урок по теме: "Окислительно-восстановительные реакции"
учебно-методический материал по химии (11 класс) на тему

Урок химии в 11-м классе по теме "Окислительно-восстановительные реакции"

• Пушкарёва Галина Андреевна, учитель химии

Цель урока: Обобщить, систематизировать и расширить знания учащихся об окислительно-восстановительных реакциях, важнейших окислителях и продуктах их восстановления.

Задачи:

1. Закрепить умение определять степени окисления элементов, окислитель и восстановитель, расставлять коэффициенты методом электронного баланса.
2. Совершенствовать умение определять окислительно-восстановительные свойства веществ, прогнозировать продукты реакций в зависимости от активности металлов, концентрации кислот и реакции среды раствора.
3. Выработать умение составлять уравнения химических реакций, протекающих в различных средах на примере соединений марганца.
4. Показать разнообразие и значение ОВР в природе и повседневной жизни.
5. Продолжить подготовку к ЕГЭ по химии.

Ход урока

1. Организационный момент

Учитель: Добрый день! За окном холодно, но у нас в классе тепло и уютно!

Предлагаю начать наш урок с решения кроссворда. Глядя на кроссворд скажите к какому типу реакций можно отнести все эти понятия?

 Ученик: к окислительно-восстановительным реакциям 

Тема нашего урока: «Окислительно – восстановительные реакции» (Приложение 1, слайд 1)

На уроке предстоит вспомнить основные положения этой теории, метод электронного баланса, научиться составлять уравнения химических реакций, протекающих в растворах, и выяснить от чего зависит механизм таких реакций.

Скажите, а эти реакции важны для человека?  А вот важны или нет мы с вами разберемся в ходе урока.

2. Повторение и обощение изученного ранее материала

Учитель: Для вас тема ОВР не нова, мы с этой темой тесно знакомились в 9 классе. Поэтому предлагаю повторить некоторые понятия и умения по данной теме.

Первый вопрос: «Что такое окислительно-восстановительные реакции»?

Давайте на следующем примере разберем окислительно-восстановительную реакцию:  Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

С чего начинается составление окислительно-восстановительные реакции?

Ученик: В первую очередь нужно расставить степени окисления.

Учитель: Возникает вопрос, что такое степень окисления?

Ученик: Степень окисления – это условный заряд атома химического элемента в соединении, вычисленный на основе предположения, что все соединения состоят только из ионов. Степень окисления может быть положительной, отрицательной или равняться нулю.

Одни элементы имеют постоянные степени окисления, другие — переменные.

Например, к элементам с постоянной положительной степенью окисления относят щелочные металлы: Li+1, Na+1, K+1, Rb+1, Cs+1, Fr+1, следующие элементы II группы периодической системы: Ве+2, Mg+2, Ca+2, Sr+2, Ва+2, Ra+2, Zn+2, а также элемент III А группы - А1+3 и некоторые другие. Металлы в соединениях всегда имеют положительную степень окисления.

Из неметаллов постоянную отрицательную степень окисления (-1) имеет F.

В простых веществах, образованных атомами металлов или неметаллов, степени окисления элементов равны нулю, например: Na°, Al°, Fe°, Н2, О2, F2, Cl2, Br2.

Следует помнить, что в целом молекула электронейтральна, поэтому в любой молекуле алгебраическая сумма степеней окисления равна нулю.

расставим степени окисления в уравнении.

Zn° + H2+1S+6O4-2 = Zn+2S+6O4-2 + H2°

Учитель:  У вас на столах есть инструктивные карточки. Выполните задние №: пользуясь приведенными сведениями, рассчитайте степени окисления элементов в соединениях: MnO2, H2SO4, K2SO3, H2S, KMnO4. (Приложение 2). Обменяйтесь карточками и проверьте друг у друга. А теперь сравните.

Учитель: Что же дальше делать с нашей реакцией?

Ученик:  необходимо составить электронный баланс.

Рассмотрим процесс на примере взаимодействия цинка с разбавленной серной кислотой:

При составлении этого уравнения используется метод электронного баланса. Метод основан на сравнении степеней окисления атомов в исходных веществах и продуктах реакции. Основное требование при составлении уравнений этим методом: число отданных электронов должно быть равно числу принятых электронов.

