Πίσω μπροστά

Προσοχή! Οι προεπισκοπήσεις διαφανειών είναι μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς και ενδέχεται να μην αντιπροσωπεύουν όλα τα χαρακτηριστικά της παρουσίασης. Εάν ενδιαφέρεστε για αυτό το έργο, κατεβάστε την πλήρη έκδοση.

Σχολικό βιβλίο: Rudzitis G.E., Feldman F.G. Χημεία: εγχειρίδιο για την 9η τάξη εκπαιδευτικών ιδρυμάτων / Γ.Ε. Ρουτζίτης, Φ.Γ. Φέλντμαν. – 12η έκδ. – M.: Εκπαίδευση, OJSC «Moscow Textbooks», 2009. – 191 p.

Στόχος:να κατανοήσουν οι μαθητές τις διεργασίες οξειδοαναγωγής και τον μηχανισμό τους

Αναμενόμενα αποτελέσματα

Θέμα:

Κατά τη διάρκεια της εργασίας οι μαθητές

θα αποκτήσει

  • ικανότητα ανάλυσης και αξιολόγησης αντικειμενικά καταστάσεις ζωήςσχετίζονται με τη χημεία, δεξιότητες για ασφαλή χειρισμό ουσιών που χρησιμοποιούνται σε Καθημερινή ζωή; την ικανότητα ανάλυσης και σχεδιασμού φιλικής προς το περιβάλλον συμπεριφοράς με σκοπό τη διατήρηση της υγείας και περιβάλλον
  • την ικανότητα δημιουργίας συνδέσεων μεταξύ των πραγματικά παρατηρούμενων χημικά φαινόμενακαι διεργασίες, εξηγήστε τους λόγους για την ποικιλομορφία των ουσιών, την εξάρτηση των ιδιοτήτων των ουσιών από τη δομή τους.

κατέχουν την επιστημονική προσέγγιση για τη σύνταξη της εξίσωσης των οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων

Μεταθέμα

Κατά τη διάρκεια της εργασίας οι μαθητές θα είναι σε θέση

  • ορίζουν έννοιες, δημιουργούν γενικεύσεις, καθιερώνουν αναλογίες, ταξινομούν, επιλέγουν ανεξάρτητα λόγους και κριτήρια ταξινόμησης, δημιουργούν σχέσεις αιτίας-αποτελέσματος, δημιουργούν λογικούς συλλογισμούς, συμπερασματικά (επαγωγικά, απαγωγικά και κατ' αναλογία) και εξάγουν συμπεράσματα.
  • δημιουργία, εφαρμογή και μετατροπή σημάτων και συμβόλων, μοντέλων και διαγραμμάτων για την επίλυση εκπαιδευτικών και γνωστικών προβλημάτων.
  • εφαρμόζουν την οικολογική σκέψη στη γνωστική, επικοινωνιακή, κοινωνική πρακτική και επαγγελματική καθοδήγηση

Προσωπικός

Κατά τη διάρκεια της εργασίας οι μαθητές θα αποκτήσει

  • τα θεμέλια της οικολογικής κουλτούρας που αντιστοιχούν στο σύγχρονο επίπεδο περιβαλλοντικής σκέψης, εμπειρία περιβαλλοντικά προσανατολισμένων αντανακλαστικών-αξιολογητικών και πρακτικών δραστηριοτήτων σε καταστάσεις ζωής.

2.1. Χημική αντίδραση. Συνθήκες και σημάδια διαρροής χημικές αντιδράσεις. Χημικές εξισώσεις.

2.2. Ταξινόμηση των χημικών αντιδράσεων ανάλογα με τις αλλαγές στις καταστάσεις οξείδωσης των χημικών στοιχείων

2.6. οξειδωτικό- αντιδράσεις μείωσης. Οξειδωτικό και αναγωγικό μέσο.

Δεξιότητες και δραστηριότητες που δοκιμάστηκαν από την KIM GIA

Γνωρίζω/καταλαβαίνω

  • χημικά σύμβολα: τύποι χημικών ουσιών, εξισώσεις χημικών αντιδράσεων
  • οι πιο σημαντικές χημικές έννοιες: κατάσταση οξείδωσης, οξειδωτικός παράγοντας και αναγωγικός παράγοντας, οξείδωση και αναγωγή, κύριοι τύποι αντιδράσεων στην ανόργανη χημεία

1.2.1. ιδιαίτερα χαρακτηριστικάτις πιο σημαντικές χημικές έννοιες

1.2.2. για την ύπαρξη σχέσεων μεταξύ των σημαντικότερων χημικών εννοιών

Συνθέτω

2.5.3. εξισώσεις χημικών αντιδράσεων.

Μορφή παράδοσης: μάθημα με χρήση ΤΠΕ, συμπεριλαμβανομένων ζευγαρωμένων, ατομικών μορφών οργάνωσης εκπαιδευτικών και γνωστικών δραστηριοτήτων των μαθητών.

Διάρκεια προπόνησης: 45 λεπτά.

Χρήση παιδαγωγικές τεχνολογίες: ευρετική μέθοδος μάθησης, συνεργατική μάθηση

Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων

I. Προβληματοποίηση, πραγματοποίηση, κίνητρο – 10 λεπτά.

Μετωπική συνομιλία

  • Τι είναι τα άτομα και τα ιόντα.
  • Ποιά είναι η διαφορά?
  • Τι είναι τα ηλεκτρόνια;
  • Τι είναι η κατάσταση οξείδωσης;
  • Πώς υπολογίζεται ο αριθμός οξείδωσης;

Στον πίνακα, οι μαθητές καλούνται να τοποθετήσουν τις καταστάσεις οξείδωσης στις ακόλουθες ουσίες:

Сl 2 O 7, SO 3, H 3 PO 4, P 2 O 5, Na 2 CO 3, CuSO 4, Cl 2, HClO 4, K 2 Cr 2 O 7, Cr 2 (SO 4) 3, Al(NO 3) 3, CaSO 4,

NaMnO 4, MnCl 2, HNO 3, N 2, N 2 O, HNO 2, H 2 S, Ca 3 (PO 4) 2

II. Εκμάθηση νέου υλικού. Εξήγηση του δασκάλου. 15 λεπτά.

Βασικές έννοιες (διαφάνεια 2):

Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής- πρόκειται για αντιδράσεις κατά τις οποίες αλλάζουν οι καταστάσεις οξείδωσης δύο στοιχείων, εκ των οποίων το ένα είναι αναγωγικό και το άλλο οξειδωτικό

Αναγωγικό μέσο- αυτό είναι το στοιχείο που δίνει ηλεκτρόνια κατά τη διάρκεια της αντίδρασης και το ίδιο οξειδώνεται

Οξειδωτής- αυτό είναι το στοιχείο που δέχεται ηλεκτρόνια κατά τη διάρκεια της αντίδρασης και το ίδιο ανάγεται

Κανόνες σύνθεσης οξειδοαναγωγικών εξισώσεων(διαφάνεια 3)

1. Γράψτε την εξίσωση αντίδρασης (διαφάνεια 4).

