TS (hướng dẫn có giá trị). Nhiệm vụ của phần Phản ứng oxi hóa khử Phản ứng oxi hóa khử 9 hóa học

Phản ứng oxy hóa-khử (ORR)- các phản ứng kèm theo việc thêm hoặc mất electron hoặc phân bố lại mật độ electron trên các nguyên tử (thay đổi trạng thái oxy hóa).

Các giai đoạn của OVR

Quá trình oxy hóa- Sự nhường electron của nguyên tử, phân tử hoặc ion. Kết quả là trạng thái oxy hóa tăng lên. Chất khử nhường electron.

Sự hồi phục- sự bổ sung các electron. Kết quả là trạng thái oxy hóa giảm. Chất oxi hóa nhận electron.

OVR- một quá trình kết hợp: nếu có sự khử thì có sự oxy hóa.

quy tắc OVR

Trao đổi tương đương của electron và cân bằng nguyên tử.

Môi trường axit

Trong môi trường axit, các ion oxit giải phóng liên kết với proton tạo thành phân tử nước; các ion oxit còn thiếu được cung cấp bởi các phân tử nước, sau đó các proton được giải phóng khỏi chúng.

Ở nơi không có đủ nguyên tử oxy, chúng ta viết số lượng phân tử nước bằng số lượng ion oxit.

Lưu huỳnh trong kali sulfite có trạng thái oxy hóa +4, mangan trong thuốc tím có trạng thái oxy hóa +7, axit sulfuric là môi trường phản ứng.
Mangan ở trạng thái oxy hóa cao nhất là chất oxy hóa, do đó kali sulfite là chất khử.

Lưu ý: +4 là trạng thái oxy hóa trung gian của lưu huỳnh nên nó có thể đóng vai trò vừa là chất khử vừa là chất oxy hóa. Với các chất oxy hóa mạnh (permanganat, dicromat), sulfite là chất khử (bị oxy hóa thành sunfat); với các chất khử mạnh (halogenides, chalcogenides), sulfite là chất oxy hóa (khử thành lưu huỳnh hoặc sunfua).

Lưu huỳnh chuyển từ trạng thái oxy hóa +4 sang +6 - sulfite bị oxy hóa thành sunfat. Mangan chuyển từ trạng thái oxy hóa +7 sang +2 (môi trường axit) - ion permanganat bị khử thành Mn 2+.

2. Soạn các nửa phản ứng. Cân bằng mangan: 4 ion oxit được giải phóng khỏi thuốc tím, được liên kết bởi các ion hydro (môi trường axit) thành phân tử nước. Như vậy, 4 ion oxit liên kết với 8 proton trong 4 phân tử nước.

Nói cách khác, có 4 oxy bị thiếu ở vế phải của phương trình nên chúng ta viết 4 phân tử nước và 8 proton ở vế trái của phương trình.

Bảy trừ hai là cộng năm electron. Bạn có thể cân bằng theo tổng điện tích: ở vế trái của phương trình có 8 proton trừ một thuốc tím = 7+, ở vế phải là mangan có điện tích 2+, nước trung hòa về điện. Bảy trừ hai là cộng năm electron. Mọi thứ đều được cân bằng.

Đánh đồng lưu huỳnh: ion oxit còn thiếu ở vế trái của phương trình được cung cấp bởi một phân tử nước, sau đó giải phóng hai proton ở vế phải.
Ở bên trái điện tích là 2-, ở bên phải là 0 (-2+2). Trừ hai electron.

Nhân nửa phản ứng trên với 2, nửa phản ứng dưới với 5.

Chúng tôi giảm proton và nước.

Các ion sunfat liên kết với các ion kali và mangan.

Môi trường kiềm

Trong môi trường kiềm, các ion oxit giải phóng sẽ liên kết với các phân tử nước, tạo thành các ion hydroxit (nhóm OH -). Các ion oxit còn thiếu được cung cấp bởi các nhóm hydroxo, lượng này phải được lấy gấp đôi.

Ở những nơi không có đủ ion oxit, chúng ta viết các nhóm hydroxo nhiều gấp 2 lần số còn thiếu - nước.

Ví dụ. Dùng phương pháp cân bằng electron, lập phương trình phản ứng, xác định chất oxi hóa, chất khử:

Xác định mức độ oxy hóa:

Bismuth (III) với các chất oxy hóa mạnh (ví dụ Cl 2) trong môi trường kiềm thể hiện tính khử (oxy hóa thành bismuth V):

Vì ở bên trái của phương trình không có đủ 3 oxy để cân bằng nên chúng ta viết 6 nhóm hydroxo và ở bên phải - 3 nước.

Phương trình phản ứng cuối cùng là:

Môi trường trung tính

Trong môi trường trung tính, các ion oxit giải phóng sẽ liên kết với các phân tử nước tạo thành ion hydroxit (nhóm OH -). Các ion oxit bị thiếu được cung cấp bởi các phân tử nước. Các ion H + được giải phóng từ chúng.

