobivaju isto oksidacijsko stanje, dodatni faktori se prvo dodaju na lijevu stranu jednadžbe.

Primjer 7. Odaberite koeficijente u jednadžbi reakcije komutacije:

H2S + SO2 = S + H2O

Riješenje

2H2S + SO2 = 3S + 2H2O

S - II - 2 e - = S 0 2

SIV+4 e - = S 0 1

Za odabir koeficijenata u jednadžbama redoks reakcija koje se odvijaju u vodenoj otopini uz sudjelovanje iona koristi se metoda ravnoteža elektrona iona. Metoda odabira koeficijenata pomoću ravnoteže elektrona i iona sastoji se od sljedećih koraka:

a) napiši formule reagensa ove redoks reakcije

K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 + H 2 S

i ustanoviti kemijsku funkciju svakog od njih (ovdje K2Cr2O7 - oksidacijsko sredstvo, H2SO4 - medij kisele reakcije, H2S - redukcijsko sredstvo);

b) zapišite (u sljedeći redak) formule reagensa u ionskom obliku, navodeći samo one ione (za jake elektrolite), molekule (za slabe elektrolite i plinove) i formule jedinica (za čvrste tvari) koje će sudjelovati u reakcija kao oksidacijsko sredstvo ( Cr2O72 - ), okoliš ( H+- točnije, oksonijev kation H3O+ ) i redukcijsko sredstvo ( H2S):

Cr2O72 - +H++H2S

c) odrediti reduciranu formulu oksidirajućeg sredstva i oksidirani oblik redukcijskog sredstva, koji moraju biti poznati ili navedeni (npr. ovdje dikromatni ion prolazi katione kroma ( III), i vodikov sulfid - u sumpor); Ovi se podaci zapisuju u sljedeća dva retka, sastavljaju se elektron-ionske jednadžbe za polureakcije redukcije i oksidacije i odabiru dodatni faktori za jednadžbe polureakcija:

polureakcija redukcija Cr 2 O 7 2 - + 14 H + + 6 e - = 2 Cr 3+ + 7 H 2 O 1

polureakcija oksidacija H2S - 2 e - = S (t) + 2 H + 3

d) sastaviti, zbrajanjem jednadžbi polureakcija, ionsku jednadžbu zadane reakcije, tj. dopunski unos (b):

Cr2O72 - + 8 H + + 3 H 2 S = 2 Cr 3+ + 7 H 2 O + 3 S ( T)

d) na temelju ionske jednadžbe čine molekularnu jednadžbu ove reakcije, tj. dopunjuje unos (a), a formule kationa i aniona koji nedostaju u ionskoj jednadžbi grupiraju se u formule dodatnih produkata ( K2SO4):

K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 3H 2 S = Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O + 3S ( t ) + K 2 SO 4

f) odabrane koeficijente provjerite brojem atoma elemenata na lijevoj i desnoj strani jednadžbe (obično je dovoljno provjeriti samo broj atoma kisika).

OksidiranoI obnovljena Oksidirajući i redukcijski oblik često se razlikuju u sadržaju kisika (usporedi Cr2O72 - i Cr 3+ ). Stoga, pri sastavljanju jednadžbi polureakcije metodom ravnoteže elektrona i iona, one uključuju parove H + / H 2 O (za kiseli medij) i OH - / H 2 O (za alkalnu sredinu). Ako se pri prelasku s jednog oblika na drugi izvorni oblik (obično - oksidiran) gubi svoje oksidne ione (prikazane dolje u uglatim zagradama), tada se potonji, budući da ne postoje u slobodnom obliku, moraju spojiti s vodikovim kationima u kiselom okruženju, a u alkalnom okruženju - s molekulama vode, što dovodi do stvaranja molekula vode (u kiseloj sredini) i hidroksidnih iona (u alkalnoj sredini)):

kiseli okoliš [ O2 - ] + 2 H + = H2O

alkalna sredina[ O 2 - ] + H20 = 2 OH -

Nedostatak oksidnih iona u njihovom izvornom obliku (obično- u smanjenom) u usporedbi s konačnim oblikom nadoknađuje se dodatkom molekula vode (u kiseloj sredini) ili hidroksidnih iona (u alkalnoj sredini):

kisela sredina H 2 O = [ O 2 - ] + 2 H +

alkalna sredina2 OH - = [ O 2 - ] + H20

Primjer 8. Odaberite koeficijente metodom ravnoteže elektrona i iona u jednadžbi redoks reakcije:

® MnSO4 + H2O + Na2SO4+ ¼

Riješenje

2 KMnO 4 + 3 H 2 SO 4 + 5 Na 2 SO 3 =

2 MnSO 4 + 3 H 2 O + 5 Na 2 SO 4 + + K 2 SO 4

2 MnO 4 - + 6 H + + 5 SO 3 2 - = 2 Mn 2+ + 3 H 2 O + 5 SO 4 2 -

MnO4 - + 8H + + 5 e - = Mn2+ + 4 H202

SO 3 2 - +H2O - 2 e - = SO 4 2 - + 2 H + 5

Primjer 9. Odaberite koeficijente metodom ravnoteže elektrona i iona u jednadžbi redoks reakcije:

Na 2 SO 3 + KOH + KMnO 4 ® Na 2 SO 4 + H 2 O + K 2 MnO 4

Riješenje

Na 2 SO 3 + 2 KOH + 2 KMnO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + 2 K 2 MnO 4

SO 3 2 - + 2 OH - + 2 MnO 4 - = SO 4 2 - + H 2 O + 2 MnO 4 2 -

MnO4 - + 1 e - = MnO 4 2 - 2

SO 3 2 - + 2 OH - - 2 e - = SO 4 2 - + H2O1

Ako se permanganatni ion koristi kao oksidacijsko sredstvo u slabo kiselom okruženju, tada je jednadžba za polureakciju redukcije:

MnO4 - + 4 H + + 3 e - = MnO 2( t) + 2 H20

a ako u blago alkalnom okruženju, onda

MnO 4 - + 2 H 2 O + 3 e - = MnO 2( t) + 4 OH -

Često se slabo kiseli i blago alkalni medij konvencionalno naziva neutralnim, a u jednadžbe polureakcije s lijeve strane uvode se samo molekule vode. U tom slučaju, prilikom sastavljanja jednadžbe, trebali biste (nakon odabira dodatnih faktora) napisati dodatnu jednadžbu koja odražava stvaranje vode iz H + i OH iona - .

Primjer 10. Odaberite koeficijente u jednadžbi reakcije koja se odvija u neutralnom mediju:

KMnO 4 + H 2 O + Na 2 SO 3 ® Mn OKO 2( t) + Na2SO4 ¼

Riješenje

2 KMnO 4 + H 2 O + 3 Na 2 SO 3 = 2 MnO 2( t) + 3 Na 2 SO 4 + 2 KOH

MnO4 - + H 2 O + 3 SO 3 2 - = 2 MnO 2( t ) + 3 SO 4 2 - + 2 OH -

MnO 4 - + 2 H 2 O + 3 e - = MnO 2( t) + 4 OH -

SO 3 2 - +H2O - 2 e - = SO 4 2 - +2H+

8OH - + 6 H + = 6 H2O + 2 OH -

Dakle, ako se reakcija iz primjera 10 provodi jednostavnim kombiniranjem vodenih otopina kalijevog permanganata i natrijevog sulfita, tada se odvija u uvjetno neutralnom (i zapravo blago alkalnom) okolišu zbog stvaranja kalijevog hidroksida. Ako se otopina kalijevog permanganata malo zakiseli, reakcija će se odvijati u slabo kiseloj (uvjetno neutralnoj) sredini.