CuS+HNO 3 ->Cu(NO 3) 2 + S + NO+H 2 O

2. Ας τακτοποιήσουμε τις καταστάσεις οξείδωσης όλων των στοιχείων

Cu +2 S -2 +H +1 N +5 O -2 3 -> Cu +2 (N +5 O -2 3) -1 2 + S 0 + N +2 O -2 +H +1 2 O -2

3. Ας επισημάνουμε τα στοιχεία που έχουν αλλάξει τις καταστάσεις οξείδωσής τους

Cu +2 S -2 +H +1 N +5 O -2 3 -> Cu +2 (N +5 O -2 3) -1 2 + S 0 + N +2 O -2 +H +1 2 O -2

Βλέπουμε ότι ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, οι καταστάσεις οξείδωσης δύο στοιχείων άλλαξαν -

  • θείο (S)άλλαξε εντελώς (από – 2 πριν 0 )
  • άζωτο (Ν)άλλαξε εν μέρει (από +5 πριν +2 άλλαξαν), κάποια παρέμειναν +5

4. Ας γράψουμε εκείνα τα στοιχεία που έχουν αλλάξει καταστάσεις οξείδωσης και ας δείξουμε τη μετάβαση των ηλεκτρονίων (διαφάνεια 5.)

CuS -2 +HN +5 O 3 -> Cu(N +5 O 3) 2 + S 0 + N +2 O+H 2 O

S -2 - 2e S 0

5. Ας συντάξουμε ένα ηλεκτρονικό ισοζύγιο και ας βρούμε τους συντελεστές

6. Ας αντικαταστήσουμε τους συντελεστές που βρίσκονται στο υπόλοιπο στην εξίσωση (οι συντελεστές ορίζονται για ουσίες των οποίων τα στοιχεία έχουν αλλάξει την κατάσταση οξείδωσης) (διαφάνεια 6).

CuS -2 +HN +5 O 3 -> Cu(N +5 O 3) 2 + 3 S0+ 2 Ν+2Ο+Η2Ο

7. Ας παραδώσουμε τους συντελεστές που λείπουν χρησιμοποιώντας τη μέθοδο εξισορρόπησης

3CuS -2 +8HN +5 O 3 -> 3Cu(N +5 O 3) 2 + 3S 0 + 2N +2 O+4H 2 O

8. Χρησιμοποιώντας οξυγόνο, ας ελέγξουμε την ορθότητα της εξίσωσης (διαφάνεια 7).

Πριν την αντίδραση του οξυγόνου 24 άτομα = Μετά την αντίδραση του οξυγόνου 24 άτομα

9. Προσδιορίστε τον οξειδωτικό παράγοντα και τον αναγωγικό παράγοντα και τις διεργασίες - οξείδωση και αναγωγή

Το S -2 (σε CuS) είναι αναγωγικός παράγοντας επειδή δωρίζει ηλεκτρόνια

Ν +5 (στο ΗΝΟ 3) είναι οξειδωτικός παράγοντας, επειδή δωρίζει ηλεκτρόνια

III. Εμπέδωση του υλικού που μελετήθηκε (25 λεπτά)

Οι μαθητές καλούνται να ολοκληρώσουν την εργασία σε ζευγάρια.

Εργασία 1. 10 λεπτά. (διαφάνεια 8)

Ζητείται από τους μαθητές να δημιουργήσουν μια εξίσωση αντίδρασης σύμφωνα με τον αλγόριθμο.

Mg+H 2 SO 4 -> MgSO 4 + H 2 S + H 2 O

Έλεγχος της εργασίας

4Mg 0 +5H 2 +1 S +6 O 4 -2 -> 4Mg +2 S +6 O 4 -2 + H 2 +1 S -2 + 4H 2 +1 O -2

Μετάβαση ε – Αριθμός ηλεκτρονίων NOC Πιθανότητα
2 4
1

Εργασία 2. 15 λεπτά. (διαφάνειες 9, 10)

Οι μαθητές καλούνται να συμπληρώσουν δοκιμή(σε ζευγάρια). Τα αντικείμενα δοκιμής ελέγχονται και ταξινομούνται στον πίνακα.

Ερώτηση Νο. 1

Ποια εξίσωση αντιστοιχεί σε μια αντίδραση οξειδοαναγωγής;

  1. CaCO 3 = CaO + CO 2
  2. BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 + 2NaCl
  3. Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2
  4. Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O = 2 NaHCO 3

Ερώτηση Νο 2

Στην εξίσωση αντίδρασης 2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3 ο συντελεστής μπροστά από τον τύπο του αναγωγικού παράγοντα είναι ίσος με

Ερώτηση Νο 3

Στην εξίσωση αντίδρασης 5Ca + 12HNO 3 = 5Ca(NO 3) 2 + N 2 + 6H 2 O ο οξειδωτικός παράγοντας είναι

  1. Ca(NO3)2
  2. HNO3
  3. H2O

Ερώτηση Νο 4

Ποιο από τα προτεινόμενα σχήματα θα αντιστοιχεί στον μειωτήρα

  1. S 0 > S -2
  2. S +4 -> S +6
  3. S -2 > S -2
  4. S +6 -> S +4

Ερώτηση Νο 5

Στην εξίσωση αντίδρασης 2SO 2 + O 2 -> 2 SO 3 θείο

  1. οξειδώνεται
  2. αποκαθίσταται
  3. ούτε οξειδώθηκε ούτε ανάγεται
  4. και οξειδώνει και μειώνει

Ερώτηση Νο 6

Ποιο στοιχείο είναι ο αναγωγικός παράγοντας στην εξίσωση της αντίδρασης

2KClO 3 -> 2KCl + 3O 2

  1. κάλιο
  2. οξυγόνο
  3. υδρογόνο

Ερώτηση Νο 7

Σχήμα Br -1 -> Το Br +5 αντιστοιχεί στο στοιχείο

  1. μέσο οξείδωσης
  2. αποκαταστάτης
  3. τόσο ένας οξειδωτικός όσο και ένας αναγωγικός παράγοντας

Ερώτηση Νο 8

Το υδροχλωρικό οξύ είναι ο αναγωγικός παράγοντας στην αντίδραση

  1. PbO 2 + 4HCl = PbCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O
  2. Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2
  3. PbO + 2HCl = PbCl 2 + H 2 O
  4. Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl+ CO 2 + H 2 O

Απαντήσεις σε ερωτήσεις δοκιμής.

αριθμός ερώτησης 1 2 3 4 5 6 7 8
απάντηση 3 1 3 2 1 3 2 1

Εργασία για το σπίτι:παράγραφος 5 π.χ. 6,7,8 σελ. 22 (σχολικό βιβλίο).

Οι αντιδράσεις κατά τις οποίες τα στοιχεία που αποτελούν τις αντιδρώντες ουσίες αλλάζουν την κατάσταση οξείδωσης ονομάζονται οξείδωση-αναγωγή (ORR).