Dùng phương pháp cân bằng electron, lập phương trình phản ứng, xác định chất oxi hóa, chất khử:

1. Xác định trạng thái oxy hóa: lưu huỳnh trong kali persulfate có trạng thái oxy hóa +7 (là chất oxy hóa, vì nó có trạng thái oxy hóa cao nhất), brom trong kali bromua có trạng thái oxy hóa -1 (là chất khử, vì nó có trạng thái oxy hóa thấp nhất). trạng thái oxy hóa), nước là môi trường phản ứng.

Lưu huỳnh chuyển từ trạng thái oxy hóa +7 thành +6 - Persulfate bị khử thành sunfat. Brom chuyển từ trạng thái oxy hóa -1 thành 0 - ion bromua bị oxy hóa thành brom.

2. Soạn các nửa phản ứng. Chúng tôi cân bằng lưu huỳnh (hệ số 2 trước sunfat). Phương trình oxy.
Bên trái có điện tích 2-, bên phải có điện tích 4-, có 2 electron gắn vào nên ta viết +2

Chúng ta cân bằng brom (hệ số 2 trước ion bromua). Ở bên trái điện tích là 2-, ở bên phải điện tích là 0, có 2 electron nên ta viết -2

3. Phương trình tổng hợp của cân điện tử.

4. Phương trình phản ứng cuối cùng: Ion sunfat kết hợp với ion kali tạo thành kali sunfat, hệ số 2 trước KBr và trước K2SO4. Nước hóa ra là không cần thiết - hãy đặt nó trong ngoặc vuông.

Phân loại OVR

Chất oxi hóa và chất khử- các chất khác nhau
Chất tự oxy hóa, chất tự khử (không cân xứng, biến tính). Một nguyên tố ở trạng thái oxy hóa trung gian.
Chất oxy hóa hoặc chất khử - môi trường cho quá trình
Quá trình oxy hóa-khử nội phân tử. Cùng một chất có chất oxi hóa và chất khử.
Phản ứng pha rắn, nhiệt độ cao.

Đặc tính định lượng của ORR

Thế oxy hóa khử tiêu chuẩn, E 0- Thế điện cực so với thế hydro tiêu chuẩn. Thêm về.

Để trải qua ORR, điều cần thiết là hiệu điện thế phải lớn hơn 0, nghĩa là thế năng của chất oxy hóa phải lớn hơn thế năng của chất khử:

Ví dụ:

Thế năng càng thấp thì chất khử càng mạnh; thế năng càng cao thì chất oxy hóa càng mạnh.
Tính chất oxy hóa mạnh hơn trong môi trường axit, còn tính khử mạnh hơn trong môi trường kiềm.

OVR là gì? Ví dụ về các phản ứng như vậy có thể được tìm thấy không chỉ trong hóa học vô cơ mà còn trong hóa học hữu cơ. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ xác định các thuật ngữ chính được sử dụng khi phân tích các tương tác đó. Ngoài ra, chúng tôi sẽ cung cấp một số OVR, ví dụ và giải pháp cho các phương trình hóa học giúp bạn hiểu thuật toán hành động.

Định nghĩa cơ bản

Nhưng trước tiên, hãy nhớ lại các định nghĩa cơ bản sẽ giúp bạn hiểu được quy trình:

Chất oxy hóa là nguyên tử hoặc ion có khả năng nhận electron trong quá trình tương tác. Axit khoáng và thuốc tím hoạt động như tác nhân oxy hóa nghiêm trọng.
Chất khử là ion hoặc nguyên tử nhường electron hóa trị cho các nguyên tố khác.
Quá trình thêm electron tự do được gọi là quá trình oxy hóa và quá trình mất electron được gọi là quá trình khử.

Thuật toán hành động

Làm thế nào để phân tích các phương trình OVR? Các ví dụ được cung cấp cho học sinh tốt nghiệp liên quan đến việc sắp xếp các hệ số bằng cân điện tử. Đây là thủ tục:

Đầu tiên, cần xác định trạng thái oxy hóa của tất cả các nguyên tố trong các chất đơn giản và phức tạp tham gia vào quá trình biến đổi hóa học được đề xuất.
Tiếp theo, những phần tử đã thay đổi giá trị số của chúng sẽ được chọn.
Các dấu “+” và “-” biểu thị số electron được nhận và cho đi cũng như số lượng của chúng.
Tiếp theo, bội số chung nhỏ nhất được xác định giữa chúng và các hệ số được xác định.
Các số kết quả được đưa vào phương trình phản ứng.

Ví dụ đầu tiên

Làm thế nào để hoàn thành một nhiệm vụ liên quan đến OVR? Các ví dụ đưa ra trong đề thi cuối kỳ lớp 9 không liên quan đến việc cộng công thức của các chất. Theo quy luật, trẻ em cần xác định các hệ số và các chất làm thay đổi giá trị hóa trị.

Hãy xem xét những OVR (phản ứng) đó, những ví dụ được cung cấp cho học sinh tốt nghiệp lớp 11. Học sinh phải độc lập bổ sung phương trình bằng các chất và chỉ sau đó sử dụng cân điện tử mới sắp xếp các hệ số:

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

Đầu tiên, hãy sắp xếp trạng thái oxy hóa của từng hợp chất. Vì vậy, trong hydro peroxide ở nguyên tố đầu tiên, nó tương ứng với +1 , ở mức oxy -1 . Các chỉ số sau đây tồn tại trong axit sulfuric: +1, +6, -2 (tổng số bằng không). Oxy là một chất đơn giản nên nó có trạng thái oxy hóa bằng không.

