Окислительно-восстановительные реакции 11 класс
материал для подготовки к егэ (гиа) по химии (11 класс)

Слайд 1

Окислительно-восстановительные реакции ЕГЭ по химии учитель химии МАОУ СШ №8 Кузьмичева Н.В.

Слайд 2

Что такое окислительно-восстановительная реакция? Степень окисления - это условный заряд атома, вычисленный из предположения, что все связи между атомами в соединении – ионные (т.е. все связывающие электронные пары полностью смещены к более электроотрицательному атому). Для определения степеней окисления химических элементов школьникам необходимо усвоить следующие правила: 1.Металлы во всех сложных соединениях имеют только положительные степени окисления. 2.Неметаллы могут иметь как положительные, так и отрицательные степени окисления. В соединениях с водородом и металлами степени окисления неметаллов всегда отрицательные. 3.Высшая (максимальная) степень окисления элемента, как правило, равна номеру группы, в которой находится элемент в периодической таблице Д.И. Менделеева.

Слайд 3

4.Низшая (минимальная) степень окисления металлов равна нулю. Низшая степень окисления неметаллов обычно определяется числом электронов, которых атому не хватает до завершения внешнего электронного уровня, и поэтому равна: - (8 - номер группы, в которой находится элемент). 5.Значения степеней окисления элемента между высшей и низшей степенями окисления называются промежуточными . 6.Некоторые элементы во всех сложных соединениях имеют постоянную степень окисления , значение которой следует запомнить, руководствуясь положением элемента в Периодической таблице Д.И. Менделеева:

Слайд 4

Элементы с постоянной степенью окисления Степень окисления Щелочные металлы: Li , Na , K , Rb , Cs , Fr +1 Все элементы II группы, кроме Hg : Be , Mg , Ca , Sc , Ba , Ra , Zn , Cd +2 Алюминий Al +3 Фтор F -1

Слайд 5

Водород и кислород в большинстве сложных соединений имеют постоянные степени окисления, но есть исключения: Элемент Степень окисления в большинстве соединений Исключения Н +1 Гидриды активных металлов: LiH , NaH , KH , CaH 2 и др., в которых степень окисления водорода равна -1 О -2 Пероксиды водорода и металлов : Н 2 О 2 , Na 2 O 2 , В aO 2 , в которых степень окисления кислорода равна -1 . Фторид кислорода О F 2 , в котором степень окисления кислорода равна +2

Слайд 6

7.Все остальные элементы имеют в сложных соединениях переменные степени окисления . 8.В молекулах простых веществ степень окисления элементов равна нулю. 9.Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю, а в ионе – заряду иона.

Слайд 7

Любая окислительно-восстановительная реакция представляет собой совокупность двух процессов: отдачи и присоединения электронов. Процесс отдачи электронов называется окислением . В результате процесса окисления степень окисления элемента повышается. Процесс присоединения электронов называется восстановлением . В результате процесса восстановления степень окисления элемента понижается. Частицы (атомы, ионы, молекулы), которые отдают электроны, называются восстановителями . Частицы (атомы, ионы, молекулы), которые принимают электроны, называются окислителями .

Слайд 8

Важнейшие окислители. Галогены F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 , выполняя функцию окислителей, превращаются в отрицательно заряженные ионы F ‾, Cl ‾, Br ‾, I ‾. в кислой среде галогены восстанавливаются до соответствующих галогеноводородных кислот: HF , HCl , HBr , HI В щелочной среде образуются соли галогеноводородных кислот. О 2 - > О -2 S окисляет Н до сероводорода, металлы - до сульфидов

Слайд 9

Важнейшие окислители неактив . Ме NO 2 HNO 3 ( конц .) неМе соотв к-та + NO 2 Ме актив. NH 3 NH 4 NO 3 HNO 3 ( разб . ) Ме сред. актив. N 2 N 2 O Ме неактив . NO

Слайд 10

Важнейшие окислители неМе H 2 SO 4 ( конц ) HBr малоактив Ме SO 2 2Ag + 2H 2 SO 4 ( конц .) = Ag 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O 2HBr + H 2 SO 4 ( конц .) = Br 2 + SO 2 + 2H 2 O C + 2H 2 SO 4 ( конц .) = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O Активные металлы ( Zn , Mg , Al , Ca и др.) восстанавливают концентрированную серную кислоту до свободной серы S или сероводорода H 2 S

Слайд 11

Важнейшие окислители Перманганат калия KMnO 4 К с н с с щ И р е л и е С е й а л л Л д т б ь о А а р о н ч Я а щ о н л е MnSO 4 MnO 2 K 2 MnO 4 MnCl 2 Mn ( NO 3 ) 2

Слайд 12

Важнейшие окислители Хроматы и бихроматы ( K 2 CrO 4 и K 2 Cr 2 O 7 ) являются сильными окислителями в кислой среде, восстанавливаясь до соединений Cr 3+ , образуя при этом соответствующие соли ( CrCl 3 , Cr 2 ( SO 4 ) 3 , Cr ( NO 3 ) 3 ) Кислородсодержащие кислоты хлора и брома ( HClO , HClO 3 , HClO 4 , HBrO 3 ) и их соли, действуя в качестве окислителей, обычно переходят в отрицательно заряженные ионы Cl ‾ и Br ‾.