Κατάσταση οξείδωσης.Για να χαρακτηριστεί η κατάσταση των στοιχείων σε ενώσεις, εισήχθη η έννοια της κατάστασης οξείδωσης. Η κατάσταση οξείδωσης (s.o.) είναι ένα υπό όρους φορτίο που αποδίδεται σε ένα άτομο με την υπόθεση ότι όλοι οι δεσμοί στο μόριο ή το ιόν είναι εξαιρετικά πολωμένοι.Η κατάσταση οξείδωσης ενός στοιχείου μέσα σε ένα μόριο μιας ουσίας ή ιόντος ορίζεται ως ο αριθμός των ηλεκτρονίων που μετατοπίζονται από ένα άτομο ενός δεδομένου στοιχείου (κατάσταση θετικής οξείδωσης) ή σε ένα άτομο ενός δεδομένου στοιχείου (αρνητική κατάσταση οξείδωσης). Για τον υπολογισμό της κατάστασης οξείδωσης ενός στοιχείου σε μια ένωση, πρέπει να ακολουθήσετε τις ακόλουθες διατάξεις (κανόνες):

1. Κατάσταση οξείδωσης στοιχείων σε απλές ουσίεςαχ, σε μέταλλα σε στοιχειακή κατάσταση, σε ενώσεις με μη πολικούς δεσμούς είναι ίσα με μηδέν. Παραδείγματα τέτοιων ενώσεων είναι τα N 2 0, H 2 0, Cl 2 0, I 2 0, Mg 0, Fe 0, κ.λπ.

2. Σε σύνθετες ουσίες, στοιχεία με υψηλότερη ηλεκτραρνητικότητα έχουν αρνητική κατάσταση οξείδωσης.

Δεδομένου ότι κατά τη διάρκεια του σχηματισμού ενός χημικού δεσμού, τα ηλεκτρόνια μετατοπίζονται στα άτομα περισσότερων ηλεκτραρνητικών στοιχείων, τα τελευταία έχουν αρνητική κατάσταση οξείδωσης στις ενώσεις.

O -2 Cl Ο -2 Ν + Στοιχείο ΕΟ

Σε ορισμένες περιπτώσεις, η κατάσταση οξείδωσης ενός στοιχείου συμπίπτει αριθμητικά με το σθένος (Β) του στοιχείου σε αυτή η σύνδεση, όπως, για παράδειγμα, στο HClO 4.

Τα παρακάτω παραδείγματα δείχνουν ότι η κατάσταση οξείδωσης και το σθένος ενός στοιχείου μπορεί να ποικίλουν αριθμητικά:

N ≡ N В (N)=3; s.o.(N)=0

H + C -2 O -2 H +

EO (C) = 2,5 V(C) = 4 s.o.(C) = -2

EO (O) = 3,5 V (O) = 2 s.o. (O) = -2

EO (N) = 2,1 V(N) = 1 s.o.(N) = +1

3. Υπάρχουν υψηλότερες, χαμηλότερες και ενδιάμεσες καταστάσεις οξείδωσης.

Υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης– αυτή είναι η μεγαλύτερη θετική του αξία. Η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης είναι συνήθως ίση με τον αριθμό της ομάδας (N) Περιοδικός Πίνακας, στο οποίο βρίσκεται το στοιχείο. Για παράδειγμα, για στοιχεία της περιόδου III ισούται με: Na +2, Mg +2, AI +3, Si +4, P +5, S +6, CI +7. Οι εξαιρέσεις είναι το φθόριο, το οξυγόνο, το ήλιο, το νέο, το αργό, καθώς και στοιχεία της υποομάδας του κοβαλτίου και του νικελίου: η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσής τους εκφράζεται με έναν αριθμό του οποίου η τιμή είναι μικρότερη από τον αριθμό της ομάδας στην οποία ανήκουν. Για στοιχεία της υποομάδας χαλκού, αντίθετα, υψηλοτερος ΒΑΘΜΟΣη οξείδωση είναι μεγαλύτερη από μία, αν και ανήκουν στην ομάδα Ι.

Χαμηλότερος βαθμόςΗ οξείδωση καθορίζεται από τον αριθμό των ηλεκτρονίων που λείπουν στη σταθερή κατάσταση του ατόμου ns 2 nр 6. Η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης για τα αμέταλλα είναι (N-8), όπου N είναι ο αριθμός της ομάδας του περιοδικού πίνακα στην οποία βρίσκεται το στοιχείο. Για παράδειγμα, για τα αμέταλλα της III περιόδου ισούται με: Si -4, P -3, S -2, CI ˉ. Η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης για τα μέταλλα είναι η χαμηλότερη δυνατή θετική τιμή τους. Για παράδειγμα, το μαγγάνιο έχει τις ακόλουθες καταστάσεις οξείδωσης: Mn +2, Mn +4, Mn +6, Mn +7; d.o.=+2 είναι η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης για το μαγγάνιο.

Όλες οι άλλες καταστάσεις οξείδωσης ενός στοιχείου ονομάζονται ενδιάμεσες. Για παράδειγμα, για το θείο, η κατάσταση οξείδωσης +4 είναι ενδιάμεση.

4. Ορισμένα στοιχεία παρουσιάζουν σταθερή κατάσταση οξείδωσης σε σύνθετες ενώσεις:

α) αλκαλιμέταλλα – (+1);

β) μέταλλα της δεύτερης ομάδας και των δύο υποομάδων (εκτός από Нg) – (+2). Ο υδράργυρος μπορεί να εμφανίσει καταστάσεις οξείδωσης (+1) και (+2).

γ) μέταλλα της τρίτης ομάδας, της κύριας υποομάδας – (+3), με εξαίρεση το Tl, που μπορεί να εμφανίσει καταστάσεις οξείδωσης (+1) και (+3).

ε) H +, εκτός από τα υδρίδια μετάλλων (NaH, CaH 2, κ.λπ.), όπου η κατάσταση οξείδωσής του είναι (-1).

στ) Ο -2, με εξαίρεση τα υπεροξείδια των στοιχείων (H 2 O 2, CaO 2 κ.λπ.), όπου η κατάσταση οξείδωσης του οξυγόνου είναι (-1), τα υπεροξείδια των στοιχείων

(KO 2, NaO 2, κ.λπ.), στην οποία η κατάσταση οξείδωσής του είναι – ½, φθόριο

οξυγόνο ОF 2.

5. Τα περισσότερα στοιχεία μπορούν να παρουσιάσουν διαφορετικούς βαθμούς οξείδωσης σε ενώσεις. Κατά τον προσδιορισμό της κατάστασης οξείδωσής τους, χρησιμοποιούν τον κανόνα σύμφωνα με τον οποίο το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης των στοιχείων σε ηλεκτρικά ουδέτερα μόρια είναι ίσο με μηδέν, και σε σύνθετα ιόντα - το φορτίο αυτών των ιόντων.

Για παράδειγμα, ας υπολογίσουμε την κατάσταση οξείδωσης του φωσφόρου στο ορθοφωσφορικό οξύ H 3 PO 4. Το άθροισμα όλων των καταστάσεων οξείδωσης σε μια ένωση πρέπει να είναι ίσο με μηδέν, οπότε συμβολίζουμε την κατάσταση οξείδωσης του φωσφόρου με Χ και πολλαπλασιάζοντας τις γνωστές καταστάσεις οξείδωσης του υδρογόνου (+1) και του οξυγόνου (-2) με τον αριθμό των ατόμων τους στην ένωση, δημιουργούμε την εξίσωση: (+1)* 3+X+(-2)*4 = 0, εκ των οποίων Χ = +5.