Cân bằng điện tử cho sự tương tác này như sau:

Mn +7 mất 5 e = Mn +2 2, là chất oxi hóa;
2tôi - cho 2e = Tôi 2 0 5, đóng vai trò là chất khử.

Ở giai đoạn cuối cùng của nhiệm vụ này, chúng tôi sẽ sắp xếp các hệ số trong sơ đồ đã hoàn thành và nhận được:

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

Phần kết luận

Những quá trình này đã tìm thấy ứng dụng nghiêm túc trong phân tích hóa học. Với sự giúp đỡ của họ, bạn có thể khám phá và tách các ion khác nhau cũng như thực hiện phép đo oxy hóa.

Một loạt các phương pháp phân tích vật lý và hóa học đều dựa trên ORR. Lý thuyết về tương tác axit và bazơ giải thích động học của các quá trình đang diễn ra và cho phép thực hiện các phép tính định lượng bằng các phương trình.

Để các học sinh đã chọn môn Hóa tham gia kỳ thi cuối kỳ thành công vượt qua các bài kiểm tra này, cần xây dựng thuật toán cân bằng OVR dựa trên cân điện tử. Giáo viên làm việc với học sinh về phương pháp sắp xếp hệ số, sử dụng nhiều ví dụ khác nhau từ hóa học vô cơ và hữu cơ.

Nhiệm vụ liên quan đến việc xác định trạng thái oxy hóa của các nguyên tố hóa học trong các chất đơn giản và phức tạp, cũng như thiết lập sự cân bằng giữa các electron được chấp nhận và được cho, là một yếu tố bắt buộc trong các bài kiểm tra ở giai đoạn giáo dục cơ bản, phổ thông. Chỉ khi những nhiệm vụ đó được hoàn thành xuất sắc, chúng ta mới có thể nói về việc hoàn thành thành công khóa học ở trường về hóa học vô cơ, đồng thời có thể tin tưởng vào việc đạt điểm cao trong Kỳ thi Thống nhất và Kỳ thi Thống nhất Nhà nước.

Sách bài tập hóa học đại cương và hóa học vô cơ

2.2. Phản ứng oxi hóa khử

Nhìn nhiệm vụ >>>

Phần lý thuyết

Phản ứng oxi hóa khử bao gồm các phản ứng hóa học đi kèm với sự thay đổi trạng thái oxy hóa của các nguyên tố. Trong phương trình của các phản ứng như vậy, việc lựa chọn hệ số được thực hiện bằng cách tổng hợp cân điện tử. Phương pháp chọn tỷ lệ cược bằng cân điện tử gồm các bước sau:

a) Viết công thức của thuốc thử và sản phẩm, sau đó tìm các nguyên tố làm tăng, giảm trạng thái oxi hóa của chúng rồi viết riêng:

MnCO3 + KClO3 ® MnO2+ KCl + CO2

Cl V¼ = Cl - TÔI

Mn II¼ = Mn IV

b) Viết phương trình các nửa phản ứng khử và oxy hóa, tuân theo định luật bảo toàn số nguyên tử và điện tích trong mỗi nửa phản ứng:

nửa phản ứng sự hồi phục Cl V + 6 e - = Cl - TÔI

nửa phản ứng Quá trình oxy hóa Mn II- 2 e - = Mn IV

c) các hệ số bổ sung được chọn cho phương trình của các nửa phản ứng sao cho định luật bảo toàn điện tích được thỏa mãn cho toàn bộ phản ứng, trong đó số electron được chấp nhận trong nửa phản ứng khử được làm bằng số lượng electron electron được nhường trong bán phản ứng oxy hóa:

Cl V + 6 e - = Cl - tôi 1

Mn II- 2 e - = Mn IV 3

d) chèn (sử dụng các hệ số tìm được) các hệ số cân bằng hóa học vào sơ đồ phản ứng (bỏ qua hệ số 1):

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

d) cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố không thay đổi trạng thái oxy hóa trong quá trình phản ứng (nếu có hai nguyên tố như vậy thì chỉ cần cân bằng số nguyên tử của một trong số chúng và kiểm tra nguyên tử thứ hai là đủ). Phương trình phản ứng hóa học thu được:

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

Ví dụ 3. Chọn các hệ số trong phương trình phản ứng oxi hóa khử

Fe 2 O 3 + CO ® Fe + CO2

Giải pháp

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

Với quá trình oxy hóa (hoặc khử) đồng thời các nguyên tử của hai nguyên tố của một chất, việc tính toán được thực hiện cho một đơn vị công thức của chất này.