1. Окислительно - восстановительные реакции – это такие реакции, при которых происходит переход электронов от одних атомов, молекул или ионов к другим.
2. Окисление – это процесс отдачи электронов, степень окисления при этом повышается.
3. Восстановление – это процесс присоединения электронов, степень окисления при этом понижается.
4. Атомы, молекулы или ионы, отдающие электроны, окисляются; являются восстановителями.
   Атомы, ионы или молекулы, принимающие электроны, восстанавливаются; являются окислителями.
5. Окисление всегда сопровождается восстановлением, восстановление связано с окислением.
6. Окислительно – восстановительные реакции – единство двух противоположных процессов: окисления и восстановления.

Учитель:  Чтобы вы не запутались в определениях,  у вас на столах есть памятка. Теперь по инструктивной карточке выполните задание № 2: методом электронного баланса найдите и поставьте коэффициенты в одной из схем окислительно –восстановительных реакций: перед вами три реакции разного цвета. Выберите одну из трех которую вы сможете решить. Обратите внимание, то оцениваться они будут по-разному. Реакция выделенная зеленым цветом при правильном решении на оценку «3», желтого – «4», красная – «5».

А) MnO2 + H2SO4 → MnSO4 + O2 + H2O (2MnO2 + 2H2SO4 → 2MnSO4 +O2 +2H2O)

Б) NaCrO2 + +Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr + H2O _

В) NaNO2 + KMnO4 + H2SO4 → NO2 + +K2SO4 + Na2SO4 +MnSO4 + H2O

Создание проблемной ситуации: 

Учитель: Знания о окислительно-восстановительных реакциях могут ли нам помочь в жизни?

Давайте в этом разберемся. Я готовила к уроку раствор перманганата калия (марганцовку) пролила стакан с раствором и испачкала платок.

Предложите (проделав лабораторный опыт) вещество, с помощью которого можно очистить платок.

На примере опыта давайте посмотрим как ведет себя марганцовка в различных средах, ведь реакции окисления – восстановления могут протекать в различных средах. В зависимости от среды может изменяться характер протекания реакции между одними и теми же веществами: среда влияет на изменение степеней окисления атомов.

Обычно для создания кислотной среды добавляют серную кислоту. Соляную и азотную применяют реже, т.к. первая способна окисляться, а вторая сама является сильным окислителем и может вызвать побочные процессы. Для создания щелочной среды применяют гидроксид калия или натрия, нейтральной – воду.

Лабораторный опыт: (правила ТБ)

В четыре пронумерованные пробирки налито по 1-2 мл разбавленного раствора перманганата калия. В первую пробирку добавьте несколько капель раствора серной кислоты, во вторую – воду, в третью – гидроксид калия, четвертую пробирку оставьте в качестве контрольной. Затем в первые три пробирки прилейте, осторожно взбалтывая, раствор сульфита натрия. Отметьте. Как изменяется окраска раствора в каждой пробирке.

Скажите почему вам  выдано именно 4 пробирки?

Результаты лабораторного опыта: запишите в инструктивную карточку.

Продукты восстановления KMnO4 (MnO4-):

1. в кислой среде – Mn+2 (соль), бесцветный раствор;
2. в нейтральной среде – MnO2, бурый осадок;
3. в щелочной среде - MnO42- , раствор зеленого цвета. К схемам реакций:

KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4 → MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O

KMnO4 + Na 2SO 3 + H2O → MnO2↓ + Na2SO4 + KOH

KMnO4 + Na 2SO3 + КOH → Na2SO4 + K2MnO4 + H2O

Подберите коэффициенты методом электронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель (слайд 10) первую реакцию выполняют учащиеся сидящие на первом ряду, ворую – на втором, третью – на третьем.  

Вы проделали лабораторный опыт, предложите вещество, с помощью которого можно очистить платок.

Демонстрационный опыт:

Пятна от раствора перманганата калия быстро выводятся раствором пероксида водорода, подкисленным уксусной кислотой:

2KMnO4 + 9H2O2 + 6CH3COOH = 2Mn(CH3COO)2 +2CH3COOK + 7O2 + 12H2O

Старые пятна перманганата калия содержат оксид марганца (IV), поэтому будет протекать еще одна реакция:

MnO2 + 3H2O2 + 2CH3COOH = Mn(CH3COO)2 + 2O2 + 4H2O (слайд 12)

После выведения пятен кусок ткани необходимо промыть водой.

Значение окислительно – восстановительных реакций

Ученик: Окислительно-восстановительные реакции лежат в основе получения металлов и сплавов, водорода и галогенов, щелочей и лекарственных препаратов.

С окислительно – восстановительными реакциями связаны многие природные процессы: обмен веществ, брожение, дыхание, фотосинтез. Без понимания сущности и механизмов протекания окислительно-восстановительных реакций невозможно представить работу химических источников тока (аккумуляторов и батареек), получение защитных покрытий.