Ας υπολογίσουμε την κατάσταση οξείδωσης του χρωμίου στο διχρωμικό ιόν (Cr 2 O 7) 2-.

Το άθροισμα όλων των καταστάσεων οξείδωσης σε ένα μιγαδικό ιόν πρέπει να είναι ίσο με (-2), οπότε ας υποδηλώσουμε την κατάσταση οξείδωσης του χρωμίου με Χ και δημιουργούμε την εξίσωση 2X + (-2)*7 = -2, από την οποία X = + 6.

Η έννοια της κατάστασης οξείδωσης για τις περισσότερες ενώσεις είναι υπό όρους, επειδή δεν αντικατοπτρίζει το πραγματικό ενεργό φορτίο του ατόμου. Σε απλές ιοντικές ενώσεις, η κατάσταση οξείδωσης των συστατικών τους στοιχείων είναι ίση με ηλεκτρικό φορτίο, αφού κατά τον σχηματισμό αυτών των ενώσεων υπάρχει σχεδόν πλήρης μεταφορά ηλεκτρονίων από το ένα

1 -1 +2 -1 +3 -1

άτομο σε άλλο: NaI, MgCI 2, AIF 3. Για μια ένωση με πολικό ομοιοπολικό δεσμό, το πραγματικό ενεργό φορτίο είναι μικρότερο από τον αριθμό οξείδωσης, αλλά αυτή η έννοια χρησιμοποιείται πολύ ευρέως στη χημεία.

Οι κύριες διατάξεις της θεωρίας του OVR:

1. Οξείδωσηείναι η διαδικασία απελευθέρωσης ηλεκτρονίων από ένα άτομο, ένα μόριο ή ένα ιόν. Τα σωματίδια που δίνουν ηλεκτρόνια ονομάζονται αναγωγικοί παράγοντες?κατά τη διάρκεια της αντίδρασης οξειδώνονται, σχηματίζοντας ένα προϊόν οξείδωσης. Σε αυτή την περίπτωση, τα στοιχεία που εμπλέκονται στην οξείδωση αυξάνουν την οξειδωτική τους κατάσταση. Για παράδειγμα:

AI – 3e -  AI 3+

H 2 – 2e -  2H +

Fe 2+ - e -  Fe 3+

2. Ανάκτησηείναι η διαδικασία προσθήκης ηλεκτρονίων σε ένα άτομο, μόριο ή ιόν. Τα σωματίδια που αποκτούν ηλεκτρόνια ονομάζονται οξειδωτικά μέσα.κατά τη διάρκεια της αντίδρασης μειώνονται για να σχηματίσουν ένα προϊόν αναγωγής. Στην περίπτωση αυτή, τα στοιχεία που συμμετέχουν στην αναγωγή μειώνουν την οξειδωτική τους κατάσταση. Για παράδειγμα:

S + 2e -  S 2-

CI 2 + 2e -  2 CI ˉ

Fe 3+ + e -  Fe 2+

3. Οι ουσίες που περιέχουν αναγωγικά ή οξειδωτικά σωματίδια ονομάζονται αντίστοιχα αναγωγικοί ή οξειδωτικοί παράγοντες.Για παράδειγμα, το FeCI 2 είναι ένας αναγωγικός παράγοντας λόγω του Fe 2+ και ο FeCI 3 είναι ένας οξειδωτικός παράγοντας λόγω του Fe 3+.

4. Η οξείδωση συνοδεύεται πάντα από αναγωγή και, αντίθετα, η αναγωγή συνδέεται πάντα με οξείδωση.Έτσι, το ORR αντιπροσωπεύει την ενότητα δύο αντίθετων διεργασιών - της οξείδωσης και της αναγωγής

5. Ο αριθμός των ηλεκτρονίων που δίνει ο αναγωγικός παράγοντας είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που δέχεται ο οξειδωτικός παράγοντας.

Σύνταξη εξισώσεων οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων.Δύο μέθοδοι σύνθεσης εξισώσεων για OVR βασίζονται στον τελευταίο κανόνα:

1. Μέθοδος ηλεκτρονικό ισοζύγιο.

Εδώ, ο αριθμός των ηλεκτρονίων που αποκτήθηκαν και χάθηκαν υπολογίζεται με βάση τις καταστάσεις οξείδωσης των στοιχείων πριν και μετά την αντίδραση. Ας δούμε το απλούστερο παράδειγμα:

Na0+Cl  Na + Cl

2Na 0 – eˉ  Na + - οξείδωση

1 Cl 2 + 2eˉ  2 Cl - ανάκτηση

2 Na + Cl 2 = 2Na + + 2Cl

2 Na + Cl 2 = 2 NaCl

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται εάν η αντίδραση δεν συμβαίνει σε διάλυμα (στην αέρια φάση, αντίδραση θερμικής αποσύνθεσης κ.λπ.).

2. Ιοντοηλεκτρονική μέθοδος (μέθοδος ημιαντίδρασης).

Αυτή η μέθοδος λαμβάνει υπόψη το περιβάλλον της λύσης και δίνει μια ιδέα για τη φύση των σωματιδίων που υπάρχουν στην πραγματικότητα και αλληλεπιδρούν στα διαλύματα. Ας το δούμε πιο αναλυτικά.

Αλγόριθμος επιλογής συντελεστών με την ιοντοηλεκτρονική μέθοδο:

1. Σχεδιάστε ένα μοριακό διάγραμμα της αντίδρασης που να δείχνει τις πρώτες ύλες και τα προϊόντα αντίδρασης.

2. Σχεδιάστε ένα πλήρες σχήμα ιοντικής-μοριακής αντίδρασης, γράφοντας ασθενείς ηλεκτρολύτες, ελάχιστα διαλυτές, αδιάλυτες και αέριες ουσίες σε μοριακή μορφή και ισχυρούς ηλεκτρολύτες σε ιοντική μορφή.

3. Έχοντας αποκλείσει από το σχήμα ιόντων-μορίων ιόντα που δεν αλλάζουν ως αποτέλεσμα της αντίδρασης (χωρίς να λάβετε υπόψη την ποσότητα τους), ξαναγράψτε το σχήμα σε μια σύντομη ιόντων-μοριακή μορφή.

4. Προσδιορίστε τα στοιχεία που αλλάζουν την κατάσταση οξείδωσης ως αποτέλεσμα της αντίδρασης. βρείτε τον οξειδωτικό παράγοντα, τον αναγωγικό παράγοντα, τα προϊόντα αναγωγής, την οξείδωση.

5. Σχεδιάστε διαγράμματα ημι-αντιδράσεων οξείδωσης και αναγωγής, για αυτό:

α) αναφέρετε τον αναγωγικό παράγοντα και το προϊόν οξείδωσης, τον οξειδωτικό παράγοντα και το προϊόν αναγωγής·

β) εξισώστε τον αριθμό των ατόμων κάθε στοιχείου στην αριστερή και δεξιά πλευρά των ημι-αντιδράσεων (εκτελέστε μια ισορροπία ανά στοιχείο) με την ακολουθία: στοιχείο που αλλάζει την κατάσταση οξείδωσης, οξυγόνο, άλλα στοιχεία. θα πρέπει να θυμόμαστε ότι σε υδατικά διαλύματαΟι αντιδράσεις μπορεί να περιλαμβάνουν μόρια H 2 O, ιόντα H + ή OH -, ανάλογα με τη φύση του μέσου:

γ) εξισώσει τον συνολικό αριθμό των φορτίων και στα δύο μέρη των ημι-αντιδράσεων. Για να γίνει αυτό, προσθέστε ή αφαιρέστε τον απαιτούμενο αριθμό ηλεκτρονίων στην αριστερή πλευρά των ημι-αντιδράσεων (ισορροπία φορτίου).