Ví dụ 4. Chọn các hệ số trong phương trình phản ứng oxi hóa khử

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

Giải pháp

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

Fe II- e - = Fe III

- 11 e - 4

2S - TÔI - 10 e - = 2S IV

Ô 2 0 + 4 e - = 2O - II+4 e - 11

Trong ví dụ 3 và 4, chức năng của chất oxy hóa và chất khử được phân chia giữa các chất khác nhau, Fe 2 O 3 và O 2 - chất oxi hóa, CO và Fe(S)2 - chất khử; Những phản ứng như vậy được phân loại là liên phân tử phản ứng oxi hóa khử.

Khi nội phân tử quá trình oxy hóa-khử, khi trong cùng một chất, các nguyên tử của một nguyên tố bị oxy hóa và các nguyên tử của nguyên tố khác bị khử thì việc tính toán được thực hiện trên một đơn vị công thức của chất đó.

Ví dụ 5. Chọn hệ số trong phương trình phản ứng oxi hóa khử

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

Giải pháp

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

Đối với phản ứng sự biến đổi (sự không cân xứng, quá trình tự oxy hóa- tự phục hồi), trong đó các nguyên tử của cùng một nguyên tố trong thuốc thử bị oxy hóa và khử, các yếu tố bổ sung trước tiên được thêm vào vế phải của phương trình, sau đó hệ số của thuốc thử được tìm thấy.

Ví dụ 6. Chọn các hệ số trong phương trình phản ứng phân hủy

H2O2 ® H2O+O2

Giải pháp

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

ồ - tôi + e - =O - II 2

2O - TÔI - 2 e - = O 2 0 1

Đối với phản ứng chuyển hóa ( sự đồng bộ hóa), trong đó các nguyên tử của cùng một nguyên tố của các thuốc thử khác nhau, do quá trình oxy hóa và khử của chúng, nhận được trạng thái oxy hóa giống nhau, các yếu tố bổ sung trước tiên được thêm vào vế trái của phương trình.

Ví dụ 7. Chọn các hệ số trong phương trình phản ứng chuyển hóa:

H 2 S + SO 2 = S + H 2 O

Giải pháp

2H2S + SO2 = 3S + 2H2O

S - II - 2 e - = S 0 2

SIV+4 e - = S 0 1

Để chọn hệ số trong phương trình phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong dung dịch nước có sự tham gia của các ion, người ta sử dụng phương pháp cân bằng electron-ion. Phương pháp chọn hệ số sử dụng cân bằng electron-ion gồm các bước sau:

a) Viết công thức các chất tham gia phản ứng oxi hóa khử

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

và thiết lập chức năng hóa học của từng chất (ở đây K2Cr2O7 - chất oxy hóa H 2 SO 4 - môi trường phản ứng axit, H2S - chât khử);

b) viết (ở dòng tiếp theo) công thức của các thuốc thử ở dạng ion, chỉ nêu các ion (đối với chất điện ly mạnh), phân tử (đối với chất điện ly yếu và chất khí) và đơn vị công thức (đối với chất rắn) sẽ tham gia vào phản ứng phản ứng đóng vai trò là chất oxi hóa ( Cr2O72 - ), môi trường ( H+- chính xác hơn là cation oxonium H3O+ ) và chất khử ( H2S):

Cr2O72 - +H++H2S

c) xác định công thức khử của chất oxy hóa và dạng oxy hóa của chất khử, phải biết hoặc chỉ định (ví dụ, ở đây ion dicromat đi qua cation crom ( III) và hydro sunfua - thành lưu huỳnh); Dữ liệu này được ghi vào hai dòng tiếp theo, các phương trình electron-ion cho các nửa phản ứng khử và oxy hóa được soạn thảo và các hệ số bổ sung được chọn cho các nửa phản ứng:

nửa phản ứng khử Cr 2 O 7 2 - + 14 H++ + 6 e - = 2 Cr 3+ + 7 H 2 O 1

nửa phản ứng quá trình oxy hóa H 2 S - 2 e - = S(t) + 2 H + 3

d) bằng cách tổng hợp các phương trình bán phản ứng, phương trình ion của một phản ứng đã cho, tức là mục bổ sung (b):

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

d) dựa vào phương trình ion, lập phương trình phân tử của phản ứng này, tức là mục bổ sung (a), và các công thức của cation và anion bị thiếu trong phương trình ion được nhóm lại thành công thức của các sản phẩm bổ sung ( 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) kiểm tra các hệ số đã chọn bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở vế trái và phải của phương trình (thông thường chỉ cần kiểm tra số lượng nguyên tử oxy là đủ).

bị oxy hóaVà được phục hồi Các dạng oxy hóa và khử thường khác nhau về hàm lượng oxy (so sánh Cr2O72 - và Cr3+ ). Vì vậy, khi biên soạn phương trình nửa phản ứng bằng phương pháp cân bằng electron-ion bao gồm các cặp H+/H 2 O (đối với môi trường axit) và OH - /H 2 O (đối với môi trường kiềm). Nếu khi chuyển từ dạng này sang dạng khác, dạng ban đầu (thường - bị oxy hóa) mất các ion oxit (được hiển thị bên dưới trong ngoặc vuông), sau đó, vì chúng không tồn tại ở dạng tự do nên phải kết hợp với các cation hydro trong môi trường axit và trong môi trường kiềm - với các phân tử nước dẫn đến hình thành các phân tử nước (trong môi trường axit) và các ion hydroxit (trong môi trường kiềm).):