Primjer 11. Odaberite koeficijente u jednadžbi reakcije koja se odvija u slabo kiseloj sredini:

KMnO 4 + H 2 SO 4 + Na 2 SO 3 ® Mn OKO 2( t) + H2O + Na2SO4+ ¼

Riješenje

2KMnO 4 + H 2 SO 4 + 3Na 2 SO 3 = 2Mn O 2( T) + H 2 O + 3Na 2 SO 4 + K 2 SO 4

2 MnO 4 - + 2 H + + 3 SO 3 2 - = 2 MnO 2( t ) + H 2 O + 3 SO 4 2 -

MnO4 - + 4H + + 3 e - = Mn O 2 (t) + 2 H 2 O 2

SO 3 2 - +H2O - 2 e - = SO 4 2 - + 2 H + 3

Oblici postojanja oksidansa i reducenta prije i poslije reakcije, tj. nazivaju se njihovi oksidirani i reducirani oblici redoks parovi. Dakle, iz kemijske prakse poznato je (i to se mora zapamtiti) da permanganatni ion u kiseloj sredini tvori kation mangana ( II) (par MnO 4 - +H+/ Mn 2+ + H20 ), u blago alkalnom okruženju- mangan(IV) oksid (par MnO 4 - +H+ ¤ Mn O 2 (t) + H 2 O ili MnO 4 - + H2O = Mn O 2(t) + OH - ). Sastav oksidiranih i reduciranih oblika određen je, dakle, kemijskim svojstvima danog elementa u različitim oksidacijskim stanjima, tj. nejednaka stabilnost pojedinih oblika u različitim sredinama vodene otopine. Svi redoks parovi korišteni u ovom odjeljku dani su u zadacima 2.15 i 2.16.

Tema lekcije je "Reakcije oksidacije i redukcije."

Ciljevi:

Obrazovni: strupoznati studente s novom klasifikacijom kemijskih reakcija koja se temelji na promjenama oksidacijskih stanja elemenata – oksidacijsko-redukcijskim reakcijama (ORR).Formirati pojam o oksidativno - obnoviteljskireakcije, kao kemijske reakcije koje se temelje na promjenama oksidacijskog stanja elemenata. Navedite pojmove "oksidans" i "redukciono sredstvo". Karakterizirajte jedinstvo i kontinuitet procesa oksidacije i redukcije, naučiti studente slagati koeficijente metodom elektroničke bilance.

Obrazovni: strNastaviti razvijati vještine sastavljanja jednadžbi kemijskih reakcija. Doprinijeti širenju vidika učenika, razvijanju vještina primjene stečenog znanja za objašnjavanje pojava okolnog svijeta.Nastaviti s razvojem logičkog mišljenja, vještina analize i usporedbe.Usavršiti praktične vještine rada s laboratorijskom opremom i kemijskim reagensima; dopuniti znanja učenika o pravilima rada u kemijskom laboratoriju. Razvijati sposobnost promatranja i zaključivanja.

Obrazovni: od doprinijeti formiranju kulture međuljudske komunikacije primjerom sposobnosti međusobnog slušanja, međusobnog postavljanja pitanja, analize odgovora suboraca, predviđanja rezultata rada i ocjenjivanja vlastitog rada.Formirati znanstveni svjetonazor učenika i unaprijediti radne vještine.

Vrsta lekcije: učenje novog gradiva.

Didaktički ciljevi:stvoriti uvjete za svijest i razumijevanje bloka novih obrazovnih informacija.

Format lekcije: sat - rasprava s elementima problemskog učenja.

Nastavne metode:eksplanatorno – ilustrativno, problemsko, djelomično istraživačko.

Tijekom nastave

Organiziranje vremena.

Putovanje u prošlost:

Učitelj: U 3. stoljeću pr. na otoku Rodosu izgrađen je spomenik u obliku golemog kipa Heliosa (Grci imaju Boga Sunca).Grandiozan dizajn i savršena izvedba Kolosa s Rodosa - jednog od svjetskih čuda - zadivio je sve koji su ga vidjeli (pokazuje kolosa na slajdu). Ne znamo sa sigurnošću kako je kip izgledao, ali se zna da je bio izrađen od bronce i da je dosegao visinu od oko 33 m. Kip koju je izradio kipar Haret, gradnja je trajala 12 godina. Brončana školjka bila je pričvršćena na željezni okvir. Šuplji kip počeo se graditi odozdo i, kako je rastao, punio se kamenjem kako bi bio stabilniji.Otprilike 50 godina nakon završetka izgradnje, Kolos se srušio. Tijekom potresa pukla je u razini koljena. Znanstvenici smatraju da je razlog krhkosti ovog čuda korozija metala, a proces korozije temelji se na redoks reakcijama.Zapišite temu lekcije u svoju bilježnicu: „Oksidativ- obnoviteljski reakcije."