Слайд 13

Важнейшие окислители Иод в кислородсодержащих кислотах ( HIO 3 , HIO 4 ) и их солях восстанавливается до свободного иода , а при действии более сильных восстановителей – до отрицательно заряженного иона I Ион Н + и катионы металлов в высшей степени окисления (Fe 3+ , Cu 2+ , Hg 2+ ). Ион Н + при взаимодействии с восстановителями переходит в Н 2 , а катионы металлов – в ионы с более низкой степенью окисления

Слайд 14

Важнейшие восстановители Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк, алюминий, железо и др.) и некоторые неметаллы (водород, углерод, фосфор, кремний). В кислой среде металлы окисляются до катионов, образуя в зависимости от кислоты соответствующие соли . В щелочной среде те металлы, которые образуют амфотерные гидроксиды , например, цинк и алюминий, образуют соответственно гидроксоцинкаты или гидроксоалюминаты

Слайд 15

Важнейшие восстановители Бескислородные кислоты ( HCl , HBr , HI , H 2 S ) и их соли , а также гидриды щелочных и щелочноземельных металлов ( NaH , CaH 2 и др.) образуют нейтральные атомы или молекулы , способные в некоторых случаях к дальнейшему окислению .

Слайд 16

Важнейшие восстановители Катионы металлов в низшей степени окисления ( Fe 2+ , Cu + , Sn 2+ и др.) способны при взаимодействии с окислителем повышать степень окисления Полезно запомнить, что катион Cr 3+ проявляет сильную восстановительную активность в щелочной среде, окисляясь при этом до хромат-иона CrO (но не до бихромат-иона Cr 2 O !):

Слайд 17

Окислительно-восстановительная двойственность HNO 2 и нитриты + сильный ок-ль - > азотная и ее соли + сильный в-ль - > NO (др. в низких степенях окисл .) I 2 + сильный окислитель + сильный восстановитель ( H 2 S , фосфор, ме )

Слайд 18

Окислительно-восстановительная двойственность Сера в свободном состоянии и соединения серы в степени окисления +4 ( SO 2 , H 2 SO 3 , сульфиты) с такими окислителями, как кислород, хлор, концентрированные серная и азотная кислоты, перманганат калия, бихромат калия и др., окисляется до степени окисления +4 или +6. по отношению к водороду и металлам играет роль окислителя, восстанавливаясь до степени окисления 0 или -2 Пероксид водорода Н 2 О 2 содержит атом кислорода в промежуточной степени окисления -1 , который в присутствии восстановителей может понижать степень окисления до -2, а при взаимодействии с окислителями способен повышать степень окисления до 0

Слайд 19

Расстановка коэффициентов в ОВР Метод электронного баланса. Расставим коэффициенты в уравнении реакции, схема которой: As 2 S 3 + HNO 3 + H 2 O → H 3 AsO 4 + H 2 SO 4 + NO В этой реакции три элемента меняют степень окисления: As S + HN +5 O 3 + H 2 O → H 3 As +5 O 4 + H 2 S +6 O 4 + N +2 O

Слайд 20

Окислителем является азот в степени окисления +5, а восстановителями – два элемента: мышьяк в степени окисления +3 и сера в степени окисления -2. Поэтому необходимо подсчитать число электронов, отдаваемых обоими восстановителями, с учетом числа атомов этих элементов в формулах веществ: 28 e‾ 3 N +5 + 3e‾ → N +2 3 e‾ 28

Слайд 21

Подставив найденные коэффициенты в схему реакции, подбираем коэффициент перед формулой воды и получаем уравнение: 3As 2 S 3 + 28HNO 3 + 4H 2 O → 6H 3 AsO 4 + 9H 2 SO 4 + 28NO

Слайд 22

Задание №1 Исходя из теории окислительно-восстановительных процессов, укажите схему невозможной реакции H 2 SO 3 + H 2 S → S + H 2 O S + KOH → K 2 S + K 2 SO 3 + H 2 O SO 2 + H 2 SO 4 → S + H 2 O Na 2 SO 3 + O 2 → Na 2 SO 4

Слайд 23

В реакции 1 окислителем является H 2 SO 3 , восстановителем - H 2 S ; в реакции 4 – окислитель О 2 , восстановитель - Na 2 SO 3 ; в реакции 2 сера подвергается диспропорционированию , проявляя как окислительные, так и восстановительные свойства. В реакции 3 и SO 2 , и H 2 SO 4 понижают степень окисления до 0, т.е. проявляют окислительные свойства, а восстановитель в этой схеме отсутствует. Следовательно, протекание именно этой реакции невозможно. Ответ: 3 .