môi trường axit[ O2 - ] + 2 H + = H 2 O

môi trường kiềm[O 2 - ] + H 2 O = 2 OH -

Thiếu các ion oxit ở dạng ban đầu (thường- ở dạng khử) so với dạng cuối cùng được bù bằng cách bổ sung các phân tử nước (trong môi trường axit) hoặc ion hydroxit (trong môi trường kiềm):

môi trường axit H 2 O = [ O 2 - ] + 2 H +

môi trường kiềm2 OH - = [ Ô 2 - ] + H 2 O

Ví dụ 8. Chọn các hệ số theo phương pháp cân bằng electron-ion trong phương trình phản ứng oxi hóa khử:

® MnSO 4 + H 2 O + Na 2 SO 4 + ¼

Giải pháp

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 - = Mn 2+ + 4 H 2 O2

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

Ví dụ 9. Chọn các hệ số theo phương pháp cân bằng electron-ion trong phương trình phản ứng oxi hóa khử:

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

Giải pháp

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

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

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

SO 3 2 - +2OH - - 2 e - = SO 4 2 - + H 2 O 1

Nếu ion permanganat được sử dụng làm tác nhân oxy hóa trong môi trường axit yếu thì phương trình nửa phản ứng khử là:

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

và nếu ở trong môi trường hơi kiềm thì

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

Thông thường, môi trường có tính axit yếu và hơi kiềm thường được gọi là môi trường trung tính và chỉ có các phân tử nước được đưa vào các phương trình bán phản ứng ở bên trái. Trong trường hợp này, khi soạn phương trình, bạn (sau khi chọn thêm hệ số) viết thêm phương trình phản ánh sự tạo thành nước từ các ion H+ và OH - .

Ví dụ 10. Chọn các hệ số trong phương trình phản ứng xảy ra trong môi trường trung tính:

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

Giải pháp

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

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

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

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

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

Do đó, nếu phản ứng từ ví dụ 10 được thực hiện bằng cách đơn giản kết hợp dung dịch nước của thuốc tím và natri sulfite, thì nó sẽ diễn ra trong môi trường trung tính có điều kiện (và trên thực tế là hơi kiềm) do sự hình thành kali hydroxit. Nếu dung dịch thuốc tím bị axit hóa nhẹ, phản ứng sẽ diễn ra trong môi trường axit yếu (trung hòa có điều kiện).

Ví dụ 11. Chọn các hệ số trong phương trình phản ứng xảy ra trong môi trường axit yếu:

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

Giải pháp

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

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

MnO4 - + 4 giờ + + 3 e - = Mn O 2( t ) + 2 H 2 O2

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

Các dạng tồn tại của chất oxy hóa và chất khử trước và sau phản ứng, tức là dạng oxy hóa và khử của chúng được gọi là cặp oxi hóa khử. Do đó, từ thực hành hóa học, người ta biết (và điều này phải được ghi nhớ) rằng ion permanganat trong môi trường axit tạo thành cation mangan ( II) (cặp MnO 4 - +H+/ Mn 2+ + H 2 O ), trong môi trường hơi kiềm- mangan(IV) oxit (cặp MnO 4 - +H+ ¤ Mn O 2(t) + H 2 O hoặc MnO 4 - + H2O = Mn O 2(t) + OH - ). Do đó, thành phần của các dạng oxy hóa và khử được xác định bởi tính chất hóa học của một nguyên tố nhất định ở các trạng thái oxy hóa khác nhau, tức là độ ổn định không đồng đều của các dạng cụ thể trong các môi trường khác nhau của dung dịch nước. Tất cả các cặp oxi hóa khử được sử dụng trong phần này đều được đưa ra trong các bài toán 2.15 và 2.16.

Chủ đề của bài học là “Phản ứng oxi hóa – khử”.

Bàn thắng:

Giáo dục: pgiúp học sinh làm quen với cách phân loại mới các phản ứng hóa học dựa trên sự thay đổi trạng thái oxy hóa của các nguyên tố - phản ứng oxy hóa-khử (ORR).Hình thành khái niệm về oxy hóa - phục hồiphản ứng, là phản ứng hóa học dựa trên sự thay đổi trạng thái oxy hóa của các nguyên tố. Nêu khái niệm “chất oxi hóa” và “chất khử”. Đặc trưng cho sự thống nhất và liên tục của các quá trình oxy hóa và khử, dạy học sinh sắp xếp hệ số bằng phương pháp cân bằng điện tử.

Giáo dục: pTiếp tục phát triển kỹ năng lập phương trình phản ứng hóa học. Góp phần mở rộng tầm nhìn cho học sinh, phát triển kỹ năng vận dụng kiến thức đã học vào giải thích các hiện tượng của thế giới xung quanh.Tiếp tục phát triển kỹ năng tư duy logic, phân tích và so sánh.Nâng cao kỹ năng thực hành khi làm việc với thiết bị thí nghiệm và thuốc thử hóa học; bổ sung cho học sinh kiến thức về nội quy làm việc trong phòng thí nghiệm hóa học. Phát triển khả năng quan sát và rút ra kết luận.