6. Βρείτε το ελάχιστο κοινό πολλαπλάσιο (LCM) για τον αριθμό των ηλεκτρονίων που δίνονται και λαμβάνονται.

7. Βρείτε τους κύριους συντελεστές για κάθε ημιαντίδραση. Για να γίνει αυτό, διαιρέστε τον αριθμό που λήφθηκε στο βήμα 6 (LCM) με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που εμφανίζονται σε αυτή την ημιαντίδραση.

8. Πολλαπλασιάστε τις ημι-αντιδράσεις με τους κύριους συντελεστές που προέκυψαν, προσθέστε τους μαζί: την αριστερή πλευρά με την αριστερή, τη δεξιά πλευρά με τη δεξιά (πάρτε την ιοντική-μοριακή εξίσωση της αντίδρασης). Εάν είναι απαραίτητο, «φέρτε παρόμοια» ιόντα λαμβάνοντας υπόψη την αλληλεπίδραση μεταξύ ιόντων υδρογόνου και ιόντων υδροξειδίου: H + +OH ˉ= H 2 O.

9. Να τακτοποιήσετε τους συντελεστές στη μοριακή εξίσωση της αντίδρασης.

10. Πραγματοποιήστε έλεγχο για σωματίδια που δεν εμπλέκονται στο ORR, τα οποία εξαιρούνται από το πλήρες σχήμα ιόντων-μοριακών (στοιχείο 3). Εάν είναι απαραίτητο, οι συντελεστές για αυτούς βρίσκονται με επιλογή.

11. Πραγματοποιήστε τελικό έλεγχο οξυγόνου.

1. Όξινο περιβάλλον.

Σχέδιο μοριακής αντίδρασης:

KMnO 4 + NaNO 2 + H 2 SO 4  MnSO 4 + NaNO 3 + H 2 O + K 2 SO 4

Πλήρες σχήμα ιόντων-μοριακής αντίδρασης:

K + +MnO +Να++ΟΧΙ +2H++SO  Mn 2+ + SO + Na + + ΟΧΙ + H2O + 2K + +SO .

Σύντομο σχήμα ιόντων-μοριακής αντίδρασης:

MnO +ΟΧΙ +2H +  Mn 2+ + NO +H2O

εντάξει προϊόν εντάξει προϊόν εντάξει

Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, η κατάσταση οξείδωσης του Mn μειώνεται από +7 σε +2 (το μαγγάνιο μειώνεται), επομένως, MnO – οξειδωτικό μέσο, ​​Mn 2+ – αναγωγικό προϊόν. Ο βαθμός οξείδωσης του αζώτου αυξάνεται από +3 σε +5 (το άζωτο οξειδώνεται), επομένως ΟΧΙ – αναγωγικός παράγοντας, ΟΧΙ – προϊόν οξείδωσης.

Εξισώσεις μισής αντίδρασης:

2MnO + 8 H+ + 5e -  Mn 2+ + 4 H 2 Ο- διαδικασία ανάκτησης

10 +7 +(-5) = +2

5 ΟΧΙ + H 2 Ο– 2e -  ΟΧΙ + 2 H+ - διαδικασία οξείδωσης

2MnO + 16Η + + 5ΝΟ + 5Η2Ο = 2Μn 2+ +8Η2Ο + 5ΝΟ + 1OH + (πλήρης ιόν-μοριακή εξίσωση).

Στη συνολική εξίσωση, αποκλείουμε τον αριθμό των πανομοιότυπων σωματιδίων που βρίσκονται τόσο στην αριστερή όσο και στη δεξιά πλευρά της ισότητας (παρουσιάζουμε παρόμοια). Στην περίπτωση αυτή, πρόκειται για ιόντα H + και H 2 O.

Η βραχεία ιόν-μοριακή εξίσωση θα είναι

2MnO + 6Η + + 5ΝΟ  2Mn 2+ + 3H 2 O + 5NO .

Σε μοριακή μορφή η εξίσωση είναι

2KMnO 4 + 5 NaNO 2 + 3 H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5NaNO 3 + 3H 2 O + K 2 SO 4.

Ας ελέγξουμε την ισορροπία για σωματίδια που δεν συμμετείχαν στο OVR:

K + (2 = 2), Na + (5 = 5), SO (3 = 3). Ισοζύγιο οξυγόνου: 30 = 30.

2. Ουδέτερο περιβάλλον.

Σχέδιο μοριακής αντίδρασης:

KMnO 4 + NaNO 2 + H 2 O  MnO 2 + NaNO3 + ΚΟΗ

Σχήμα ιοντικής-μοριακής αντίδρασης:

K++MnO + Na + + ΟΧΙ + H 2 O  MnO 2 + Na + + ΟΧΙ + Κ + + ΟΗ

Σύντομο ιοντο-μοριακό διάγραμμα:

MnO + ΟΧΙ + H 2 O  MnO 2 + ΟΧΙ +OH-

εντάξει προϊόν εντάξει προϊόν εντάξει

Εξισώσεις μισής αντίδρασης:

2MnO + 2H 2 O+ 3eˉ MnO 2 +4OH - διαδικασία αποκατάστασης

6 -1 +(-3) = -4

3 ΟΧΙ +H 2 O– 2eˉ NO + 2Η + - διαδικασία οξείδωσης

Το μάθημα εξετάζει την ουσία των αντιδράσεων οξειδοαναγωγής και τη διαφορά τους από τις αντιδράσεις ανταλλαγής ιόντων. Επεξηγούνται οι αλλαγές στις καταστάσεις οξείδωσης του οξειδωτικού και του αναγωγικού παράγοντα. Εισάγεται η έννοια του ηλεκτρονικού ισοζυγίου.

Θέμα: Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής

Μάθημα: Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής

Εξετάστε την αντίδραση του μαγνησίου με το οξυγόνο. Ας γράψουμε την εξίσωση αυτής της αντίδρασης και ας τακτοποιήσουμε τις τιμές των καταστάσεων οξείδωσης των ατόμων των στοιχείων:

Όπως φαίνεται, τα άτομα μαγνησίου και οξυγόνου στα αρχικά υλικά και στα προϊόντα αντίδρασης έχουν διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης. Ας γράψουμε διαγράμματα των διεργασιών οξείδωσης και αναγωγής που συμβαίνουν με τα άτομα μαγνησίου και οξυγόνου.

Πριν από την αντίδραση, τα άτομα μαγνησίου είχαν κατάσταση οξείδωσης μηδέν, μετά την αντίδραση - +2. Έτσι, το άτομο μαγνησίου έχει χάσει 2 ηλεκτρόνια:

Το μαγνήσιο δίνει ηλεκτρόνια και το ίδιο οξειδώνεται, πράγμα που σημαίνει ότι είναι αναγωγικός παράγοντας.