Dakle, danas ćemo se u lekciji upoznati s redoks reakcijama i saznati koja je razlika između metaboličkih reakcija i redoks reakcija. Naučimo prepoznati oksidacijsko i redukcijsko sredstvo u reakcijama. Naučimo dijagramirati procese davanja i primanja elektrona.

Obnavljanje znanja.

Za početak se prisjetimo što je to oksidacijski broj i kako se određuje oksidacijski broj kod jednostavnih i složenih tvari.

Oksidacijski broj je uvjetni naboj atoma u spoju. Oksidacijsko stanje podudara se s valencijom, ali za razliku od valencije, oksidacijsko stanje je negativno.

Pravila za određivanje oksidacijskih stanja:

1. Slobodni atomi i jednostavne tvari imaju oksidacijsko stanje 0:

Na, H 2 , N 2 , S, Al, F 2 .

2. Metali u svim spojevima imaju pozitivno oksidacijsko stanje (njegova najveća vrijednost jednaka je broju skupine):

a) za metale glavne podskupine skupine I +1;

b) za metale glavne podskupine II skupine +2;

c) aluminij ima +3.

3. U spojevima kisik ima oksidacijski stupanj -2

(iznimkaO +2 F 2 i peroksidi:H 2 O 2 -1 ; K 2 O 2 -1 ).

4. U spojevima s nemetalima vodik ima oksidacijsko stanje +1, a s metalima -1.

5. U spojevima je zbroj oksidacijskih stanja svih atoma 0.

H +1 Cl -1 H 2 +1 S -2 H 2 +1 S +6 O 4 -2

1 - 1 = 0 (2 1) - 2 = 0 (1 2) + 6 - (2 4) = 0

Proučavanje nove teme.

U 8. razredu upoznali ste se s reakcijama kombinacije, razgradnje, supstitucije i izmjene.Ova klasifikacija kemijskih reakcija temelji se na broju i sastavu polaznih i rezultirajućih tvari. Razmotrimo kemijske reakcije sa stajališta oksidacije (donacija elektrona) i redukcije (dobitak elektrona) atoma elemenata. Iznad znakova kemijskih elemenata označit ćemo njihova oksidacijska stanja.

Jesu li se u tim reakcijama promijenila oksidacijska stanja elemenata?

U prvoj jednadžbi oksidacijska stanja elemenata nisu se promijenila, ali u drugoj su se promijenila za bakar i željezo.

Druga reakcija je redoks reakcija.

Reakcije koje rezultiraju promjenama oksidacijskih stanja elemenata koji čine reaktante i produkte reakcije nazivaju se redoks reakcije ( ).

U redoks reakcijama elektroni se prenose s jednog atoma, molekule ili iona na drugi. Proces odustajanja elektrona naziva seoksidacija .

H 2 0 - 2ē 2H + 2Br - - 2ē Br 2 0 S -2 - 2ēS 0

Proces dodavanja elektrona naziva seoporavak :

Mn +4 + 2ē Mn +2 S 0 + 2ē S -2 Kr +6 +3ē Kr +3

Atomi ili ioni koji dobivaju elektrone u danoj reakciji suoksidirajuća sredstva , i koji doniraju elektrone -restauratori .

Sastavljanje jednadžbi redoks reakcija.

Postoje dvije metode za sastavljanje redoks reakcija - metoda ravnoteže elektrona i metoda polureakcije. Ovdje ćemo pogledati.
U ovoj se metodi uspoređuju oksidacijska stanja atoma u polaznim tvarima i u produktima reakcije, a vodimo se pravilom: broj elektrona koje donira reducirajuće sredstvo mora biti jednak broju elektrona koje dodaje oksidirajući agent.
Da biste izradili jednadžbu, morate znati formule reaktanata i produkata reakcije. Pogledajmo ovu metodu na primjeru.