Giáo dục: từ góp phần hình thành văn hóa giao tiếp giữa các cá nhân thông qua nêu gương về khả năng lắng nghe nhau, đặt câu hỏi cho nhau, phân tích câu trả lời của đồng chí, dự đoán kết quả công việc và đánh giá công việc của mình.Hình thành thế giới quan khoa học cho sinh viên và nâng cao kỹ năng làm việc.

Loại bài học: học tài liệu mới.

Mục tiêu giáo khoa:tạo điều kiện nhận thức, lĩnh hội một khối thông tin giáo dục mới.

Hình thức bài học: bài học - thảo luận với các yếu tố của học tập dựa trên vấn đề.

Phương pháp giảng dạy:giải thích - minh họa, có vấn đề, khám phá một phần.

Trong các lớp học

Thời gian tổ chức.

Hành trình về quá khứ:

Giáo viên: Vào thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên. trên đảo Rhodes, một tượng đài được xây dựng dưới hình thức bức tượng khổng lồ của Helios (người Hy Lạp có Thần Mặt trời). Thiết kế hoành tráng và thực hiện hoàn hảo Bức tượng khổng lồ của Rhodes - một trong những kỳ quan của thế giới - làm kinh ngạc tất cả những ai nhìn thấy nó (hiển thị bức tượng khổng lồ trên slide). Chúng tôi không biết chắc chắn bức tượng trông như thế nào, nhưng người ta biết rằng nó được làm bằng đồng và đạt chiều cao khoảng 33 m. được tạo ra bởi nhà điêu khắc Haret và phải mất 12 năm để xây dựng. Vỏ đồng được gắn vào khung sắt. Bức tượng rỗng bắt đầu được xây dựng từ bên dưới và khi lớn lên, nó được lấp đầy bằng đá để ổn định hơn. Khoảng 50 năm sau khi xây dựng xong, Bức tượng khổng lồ đã sụp đổ. Trong trận động đất, nó bị vỡ đến đầu gối. Các nhà khoa học tin rằng nguyên nhân dẫn đến sự mong manh của phép lạ này là do kim loại bị ăn mòn, và quá trình ăn mòn này dựa trên các phản ứng oxi hóa khử.Viết chủ đề bài học vào vở: “Chất oxy hóa- phục hồi phản ứng."

Vì vậy, hôm nay trong bài học chúng ta sẽ làm quen với các phản ứng oxi hóa khử và tìm hiểu sự khác biệt giữa phản ứng trao đổi chất và phản ứng oxi hóa khử. Hãy học cách xác định chất oxy hóa và chất khử trong các phản ứng. Chúng ta hãy học cách vẽ sơ đồ các quá trình cho và nhận điện tử.

Đang cập nhật kiến thức.

Để bắt đầu, chúng ta hãy nhớ số oxi hóa là gì và số oxi hóa được xác định như thế nào trong các chất đơn giản và phức tạp.

Số oxi hóa là điện tích có điều kiện của một nguyên tử trong hợp chất. Trạng thái oxy hóa trùng với hóa trị, nhưng không giống như hóa trị, trạng thái oxy hóa là âm.

Quy tắc xác định trạng thái oxy hóa:

1. Nguyên tử tự do và các chất đơn giản có trạng thái oxi hóa bằng 0:

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

2. Kim loại trong mọi hợp chất đều có trạng thái oxi hóa dương (giá trị cực đại bằng số nhóm):

a) đối với kim loại thuộc phân nhóm chính của nhóm I +1;

b) đối với kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm II +2;

c) nhôm có +3.

3. Trong hợp chất, oxy có trạng thái oxi hóa -2

(ngoại lệồ +2 F 2 và peroxit:H 2 ồ 2 -1 ; K 2 ồ 2 -1 ).

4. Trong các hợp chất với phi kim loại, hydro có trạng thái oxy hóa +1 và với kim loại -1.

5. Trong các hợp chất, tổng số trạng thái oxy hóa của tất cả các nguyên tử là 0.

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

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

Nghiên cứu một chủ đề mới.

Ở lớp 8, bạn đã được làm quen với các phản ứng kết hợp, phân hủy, thay thế và trao đổi.Việc phân loại phản ứng hóa học này dựa trên số lượng và thành phần của chất ban đầu và chất tạo thành. Chúng ta hãy xem xét các phản ứng hóa học từ quan điểm oxy hóa (cho electron) và khử (thu electron) nguyên tử của các nguyên tố. Trên dấu hiệu của các nguyên tố hóa học, chúng ta sẽ chỉ ra trạng thái oxy hóa của chúng.

Trạng thái oxy hóa của các nguyên tố có thay đổi trong các phản ứng này không?

Trong phương trình đầu tiên, trạng thái oxy hóa của các nguyên tố không thay đổi, nhưng trong phương trình thứ hai, chúng thay đổi đối với đồng và sắt.

Phản ứng thứ hai là phản ứng oxi hóa khử.

