«Роль среды в протекании окислительно-восстановительных реакций» урок химии в 11 классе
план-конспект урока по химии (11 класс) по теме

Тема урока: «Роль среды в протекании О.В.Р.» 11 класс

Цель урока:  закрепить метод полуреакций.

Оборудование: на каждом ученическом столе карточки-задания и карточки-ответы, алгоритм составления баланса, схема восстановления перманганата калия в разных средах, баланс кислорода, растворы КМnО4, Nа2SО3, Н2SО4, КОН, штатив с пробирками.

Ход урока

1. Актуализация опорных знаний:

Учитель: При составлении ОВР вы знаете два метода. Какие?

Ученики: Метод электронного баланса и электронно-ионный метод или метод полуреакций.

Учитель: Дайте краткую характеристику каждого метода.

Ученики: В методе электронного баланса используются степени окисления элементов окислителя и восстановителя. Метод ионно-электронного баланса основан на составлении ионных уравнений для процессов окисления и восстановления частиц, реально существующих в растворе.

2. Объяснение нового материала:

Учитель: На характер протекания ОВР, а если точнее, на изменение степени окисления, влияет характер среды. Чтобы «почувствовать» это влияние, рассмотрим поведение одного и того же окислителя в разных средах.

     В качестве окислителя выбираем КМnО4, в качестве восстановителя - Nа2SО3.

Учитель: Какие вещества называют окислителями и как меняется их степень окисления в реакции?

Ученики: Окислители – частицы, которые принимают электроны, что сопровождается понижением их степени окисления.

Учитель: Какие вещества называют восстановителями и как меняется их степень окисления?

Ученики: Восстановители – это частицы, которые отдают электроны, что сопровождается повышением их степени окисления.

Учитель: Теперь попробуем определить как будут изменяться степени окисления у элементов окислителя и восстановителя в нашем примере.

     +4

Nа2SО3

Учитель: Определяем, за счет какого элемента вещество проявляет восстановительные свойства?

Ученики: За счет атома S+4, а если точнее, то за счет SО32-.

S+4 окисляется, степень окисления повышается до S+6, SО32- → SО42-

   +7

КМnО4                                                                                                                                    

Учитель: Определяем, за счет какого элемента вещество проявляет восстановительные свойства?                                                  +7

Ученики: Проявляет окислительную способность за счет Мn, а точнее МnО4-. В реакции происходит понижение степени окисления.

Учитель: Марганец в соединениях проявляет степени окисления: +2, +4, +6, +7.

     Наибольшую химическую активность МnО4- проявляет в кислой среде, восстанавливается до Мn2+. Меньшую активность – в нейтральной среде, восстанавливается до Мn+4, который всходит в состав нерастворимого оксида бурого цвета; и минимальную активность - в сильнощелочной среде, в которой восстанавливается до Мn+7 в составе манганат-иона МnО42-. (схемы на столах у каждого ученика)

                      Кислая среда                     Мn2+ (бесцветный раствор)

МnО4-               Нейтральная среда            МnО2 (бурый осадок)

                      Щелочная среда                 МnО42- (зеленый раствор)

     Проведем эксперимент.

Демонстрационный опыт:

В трех стаканах раствор КМnО4, добавляем равные количества:  в 1-ый – раствора серной кислоты, во 2-ой – воды, в 3-ий – концентрированного раствора щелочи. Затем во все стаканы прилили раствор сульфита натрия до изменения цвета раствора.

                  КМnО4                                                        КМnО4                                          КМnО4                      

                       +                                                +                                        +

                   Н2SО4                                                             Н2О                                  КОН

                   среда                                         среда                                среда

                  кислая                                 нейтральная                      щелочная

                       ↓                                                 ↓                                        ↓

                 раствор                                       бурый                             раствор

              бесцветный                                  осадок                            зеленый

     Составим уравнения соответствующих реакций, расставив коэффициенты методом полуреакций.

№ 1

КМnО4 +  Nа2SО3 + Н2SО4 → Мn2+ + (SО42-)

                                                                                        знаем лишь продукты окисления

                                                                                        восстановителя

                                                                                        и восстановления окислителя

     Составим уравнения полуреакций окисления и восстановления и с их помощью определим продукты.

МnО4- + 8Н+ + 5ē → Мn2+ + 4Н2О          2

SО32- + Н2О -2ē → SО42- + 2Н+                5    

2МnО4- + 16Н+ + 5 SО32- + 5Н2О → 2Мn2+ + 8Н2О + 5 SО42- + 10Н+

производим сокращения:

2МnО4- + 6Н+ +5 SО32-  + 5Н2О → 2Мn2+ + 3Н2О + 5 SО42-

к суммарному краткому ионному уравнению

дописываем недостающие ионы:

(2К+)   (3SО42-) (5Nа+)                 (2SО42-)                (5Nа+)    (2К+ + SО42-)

записываем молекулярное уравнение вместе с коэффициентами:

2КМnО4 +5Nа2SО3 +3Н2SО4 = 2МnSО4 +5Nа2SО4 + К2SО4 +3Н2О

№ 2

КМnО4 +  Nа2SО3 + Н2О →  МnО2 + (SО42-)