Algoritam za sastavljanje OVR jednadžbi metodom elektronske bilance:

Nacrtajte dijagram reakcije.

Al + HCl → AlCl 3 + H 2

Odrediti oksidacijska stanja elemenata u reaktantima i produktima reakcije.

Al 0 +H +1 Cl -1 → Al +3 Cl 3 -1 +H 2 0

Odredite je li reakcija redoks ili se odvija bez promjene oksidacijskih stanja elemenata.

Ova reakcija je OVR

Podcrtajte elemente čija se oksidacijska stanja mijenjaju.

Al 0 + H +1 Cl -1 → Al +3 Cl 3 -1 + H 2 0

Odredite koji se element tijekom reakcije oksidira (povećava mu se oksidacijsko stanje), a koji element reducira (spada mu se oksidacijsko stanje).

Al 0 → Al +3 oksidira

H +1 → H 2 0 obnavlja se

Na lijevoj strani dijagrama strelicama označite proces oksidacije (premještanje elektrona iz atoma elementa) i proces redukcije (premještanje elektrona na atom elementa)

Al 0 – 3 ē →Al +3 proces oksidacije

2 H +1 + 2 ē →H 2 0 proces oporavka

Definirajte redukcijsko sredstvo i oksidacijsko sredstvo.

Al 0 – 3 ē →Al +3 redukcijsko sredstvo

2 H +1 + 2 ē →H 2 0 oksidans

Uravnotežite broj elektrona između oksidirajućeg i redukcijskog sredstva.

Al 0 – 3 → Al +3

2H +1 + 2 ē → H 2 0

Odredite koeficijente za oksidacijsko i redukcijsko sredstvo, produkte oksidacije i redukcije.

Al 0 – 3 → Al +3

x 2

2H +1 + 2 ē → H 2 0

x 3

Stavite koeficijente ispred formula oksidansa i reducenta.

2 Al+ 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2

Provjerite jednadžbu reakcije.

Izbrojimo atome s desne i lijeve strane; ako su jednaki brojevi, izjednačili smo jednadžbu.

Konsolidacija.

№1. Odredite stupanj oksidacije atoma kemijskih elemenata pomoću formula njihovih spojeva:H 2 S, O 2 , N.H. 3 , HNO 3 , Fe, K 2 Kr 2 O 7

№2. Odredite što se događa s oksidacijskim stanjem sumpora tijekom sljedećih prijelaza:H 2 S → TAKO 2 → TAKO 3

№3. Metodom elektronske vage složiti koeficijente u CHR, naznačiti procese oksidacije (redukcije), oksidans (redukcijsko sredstvo); napiši reakcije u potpunom i ionskom obliku:

A) Zn + HCl = H 2 + ZnCl 2

B) Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

№4. daju seshemajednadžbereakcije:
SSAD + HNO 3 ( razrijeđena) = Cu(NO 3 ) 2 + S + NO + H 2 O

K+H 2 O = KOH + H 2
Poredajte koeficijente u reakcijama metodom elektronske vage.
Navedite tvar – oksidans i tvar – reduktiv.

Domaća zadaća: str 1, vježba 1, 6 stranica 7.

Lekcija ispituje bit redoks reakcija i njihovu razliku od reakcija ionske izmjene. Objašnjene su promjene oksidacijskih stanja oksidirajućeg i redukcijskog sredstva. Uvodi se pojam elektroničke vage.

Tema: Redoks reakcije

Lekcija: Redoks reakcije

Razmotrite reakciju magnezija s kisikom. Zapišimo jednadžbu ove reakcije i rasporedimo vrijednosti oksidacijskih stanja atoma elemenata:

Kao što se može vidjeti, atomi magnezija i kisika u početnim materijalima i produktima reakcije imaju različita oksidacijska stanja. Napišimo dijagrame procesa oksidacije i redukcije koji se odvijaju s atomima magnezija i kisika.

Prije reakcije, atomi magnezija imali su oksidacijski stupanj nula, nakon reakcije - +2. Dakle, atom magnezija je izgubio 2 elektrona:

Magnezij donira elektrone i sam se oksidira, što znači da je redukcijsko sredstvo.