Слайд 24

Задание №2 УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ ВОССТАНОВИТЕЛЬ А) 4 NO 2 + O 2 + 2 H 2 O = 4 HNO 3 1) NO 2 Б) SO 2 + C = S + CO 2 2) SO 2 В) SO 2 + C = S + CO 2 + NO 3) O 2 Г) S + 2H 2 S О 4 = 3S О 2 + 2H 2 O 4) C 5) H 2 S 6) S

Слайд 25

Определим вещества, в которых есть атомы, отдающие электроны и повышающие вследствие этого степень окисления, т.е. являющиеся восстановителями. В уравнении А таким веществом является NO 2 ; в уравнении Б – С; в уравнении В – SO 2 ; в уравнении Г – S . Таким образом, правильный Ответ: 1426 .

Слайд 26

Задание №3 Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции: H 2 SO 4 + … → H 2 S + I 2 + Na 2 SO 4 + … Определите окислитель и восстановитель.

Слайд 27

Проанализируем, атомы каких элементов изменяют степень окисления. В этой реакции атомы серы в молекуле серной кислоты меняют степень окисления с +6 до -2, т.е. присоединяют электроны, проявляя при этом окислительные свойства. В левой части схемы реакции не хватает восстановителя, однако в правой части есть продукт его окисления – I 2 , в молекуле которого степень окисления йода равна 0. С учетом того, что восстановитель отдает электроны, а низшая степень окисления йода равна -1, делаем вывод, что восстановителем должно быть соединение йода именно в этой степени окисления. Так как среди продуктов есть соединение натрия - Na 2 SO 4 , то, вероятно, восстановителем должен быть йодид натрия NaI

Слайд 28

Составим электронный баланс: 1 S +6 + 8 e → S -2 4 I - 2e → 2I ‾ Перенесем найденные главные коэффициенты в уравнение реакции: H 2 SO 4 + 8NaI = H 2 S + 4I 2 + Na 2 SO 4 + … Подсчет числа атомов натрия показывает, что в левой части их 8, а в правой – 3, поэтому перед формулой Na 2 SO 4 следует поставить коэффициент 4: H 2 SO 4 + 8NaI = H 2 S + 4I 2 + 4Na 2 SO 4 + … Подсчет числа атомов серы показывает, что в левой части их 5, а в правой - 1. Поэтому перед формулой H 2 SO 4 следует поставить коэффициент 5: 5 H 2 SO 4 + 8 NaI = H 2 S + 4 I 2 + 4 Na 2 SO 4 + …

Слайд 29

Наконец, делаем вывод, что в левой части атомов водорода 10, а в правой – 2. Уравниваем число атомов водорода, добавив в правую часть вместо многоточия 4 молекулы воды: 5H 2 SO 4 + 8NaI = H 2 S + 4I 2 + 4Na 2 SO 4 + 4 Н 2 О Для окончательной проверки правильности расстановки коэффициентов подсчитаем число атомов кислорода в правой и левой частях уравнения: и в правой, и в левой частях по 20 атомов кислорода. Это свидетельствует о том, что коэффициенты в уравнении реакции расставлены верно. Правильный ответ должен выглядеть следующим образом: H 2 SO 4 + … → H 2 S + I 2 + Na 2 SO 4 + … 1 S +6 + 8 e → S -2 4 I - 2e → 2I ‾ 5H 2 SO 4 + 8NaI = H 2 S + 4I 2 + 4Na 2 SO 4 + 4 Н 2 О Окислитель - H 2 SO 4 за счет атомов серы в степени окисления +6; восстановитель – NaI за счет атомов йода в степени окисления -1.

Слайд 30

Задания для сам. работы 1 Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции: … + I 2 → HIO 3 + NO 2 + … Определите окислитель и восстановитель. 2. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции: FeCl 2 + KClO 3 + … → … + KCl + H 2 O Определите окислитель и восстановитель. 3. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции: … + PbO 2 + HNO 3 → Cl 2 + Pb (NO 3 ) 2 + KNO 3 + … Определите окислитель и восстановитель. 4. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции: NaCl + … + H 2 SO 4 → Cl 2 + MnSO 4 + Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + … Определите окислитель и восстановитель . 5. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции: NaCl + MnO 2 + … → Cl 2 + … + Na 2 SO 4 + H 2 O Определите окислитель и восстановитель .

Слайд 31

Проверка 1. 10HNO 3 + I 2 = 2HIO 3 + 10NO 2 + 4H 2 O 2 . 6FeCl 2 + KClO 3 + 6HCl = 6FeCl 3 + KCl + 3H 2 O 3 . 2 К Cl + PbO 2 + 4HNO 3 = Cl 2 + Pb (NO 3 ) 2 + 2KNO 3 + 2H 2 O 4 . 10NaCl + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 = 5Cl 2 + 2MnSO 4 + 5Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O 5 . 2NaCl + MnO 2 + 2H 2 SO 4 = Cl 2 + MnSO 4 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O

Слайд 32

Спасибо за внимание