Πριν την αντίδραση, η κατάσταση οξείδωσης του οξυγόνου ήταν μηδέν και μετά την αντίδραση έγινε -2. Έτσι, το άτομο οξυγόνου πρόσθεσε 2 ηλεκτρόνια στον εαυτό του:

Το οξυγόνο δέχεται ηλεκτρόνια και το ίδιο ανάγεται, πράγμα που σημαίνει ότι είναι οξειδωτικός παράγοντας.

Ας το γράψουμε γενικό σχέδιοοξείδωση και αναγωγή:

Ο αριθμός των ηλεκτρονίων που δίνονται είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που λαμβάνονται. Διατηρείται η ηλεκτρονική ισορροπία.

ΣΕ αντιδράσεις οξειδοαναγωγήςσυμβαίνουν διεργασίες οξείδωσης και αναγωγής, πράγμα που σημαίνει ότι οι καταστάσεις οξείδωσης αλλάζουν χημικά στοιχεία. Αυτό είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.

Οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής είναι αντιδράσεις κατά τις οποίες τα χημικά στοιχεία αλλάζουν την κατάσταση οξείδωσής τους

Ας δούμε συγκεκριμένα παραδείγματα για το πώς να διακρίνουμε μια αντίδραση οξειδοαναγωγής από άλλες αντιδράσεις.

1. NaOH + HCl = NaCl + H 2 O

Για να πούμε εάν μια αντίδραση είναι οξειδοαναγωγή, είναι απαραίτητο να εκχωρήσουμε τις τιμές των καταστάσεων οξείδωσης των ατόμων χημικών στοιχείων.

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

1. NaOH + HCl = NaCl + H 2 O

Σημειώστε ότι οι καταστάσεις οξείδωσης όλων των χημικών στοιχείων αριστερά και δεξιά του πρόσημου ίσου παραμένουν αμετάβλητες. Αυτό σημαίνει ότι αυτή η αντίδραση δεν είναι οξειδοαναγωγική.

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

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

Ως αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης, οι καταστάσεις οξείδωσης του άνθρακα και του οξυγόνου άλλαξαν. Επιπλέον, ο άνθρακας αύξησε την κατάσταση οξείδωσης και το οξυγόνο μειώθηκε. Ας γράψουμε τα σχήματα οξείδωσης και αναγωγής:

C -8e = C - διαδικασία οξείδωσης

О +2е = О - διαδικασία ανάκτησης

Έτσι ώστε ο αριθμός των ηλεκτρονίων που δίνονται να είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που λαμβάνονται, δηλ. συμμορφώθηκε με ηλεκτρονικό ισοζύγιο, είναι απαραίτητο να πολλαπλασιάσουμε τη δεύτερη μισή αντίδραση με έναν παράγοντα 4:

C -8e = C - αναγωγικός παράγοντας, οξειδώνεται

O +2е = O 4 οξειδωτικό μέσο, ​​ανηγμένο

Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, ο οξειδωτικός παράγοντας δέχεται ηλεκτρόνια, μειώνοντας την οξειδωτική του κατάσταση και μειώνεται.

Ο αναγωγικός παράγοντας δίνει ηλεκτρόνια κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, αυξάνοντας την κατάσταση οξείδωσης του, οξειδώνεται.

1. Mikityuk A.D. Συλλογή προβλημάτων και ασκήσεων στη χημεία. 8-11 τάξεις / Α.Δ. Μικιτιούκ. - Μ.: Εκδοτικός οίκος. «Εξεταστική», 2009. (σελ.67)

2. Orzhekovsky P.A. Χημεία: 9η τάξη: σχολικό βιβλίο. για γενική εκπαίδευση εγκατάσταση / Π.Α. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Ποντάκ. - M.: AST: Astrel, 2007. (§22)

3. Ρουτζίτης Γ.Ε. Χημεία: ανόργανη. χημεία. Οργανο. χημεία: σχολικό βιβλίο. για την 9η τάξη. / Γ.Ε. Ρουτζίτης, Φ.Γ. Φέλντμαν. - M.: Education, OJSC “Moscow Textbooks”, 2009. (§5)

4. Khomchenko I.D. Συλλογή προβλημάτων και ασκήσεων χημείας για Λύκειο. - M.: RIA “New Wave”: Εκδότης Umerenkov, 2008. (σελ.54-55)

5. Εγκυκλοπαίδεια για παιδιά. Τόμος 17. Χημεία / Κεφ. εκδ. V.A. Volodin, Ved. επιστημονικός εκδ. I. Leenson. - Μ.: Avanta+, 2003. (σελ. 70-77)

Πρόσθετοι πόροι ιστού

1. Ενιαία συλλογή ψηφιακών εκπαιδευτικούς πόρους(πειράματα βίντεο για το θέμα) ().

2. Μια ενοποιημένη συλλογή ψηφιακών εκπαιδευτικών πόρων (διαδραστικές εργασίες για το θέμα) ().

3. Ηλεκτρονική έκδοσηπεριοδικό "Χημεία και Ζωή" ().

Εργασία για το σπίτι

1. Αρ. 10.40 - 10.42 από τη «Συλλογή προβλημάτων και ασκήσεων χημείας για το Λύκειο» του Ι.Γ. Khomchenko, 2η έκδ., 2008

2. Η συμμετοχή στην αντίδραση απλών ουσιών είναι σίγουρο σημάδι αντίδρασης οξειδοαναγωγής. Εξήγησε γιατί. Να γράψετε τις εξισώσεις για τις αντιδράσεις ένωσης, υποκατάστασης και αποσύνθεσης που περιλαμβάνουν οξυγόνο O 2 .

Οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής ονομάζονται αντιδράσεις ως αποτέλεσμα των οποίων τα αλληλεπιδρώντα χημικά στοιχεία αλλάζουν τις καταστάσεις οξείδωσής τους μεταφέροντας τις δικές τους, ή αντίστροφα, προσθέτοντας ξένα ηλεκτρόνια. Θεώρηση θεωρητικές βάσειςκαι απόφαση πρακτικά προβλήματαστον τομέα των οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων μια σημαντική θέση αφιερώνεται στο μάθημα γενική χημείαΛύκειο. Είναι πολύ σημαντικό για τους μαθητές να κατακτήσουν τις δεξιότητες επίλυσης αντιδράσεων οξειδοαναγωγής.

Πώς να λύσετε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής
Η λύση των εξισώσεων των αντιδράσεων οξειδοαναγωγής εξαρτάται από τα αρχικά δεδομένα και την εργασία που εκτελείται. Τις περισσότερες φορές, οι εργασίες καταλήγουν στον προσδιορισμό του τύπου των προϊόντων αντίδρασης με βάση τις καταστάσεις οξείδωσης των εμπλεκόμενων στοιχείων και στην εξίσωση και των δύο πλευρών της εξίσωσης με βάση τους συντελεστές που επιλέγονται με βάση τη μέθοδο ηλεκτρονικής ισορροπίας.
  1. Η επίλυση αυτού του τύπου εξίσωσης είναι αδύνατη χωρίς σαφή κατανόηση των βασικών όρων και ορισμών. Μιλήσαμε για αυτά σε άρθρα σχετικά με τον τρόπο προσδιορισμού του οξειδωτικού και αναγωγικού παράγοντα και πώς να βρείτε την κατάσταση οξείδωσης ενός στοιχείου.
  2. Εάν, σύμφωνα με τις συνθήκες του προβλήματος, ο χημικός τύπος του προϊόντος αντίδρασης είναι άγνωστος σε εσάς, τότε προσδιορίστε τον μόνοι σας, λαμβάνοντας υπόψη τις καταστάσεις οξείδωσης των στοιχείων που αλληλεπιδρούν. Ας το δούμε αυτό χρησιμοποιώντας το παράδειγμα οξείδωσης σιδήρου.