МnО4- + 2Н2О + 3ē → МnО2 + 4ОН-          2

SО32- + Н2О -2ē → SО42- + 2Н+                     3    

2МnО4- + 4Н2О + 3SО32- + 3Н2О → 2МnО2↓ + 8ОН- + 3SО42- + 6Н+

производим сокращения:

2МnО4- + Н2О + 3SО32- → 2МnО2 + 3SО42- + 2ОН-

дописываем недостающие ионы:

(2К+)                   (3Nа+)                      (3Nа+)    (2К+)

записываем молекулярное уравнение вместе с коэффициентами:

2КМnО4 + 3Nа2SО3 +Н2О = 2МnО2 + 3Nа2SО4 + 2КОН

№ 3

КМnО4 +  Nа2SО3 + Н2О →  (МnО42-) + (SО42-)

МnО4- + 1ē → МnО42-                            2

SО32- + 2ОН- - 2ē → SО42- + Н2О          1    

2МnО4- + SО32-  + 2ОН- → 2МnО42- + SО42- + Н2О

дописываем недостающие ионы:

                                     (2К+)      (2Nа+)    (2К+)        (4К+)       (2Nа+)    

записываем молекулярное уравнение вместе с коэффициентами:

2КМnО4 + Nа2SО3  +2КОН = 2К2МnО4 + Nа2SО4 + Н2О

Учитель: Итак, мы познакомились с двумя методами баланса электронов. Какие достоинства у метода полуреакций?

Ученики: Рассматриваются реально существующие частицы, не нужно знать все получающиеся вещества, они появляются в уравнении при его выводе из суммарного уравнения.

3. Закрепление:

     Применение знаний в аналогичных примерах. (Карточки-задания и карточки-ответы на столах, по вариантам). Ребята выполняют задания (парная работа) и определяют правильность выполнения задания по карточкам-ответам, которые находятся на столах в конвертах.

4. Сообщение домашнего задания.

Приложения:

1. Домашнее задание

Подберите коэффициенты в схемах окислительно-восстановительных реакций методом электронно-ионного баланса:

1. КМnО4 + Nа2S + Н2О → МnО2 + S + NаОН + КОН
2. КМnО4 + КВr +  Н2SО4 → Мn SО4 + Вr2 + К2 SО4 + Н2О
3. КМnО4 + NаI + КОН → К2 МnО4  + I2 + NаОН

2. Карточки-задания для самостоятельной проверочной работы:

Карточка-задание

№ 1

Составьте уравнение реакции электронно-ионным методом:

КМnО4 + NаNО2 + Н2SО4 →

Карточка-задание

№ 2

Составьте уравнение реакции электронно-ионным методом:

КМnО4 + NаNО2 + Н2О →

Карточка-задание

№ 3

Составьте уравнение реакции электронно-ионным методом:

КМnО4 + NаNО2 + КОН →

3. Карточки-ответы для самостоятельной проверки учащимися правильности выполнения заданий:

Карточка-ответ

№1

КМnО4 + NаNО2 + Н2SО4  → Мn2+ + (NО3 -)

МnО4- + 8Н+ + 5ē → Мn2+ + 4Н2О          2

NО2- + Н2О -2ē → NО3- + 2Н+                5    

2МnО4- + 16Н+ + 5NО2- + 5Н2О → 2Мn2+ + 8Н2О + 5NО3- + 10Н+

           2МnО4- + 6Н+ + 5NО2- + 5Н2О → 2Мn2+ + 3Н2О + 5NО3- 

            (2К+)   (3SО42-) (5Nа+)                 (2SО42-)                (5Nа+)    (2К+ + SО42-)

           2КМnО4 +5NаNО2 +3Н2SО4 = 2МnSО4 +5NаNО3 + К2SО4 +3Н2О  

Карточка-ответ

№2

КМnО4 + NаNО2 + Н2О  → МnО2↓ + (NО3 -)

МnО4- + 2Н2О + 3ē → МnО2 + 4ОН-          2

NО2- + Н2О -2ē → NО3- + 2Н+                     3    

2МnО4- + 4Н2О + 3NО2- + 3Н2О → 2МnО2↓ + 8ОН- + 3NО3- + 6Н+

2МnО4- + Н2О + 3NО2- → 2МnО2 + 3NО3- + 2ОН-

(2К+)                   (3Nа+)                      (3Nа+)    (2К+)

2КМnО4 +3NаNО2 +Н2О = 2МnО2 +3NаNО3 + 2КОН

Карточка-ответ

№3

КМnО4 + NаNО2 + КОН  →(МnО42-) + (NО3 -)

МnО4- + 1ē → МnО42-                            2

NО2- + 2ОН- - 2ē → NО3- + Н2О           1    

2МnО4- + NО2- + 2ОН- → 2МnО42- + NО3- + Н2О

                                     (2К+)      (Nа+)    (2К+)        (4К+)       (Nа+)

2КМnО4 +NаNО2 +2КОН = 2К2МnО4 +NаNО3 + Н2О

4. Баланс кислорода:

Баланс кислорода