5. Домашнее задание

Используя схемы, данные на уроке, закончите уравнения реакций и расставьте в них коэффициенты методом электронного баланса:

1. AI + H2SO4 (конц.) →
2. Ag + HNO3 (конц.) →
3. KBr + KMnO4 + H2SO4 → …….. + Br2 + K2SO4 + H2O (слайд 13)

6.Подведение итогов урока: в начале урока мы ставили цель: важны ли в жизни ОВР? Но только ли здесь?

Учитель: и завершить наш урок я хочу следующим стихотворением

1. зачем нам нужна эта химия?
2. Что же полезного в ней?
3. Ведь алгебра, музыка, физика
4. Намного, наверно, важней.
6. Ведь алгебра, музыка, физика
7. Ведут человека вперед
8. Без них наша жизнь немыслима
9. Без них человек не живет.
10.  
11. Но химия – самая важная
12. И больше других нам нужна
13. Откуда у нас напитки?
14. Откуда посуда, еда?
15.  
16. Откуда у нас лекарства,
17. Косметика, мыло, духи,
18. Ткани, квартиры, убранство?
19. Всем химии обязаны мы.
20.  
21. Она интересна. Загадочна,
22. Но нужно ее учить,
23. Зачем же нужна эта химия?

Нужна она нам чтобы жить!

Инструктивная карта

ВАРИАНТ 1

I. Повторение и обобщение изученного ранее материала

Задание 1: Рассчитайте степени окисления элементов в соединениях:

MnO2, H2SO4,  K2SO3,  H2S,  KMnO4 .

Задание 2: Методом электронного баланса найдите и поставьте коэффициенты в следующей схеме окислительно – восстановительной реакции:

MnO2 + H2SO4 → MnSO4 + O2 + H2O  

NaCrO2 + +Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr + H2O _ 

NaNO2 + KMnO4 + H2SO4 → NO2 + +K2SO4 + Na2SO4 +MnSO4 + H2O

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

II. Углубление и расширение знаний:

                                  Лабораторный опыт:  (соблюдайте правила ТБ)

    В четыре пронумерованные пробирки налито по  1-2 мл разбавленного раствора перманганата калия. В первую пробирку добавьте несколько капель раствора серной кислоты, во вторую – воду, в третью – гидроксида калия, четвертую пробирку оставьте в качестве контрольной. Затем в первые три пробирки прилейте, осторожно взбалтывая, раствор сульфита натрия.

Отметьте как изменяется окраска раствора в каждой пробирке:

1 пробирка -

2 пробирка –

3 пробирка –

4 пробирка -  контроль

Задание: К схемам реакций:

KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4 →  MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O

KMnO4 + Na 2SO 3 + H2O → MnO2↓ + Na2SO4  + KOH

KMnO4 + Na 2SO3  + КOH  → Na2SO4 + K2MnO4 + H2O  

Подберите коэффициенты методом электронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Инструктивная карта

ВАРИАНТ 2

I. Повторение и обобщение изученного ранее материала

Задание 1: Рассчитайте степени окисления элементов в соединениях:

СO2, H2FeO4,  K2SO4,  Na2S,  K2MnO4 .

Задание 2: Методом электронного баланса найдите и поставьте коэффициенты в следующей схеме окислительно – восстановительной реакции:

HNO3 + Ag  → AgNO3 + NO + H2O

KI + KMnO4 + H2SO4 →I2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 → Fe(SO4)3 + MnSO4 +K2SO4 + H2O

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________    

II. Углубление и расширение знаний:

                                  Лабораторный опыт:  (соблюдайте правила ТБ)

    В четыре пронумерованные пробирки налито по  1-2 мл разбавленного раствора перманганата калия. В первую пробирку добавьте несколько капель раствора серной кислоты, во вторую – воду, в третью – гидроксида калия, четвертую пробирку оставьте в качестве контрольной. Затем в первые три пробирки прилейте, осторожно взбалтывая, раствор сульфита натрия.

Отметьте как изменяется окраска раствора в каждой пробирке:

1 пробирка -

2 пробирка –

3 пробирка –

4 пробирка -  контроль

Задание: К схемам реакций:

KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4 →  MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O

KMnO4 + Na 2SO 3 + H2O → MnO2↓ + Na2SO4  + KOH

KMnO4 + Na 2SO3  + КOH  → Na2SO4 + K2MnO4 + H2O  

Подберите коэффициенты методом электронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________