Các phản ứng dẫn đến sự thay đổi trạng thái oxy hóa của các nguyên tố tạo nên chất phản ứng và sản phẩm phản ứng được gọi là phản ứng oxi hóa khử ( ).

Trong các phản ứng oxi hóa khử, các electron được chuyển từ nguyên tử, phân tử hoặc ion này sang nguyên tử, phân tử hoặc ion khác. Quá trình nhường electron gọi làQuá trình oxy hóa .

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

Quá trình thêm electron được gọi làsự hồi phục :

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

Những nguyên tử hoặc ion nhận electron trong một phản ứng nhất định làtác nhân oxy hóa , và cho electron -người phục chế .

Lập phương trình phản ứng oxi hóa khử.

Có hai phương pháp để tạo ra các phản ứng oxi hóa khử - phương pháp cân bằng điện tử và phương pháp bán phản ứng. Ở đây chúng ta sẽ xem xét.
Trong phương pháp này, trạng thái oxy hóa của các nguyên tử trong chất ban đầu và trong sản phẩm phản ứng được so sánh và chúng ta tuân theo quy luật: số electron do chất khử tặng phải bằng số electron được thêm vào bởi chất oxy hóa. đại lý.
Để lập phương trình, bạn cần biết công thức của chất phản ứng và sản phẩm phản ứng. Hãy xem xét phương pháp này với một ví dụ.

Thuật toán biên soạn phương trình OVR bằng phương pháp cân điện tử:

Vẽ sơ đồ phản ứng.

Al + HCl → AlCl 3 + H 2

Xác định trạng thái oxi hóa của các nguyên tố trong chất phản ứng và sản phẩm phản ứng.

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

Xác định xem phản ứng là oxi hóa khử hay xảy ra mà không làm thay đổi trạng thái oxy hóa của các nguyên tố.

Phản ứng này là OVR

Gạch chân các nguyên tố có trạng thái oxi hóa thay đổi.

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

Xác định nguyên tố nào bị oxy hóa (trạng thái oxy hóa của nó tăng lên) và nguyên tố nào bị khử (trạng thái oxy hóa giảm) trong phản ứng.

Al 0 → Al +3 oxy hóa

H +1 → H 2 0 đang được khôi phục

Ở phía bên trái của sơ đồ, sử dụng các mũi tên để biểu thị quá trình oxy hóa (sự dịch chuyển của các electron khỏi một nguyên tử nguyên tố) và quá trình khử (sự dịch chuyển của các electron khỏi một nguyên tử nguyên tố)

Al 0 – 3 ē →Al +3 quá trình oxy hóa

2 H +1 + 2 ē →H 2 0 quá trình phục hồi

Định nghĩa chất khử và chất oxi hóa.

Al 0 – 3 ē →Al +3 chât khử

2 H +1 + 2 ē →H 2 0 chất oxy hóa

Cân bằng số electron giữa chất oxi hóa và chất khử.

Al 0 – 3 → Al +3

2H +1 + 2 ē → H 2 0

Xác định hệ số chất oxi hóa, chất khử, sản phẩm oxi hóa, chất khử.

Al 0 – 3 → Al +3

x 2

2H +1 + 2 ē → H 2 0

x 3

Đặt các hệ số trước công thức tính chất oxi hóa, chất khử.

2 Al+ 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2

Kiểm tra phương trình phản ứng.

Hãy đếm số nguyên tử ở bên phải và bên trái; nếu có số nguyên tử bằng nhau thì ta đã cân bằng được phương trình.

Hợp nhất.

№1. Xác định mức độ oxy hóa của nguyên tử các nguyên tố hóa học bằng công thức hợp chất của chúng:H 2 S, ồ 2 , N.H. 3 , HNO 3 , Fe, K 2 Cr 2 ồ 7

№2. Xác định hiện tượng xảy ra với trạng thái oxi hóa của lưu huỳnh trong các chuyển tiếp sau:H 2 S → VÌ THẾ 2 → VÌ THẾ 3

№3. Sắp xếp các hệ số trong CHR bằng phương pháp cân điện tử, chỉ ra các quá trình oxy hóa (khử), chất oxy hóa (chất khử); Viết các phản ứng ở dạng đầy đủ và dạng ion:

A) Zn + HCl = H 2 + ZnCl 2

B) Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cư

№4. Được tặngcơ chếphương trìnhphản ứng:
VỚIuS + HNO 3 ( pha loãng) = Cu(NO 3 ) 2 + S + KHÔNG + H 2 ồ

K+H 2 O = KOH + H 2
Sắp xếp các hệ số trong các phản ứng bằng phương pháp cân điện tử.
Cho biết chất - chất oxi hóa và chất - chất khử.

Bài tập về nhà: trang 1, bài tập 1, 6 trang 7.

Bài học xem xét bản chất của phản ứng oxi hóa khử và sự khác biệt của chúng với phản ứng trao đổi ion. Giải thích sự thay đổi trạng thái oxy hóa của chất oxy hóa và chất khử. Khái niệm cân bằng điện tử được giới thiệu.