Prije reakcije oksidacijsko stanje kisika bilo je nula, a nakon reakcije postalo je -2. Dakle, atom kisika je sebi dodao 2 elektrona:

Kisik prihvaća elektrone i sam se reducira, što znači da je oksidacijsko sredstvo.

Zapišimo opću shemu oksidacije i redukcije:

Broj danih elektrona jednak je broju primljenih elektrona. Održava se elektronička ravnoteža.

U redoks reakcije dolazi do procesa oksidacije i redukcije, što znači da se mijenjaju oksidacijska stanja kemijskih elemenata. Ovo je zaštitni znak redoks reakcije.

Redoks reakcije su reakcije u kojima kemijski elementi mijenjaju svoje oksidacijsko stanje

Pogledajmo konkretne primjere kako razlikovati redoks reakciju od drugih reakcija.

1. NaOH + HCl = NaCl + H 2 O

Da bismo rekli je li reakcija redoks, potrebno je dodijeliti vrijednosti oksidacijskih stanja atoma kemijskih elemenata.

1-2+1 +1-1 +1 -1 +1 -2

1. NaOH + HCl = NaCl + H 2 O

Imajte na umu da oksidacijska stanja svih kemijskih elemenata lijevo i desno od znaka jednakosti ostaju nepromijenjena. To znači da ova reakcija nije redoks.

4 +1 0 +4 -2 +1 -2

2. CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O

Kao rezultat te reakcije promijenila su se oksidacijska stanja ugljika i kisika. Štoviše, ugljik je povećao svoje oksidacijsko stanje, a kisik se smanjio. Zapišimo sheme oksidacije i redukcije:

C -8e = C - proces oksidacije

O +2e = O - proces oporavka

Tako da je broj danih elektrona jednak broju primljenih elektrona, tj. ispoštovao elektronska vaga, potrebno je drugu polureakciju pomnožiti faktorom 4:

C -8e = C - redukcijsko sredstvo, oksidira

O +2e = O 4 oksidans, reducirano

Tijekom reakcije oksidacijsko sredstvo prihvaća elektrone, snižavajući svoje oksidacijsko stanje, te se reducira.

Reducirajuće sredstvo odustaje od elektrona tijekom reakcije, povećavajući svoje oksidacijsko stanje, oksidira se.

1. Mikityuk A.D. Zbirka zadataka i vježbi iz kemije. 8-11 razredi / A.D. Mikityuk. - M.: Izdavačka kuća. "Ispit", 2009. (str.67)

2. Orzhekovsky P.A. Kemija: 9. razred: udžbenik. za opće obrazovanje osnivanje / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. - M.: AST: Astrel, 2007. (§22)

3. Rudzitis G.E. Kemija: anorganska. kemija. Orgulje. kemija: udžbenik. za 9. razred. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Obrazovanje, OJSC “Moskovski udžbenici”, 2009. (§5)

4. Khomchenko I.D. Zbirka zadataka i vježbi iz kemije za srednju školu. - M.: RIA “Novi val”: Izdavač Umerenkov, 2008. (str.54-55)

5. Enciklopedija za djecu. Svezak 17. Kemija / Pogl. izd. V.A. Volodin, Ved. znanstveni izd. I. Leenson. - M.: Avanta+, 2003. (str. 70-77)

Dodatni web resursi

1. Objedinjena zbirka digitalnih obrazovnih izvora (video iskustva na temu) ().

2. Objedinjena zbirka digitalnih obrazovnih resursa (interaktivni zadaci na temu) ().

3. Elektronička verzija časopisa “Chemistry and Life” ().

Domaća zadaća

1. Br. 10.40 - 10.42 iz “Zbirke zadataka i vježbi iz kemije za srednju školu” I.G. Khomchenko, 2. izdanje, 2008

2. Sudjelovanje u reakciji jednostavnih tvari siguran je znak redoks reakcije. Objasni zašto. Napišite jednadžbe za reakcije spoja, supstitucije i razgradnje s kisikom O 2 .