Chủ đề: Phản ứng oxi hóa khử

Bài học: Phản ứng oxi hóa khử

Hãy xem xét phản ứng của magiê với oxy. Hãy viết phương trình của phản ứng này và sắp xếp các giá trị trạng thái oxy hóa của các nguyên tử của các nguyên tố:

Có thể thấy, các nguyên tử magie và oxy trong nguyên liệu ban đầu và sản phẩm phản ứng có trạng thái oxy hóa khác nhau. Chúng ta hãy viết sơ đồ các quá trình oxy hóa và khử xảy ra với các nguyên tử magiê và oxy.

Trước phản ứng, nguyên tử magiê có trạng thái oxy hóa bằng 0, sau phản ứng - +2. Như vậy nguyên tử magie đã mất đi 2 electron:

Magiê cho electron và bản thân nó bị oxy hóa, có nghĩa là nó là chất khử.

Trước phản ứng, trạng thái oxy hóa của oxy bằng 0 và sau phản ứng là -2. Như vậy, nguyên tử oxy đã thêm 2 electron vào chính nó:

Oxy nhận electron và bị khử, nghĩa là nó là chất oxy hóa.

Hãy viết sơ đồ chung của quá trình oxy hóa và khử:

Số electron đã cho bằng số electron nhận. Cân bằng điện tử được duy trì.

TRONG phản ứng oxi hóa khử quá trình oxy hóa và khử xảy ra, có nghĩa là trạng thái oxy hóa của các nguyên tố hóa học thay đổi. Đây là một dấu hiệu phản ứng oxi hóa khử.

Phản ứng oxi hóa khử là phản ứng trong đó các nguyên tố hóa học thay đổi trạng thái oxy hóa

Chúng ta hãy xem các ví dụ cụ thể về cách phân biệt phản ứng oxi hóa khử với các phản ứng khác.

1. NaOH + HCl = NaCl + H 2 O

Để nói một phản ứng có phải là oxi hóa khử hay không, cần phải gán giá trị trạng thái oxy hóa của nguyên tử của các nguyên tố hóa học.

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

1. NaOH + HCl = NaCl + H 2 O

Xin lưu ý rằng trạng thái oxy hóa của tất cả các nguyên tố hóa học ở bên trái và bên phải của dấu bằng vẫn không thay đổi. Điều này có nghĩa là phản ứng này không oxi hóa khử.

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

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

Kết quả của phản ứng này là trạng thái oxy hóa của carbon và oxy thay đổi. Hơn nữa, carbon tăng trạng thái oxy hóa và oxy giảm. Hãy viết các phương trình oxi hóa và khử:

C -8e = C - quá trình oxy hóa

О +2е = О - quá trình phục hồi

Sao cho số electron đã cho bằng số electron nhận được, tức là tuân thủ cân điện tử, cần nhân nửa phản ứng thứ hai với hệ số 4:

C -8e = C - chất khử, chất oxy hóa

O +2e = Chất oxy hóa O4, bị khử

Trong quá trình phản ứng, chất oxy hóa nhận electron, làm giảm trạng thái oxy hóa và bị khử.

Chất khử nhường electron trong quá trình phản ứng, làm tăng trạng thái oxy hóa, nó bị oxy hóa.

1. Mikityuk A.D. Tuyển tập các bài toán và bài tập hóa học. lớp 8-11 / AD Mikityuk. - M.: Nhà xuất bản. "Kỳ thi", 2009. (tr.67)

2. Orzhekovsky P.A. Hóa học: lớp 9: SGK. cho giáo dục phổ thông thành lập / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcherykova, L.S. Pontak. - M.: AST: Astrel, 2007. (§22)

3. Viêm Rudz G.E. Hóa học: vô cơ. hoá học. Đàn organ. hóa học: sách giáo khoa. cho lớp 9. / G.E. Viêm Rudz, F.G. Feldman. - M.: Education, OJSC “Sách giáo khoa Moscow”, 2009. (§5)

4. Khomchenko ID Tuyển tập các bài toán và bài tập hóa học phổ thông. - M.: RIA “Làn sóng mới”: Nhà xuất bản Umerenkov, 2008. (tr.54-55)

5. Bách khoa toàn thư dành cho trẻ em. Tập 17. Hóa học/Chương. biên tập. V.A. Volodin, Ved. có tính khoa học biên tập. Tôi. Leenson. - M.: Avanta+, 2003. (tr.70-77)

Tài nguyên web bổ sung

1. Một bộ sưu tập thống nhất các tài nguyên giáo dục kỹ thuật số (trải nghiệm video về chủ đề) ().

2. Một bộ sưu tập thống nhất các tài nguyên giáo dục kỹ thuật số (các nhiệm vụ tương tác về chủ đề) ().

3. Tạp chí “Hóa học và cuộc sống” phiên bản điện tử ().

Bài tập về nhà

1. Số 10.40 - 10.42 trong “Tuyển tập các bài tập và bài tập hóa học phổ thông” của I.G. Khomchenko, tái bản lần thứ 2, 2008

2. Sự tham gia của các chất đơn giản vào phản ứng là dấu hiệu chắc chắn của phản ứng oxi hóa khử. Giải thích vì sao. Viết các phương trình phản ứng của hợp chất, sự thế và sự phân hủy có oxi O 2 .