    Fe + O 2 → FeO


  3. Ο σίδηρος, αλληλεπιδρώντας με τα μόρια οξυγόνου, σχηματίζεται χημική ένωσηπου ονομάζεται οξείδιο. Ας αντιστοιχίσουμε τις καταστάσεις οξείδωσης για τα χημικά στοιχεία που συμμετέχουν στην αντίδραση και για τα ίδια στοιχεία, αλλά ήδη περιλαμβάνονται στο προϊόν της αντίδρασης.

    Fe 0 + O 2 0 → Fe +3 O -2


  4. Από το διάγραμμα αντίδρασης είναι σαφές ότι αυτή η αντίδραση είναι οξειδοαναγωγική, καθώς η κατάσταση οξείδωσης έχει αλλάξει και για τις δύο ουσίες που συμμετέχουν σε αυτήν: τόσο ο σίδηρος όσο και το οξυγόνο.
  5. Ο σίδηρος αποκτά φορτίο +3, επομένως δίνει τρία ηλεκτρόνια και είναι αναγωγικός παράγοντας για το οξυγόνο, το οποίο αποκτά φορτίο -2, και επομένως δέχεται δύο ηλεκτρόνια.

    Fe 0 - 3e → Fe +3
    O 2 0 + 4e → O -2


  6. Προκειμένου ο χημικός τύπος του οξειδίου του σιδήρου να αποκτήσει τη σωστή μορφή, είναι απαραίτητο να τοποθετηθούν σωστά οι δείκτες για ένα δεδομένο προϊόν αντίδρασης. Αυτό γίνεται βρίσκοντας το λιγότερο κοινό πολλαπλάσιο. Διαπιστώνουμε ότι μεταξύ 3 και 2 το ελάχιστο κοινό πολλαπλάσιο είναι το 6. Καθορίζουμε τους δείκτες ως εξής: διαιρούμε το ελάχιστο κοινό πολλαπλάσιο με την κατάσταση οξείδωσης κάθε στοιχείου και το γράφουμε στον τύπο. Ως αποτέλεσμα παίρνουμε σωστή φόρμουλαοξείδιο του σιδήρου.

    Fe + O 2 → Fe 2 O 3


  7. Τώρα το κύκλωμα πρέπει να ελεγχθεί με τη μέθοδο της ηλεκτρονικής ισορροπίας και, εάν είναι απαραίτητο, το αριστερό και το δεξί τμήμα του πρέπει να εξισωθούν. Όπως φαίνεται από την παράγραφο 5, ο σίδηρος δίνει τρία ηλεκτρόνια και το μόριο οξυγόνου δέχεται τέσσερα ηλεκτρόνια. Προφανώς, το σχήμα αντίδρασης πρέπει να εξισωθεί χρησιμοποιώντας συντελεστές.
  8. Η επιλογή των συντελεστών γίνεται επίσης με τον προσδιορισμό του ελάχιστου κοινού πολλαπλάσιου των λαμβανόμενων και των μεταδιδόμενων ηλεκτρονίων.

    Fe 0 - 3e → Fe +3 | LOC=12 | 4
    O 2 0 + 4e → O -2 | LOC=12 | 3


    Στο παράδειγμά μας, το κοινό πολλαπλάσιο (CMM) μεταξύ των ηλεκτρονίων που συμμετέχουν στην αντίδραση θα είναι ίσο με 12. Λαμβάνουμε τους συντελεστές διαιρώντας το CCM με τον αριθμό των ηλεκτρονίων και τους μεταφέρουμε στην εξίσωση.

    4∙Fe + 3∙O 2 = Fe 2 O 3


  9. Για την πλήρη συμμόρφωση με το ηλεκτρονικό υπόλοιπο, μένει να ορίσετε τον συντελεστή στο 2 στη δεξιά πλευρά.

    4∙Fe + 3∙O 2 = 2∙Fe 2 O 3


  10. Ας ελέγξουμε αν πληρούνται οι προϋποθέσεις του ηλεκτρονικού ισοζυγίου.

    4∙Fe 0 - 4∙3e → 2∙Fe 2 +3
    3∙O 2 0 + 3∙4e → 2∙O 3 -2


    Ο αριθμός των ηλεκτρονίων που δώρισε ο σίδηρος ήταν ίσος με τον αριθμό που δέχτηκε το οξυγόνο και ανερχόταν σε 12. Κατά συνέπεια, η ηλεκτρονική ισορροπία επιτεύχθηκε με την επιλογή συντελεστών.

Μην αφήσετε τον προστάτη του παραπάνω παραδείγματος να σας μπερδέψει. Το κύριο πράγμα είναι να κατανοήσετε την αρχή της επίλυσης αντιδράσεων οξειδοαναγωγής και θα μπορέσετε να λύσετε πιο δύσκολα προβλήματα. Το κύριο πράγμα είναι να ακολουθήσετε τον ακόλουθο αλγόριθμο.
  • Γράψτε το διάγραμμα εξισώσεων και υποδείξτε τις καταστάσεις οξείδωσης των στοιχείων.
  • Προσδιορίστε το ακριβές χημική φόρμουλαπροϊόν αντίδρασης με βάση τις καταστάσεις οξείδωσης των συστατικών του στοιχείων.
  • Επιλέξτε δείκτες για τα στοιχεία του τύπου της τελικής ουσίας.
  • Προσδιορίστε ποια στοιχεία άλλαξαν τις καταστάσεις οξείδωσής τους, ποια από αυτά έδρασαν ως οξειδωτικός παράγοντας και ποια ως αναγωγικός παράγοντας.
  • Καταγράψτε τα στοιχεία που άλλαξαν τις καταστάσεις οξείδωσής τους και προσδιορίστε πόσα ηλεκτρόνια έδωσε ή έλαβε το καθένα από αυτά.
  • Προσδιορίστε τους συντελεστές που πρέπει να τεθούν για να πληρούται η προϋπόθεση του ηλεκτρονικού ισοζυγίου.
  • Γράψτε την εξίσωση αντίδρασης σε τελική μορφή με τους καθορισμένους συντελεστές.
Η μεγαλύτερη δυσκολία στην επίλυση αντιδράσεων οξειδοαναγωγής μπορεί να είναι ο προσδιορισμός του τύπου του προϊόντος ή των προϊόντων αντίδρασης. Ακόμη και έμπειροι χημικοί σε ορισμένες περιπτώσεις δεν μπορούν να προβλέψουν πώς θα αλληλεπιδράσουν οι ουσίες χωρίς εργαστηριακά πειράματα. Επομένως, σε σχολικό μάθημαχημεία για στοιχεία που εισέρχονται σε πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις, τις περισσότερες φορές οι ακριβείς τύποι του τελικού προϊόντος δίνονται ήδη και το μόνο που χρειάζεται να λυθεί είναι να εξισωθεί η αντίδραση.

Αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής (ORR)- αντιδράσεις που συνοδεύονται από προσθήκη ή απώλεια ηλεκτρονίων ή ανακατανομή της πυκνότητας ηλεκτρονίων στα άτομα (αλλαγή στην κατάσταση οξείδωσης).

Στάδια OVR

Οξείδωση- δωρεά ηλεκτρονίων από άτομα, μόρια ή ιόντα. Ως αποτέλεσμα, η κατάσταση οξείδωσης αυξάνεται. Οι αναγωγικοί παράγοντες δίνουν ηλεκτρόνια.

Ανάκτηση- προσθήκη ηλεκτρονίων. Ως αποτέλεσμα, η κατάσταση οξείδωσης μειώνεται. Οι οξειδωτικοί παράγοντες δέχονται ηλεκτρόνια.

OVR- μια συζευγμένη διαδικασία: εάν υπάρχει αναγωγή, τότε υπάρχει οξείδωση.

Κανόνες OVR

Ισοδύναμη ανταλλαγή ηλεκτρονίων και ατομική ισορροπία.

Όξινο περιβάλλον

Σε ένα όξινο περιβάλλον, τα απελευθερωμένα ιόντα οξειδίων συνδέονται με πρωτόνια για να σχηματίσουν μόρια νερού. τα ιόντα οξειδίων που λείπουν τροφοδοτούνται από μόρια νερού και στη συνέχεια απελευθερώνονται πρωτόνια από αυτά.

Όπου δεν υπάρχουν αρκετά άτομα οξυγόνου, γράφουμε τόσα μόρια νερού όσα δεν υπάρχουν αρκετά ιόντα οξειδίου.

Το θείο στο θειώδες κάλιο έχει κατάσταση οξείδωσης +4, το μαγγάνιο στο υπερμαγγανικό κάλιο έχει μια κατάσταση οξείδωσης +7, θειικό οξύ- περιβάλλον αντίδρασης.
Το μαγγάνιο στην υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης είναι ένας οξειδωτικός παράγοντας, επομένως, το θειώδες κάλιο είναι ένας αναγωγικός παράγοντας.

Σημείωση: Το +4 είναι μια ενδιάμεση κατάσταση οξείδωσης για το θείο, επομένως μπορεί να λειτουργήσει και ως αναγωγικός και ως οξειδωτικός παράγοντας. Με ισχυρούς οξειδωτικούς παράγοντες (υπερμαγγανικό, διχρωμικό), το θειώδες είναι ένας αναγωγικός παράγοντας (οξειδωμένο σε θειικό), με ισχυρούς αναγωγικούς παράγοντες (αλογονίδια, χαλκογονίδια), το θειώδες είναι ένας οξειδωτικός παράγοντας (ανάγεται σε θείο ή θειούχο).

Το θείο μεταβαίνει από την κατάσταση οξείδωσης +4 σε +6 - το θειώδες οξειδώνεται σε θειικό. Το μαγγάνιο μεταβαίνει από την κατάσταση οξείδωσης +7 σε +2 (όξινο περιβάλλον) - το υπερμαγγανικό ιόν ανάγεται σε Mn 2+.

2. Συνθέστε ημιαντιδράσεις.Εξισορρόπηση μαγγανίου: 4 ιόντα οξειδίων απελευθερώνονται από το υπερμαγγανικό, τα οποία συνδέονται με ιόντα υδρογόνου (όξινο μέσο) στα μόρια του νερού. Έτσι, 4 ιόντα οξειδίου συνδέονται με 8 πρωτόνια σε 4 μόρια νερού.

Με άλλα λόγια, λείπουν 4 οξυγόνο στη δεξιά πλευρά της εξίσωσης, οπότε γράφουμε 4 μόρια νερού και 8 πρωτόνια στην αριστερή πλευρά της εξίσωσης.

Επτά μείον δύο είναι συν πέντε ηλεκτρόνια. Μπορείτε να εξισώσετε με συνολικό φορτίο: στην αριστερή πλευρά της εξίσωσης υπάρχουν οκτώ πρωτόνια μείον ένα υπερμαγγανικό = 7+, στη δεξιά πλευρά υπάρχει μαγγάνιο με φορτίο 2+, το νερό είναι ηλεκτρικά ουδέτερο. Επτά μείον δύο είναι συν πέντε ηλεκτρόνια. Όλα εξισώνονται.

Εξίσωση του θείου: το ιόν οξειδίου που λείπει στην αριστερή πλευρά της εξίσωσης παρέχεται από ένα μόριο νερού, το οποίο στη συνέχεια απελευθερώνει δύο πρωτόνια στη δεξιά πλευρά.
Στα αριστερά η φόρτιση είναι 2-, στα δεξιά είναι 0 (-2+2). Μείον δύο ηλεκτρόνια.

Πολλαπλασιάστε την άνω μισή αντίδραση με 2, την κάτω μισή αντίδραση με 5.

Μειώνουμε τα πρωτόνια και το νερό.

Τα θειικά ιόντα συνδέονται με ιόντα καλίου και μαγγανίου.

Αλκαλικό περιβάλλον

Σε ένα αλκαλικό περιβάλλον, τα ιόντα οξειδίων που απελευθερώνονται δεσμεύονται από μόρια νερού, σχηματίζοντας ιόντα υδροξειδίου (ΟΗ - ομάδες). Τα ιόντα οξειδίων που λείπουν παρέχονται από υδροξοομάδες, οι οποίες πρέπει να λαμβάνονται διπλάσια.

Όπου δεν υπάρχουν αρκετά ιόντα οξειδίων, γράφουμε υδροξοομάδες 2 φορές περισσότερες από ό,τι λείπει, από την άλλη - νερό.

Παράδειγμα. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ισορροπίας ηλεκτρονίων, δημιουργήστε μια εξίσωση αντίδρασης, προσδιορίστε τον οξειδωτικό και τον αναγωγικό παράγοντα:

Προσδιορίστε το βαθμό οξείδωσης:

Το βισμούθιο (III) με ισχυρούς οξειδωτικούς παράγοντες (για παράδειγμα, Cl 2) σε αλκαλικό περιβάλλον παρουσιάζει αναγωγικές ιδιότητες (οξειδώνεται σε βισμούθιο V):

Δεδομένου ότι στην αριστερή πλευρά της εξίσωσης δεν υπάρχουν αρκετά 3 οξυγόνα για ισορροπία, γράφουμε 6 υδροξοομάδες και στη δεξιά - 3 νερά.

Τελική εξίσωσηαντιδράσεις:

Ουδέτερο περιβάλλον

Σε ένα ουδέτερο περιβάλλον, τα απελευθερωμένα ιόντα οξειδίου δεσμεύονται από μόρια νερού για να σχηματίσουν ιόντα υδροξειδίου (ΟΗ - ομάδες). Τα ιόντα οξειδίων που λείπουν τροφοδοτούνται από μόρια νερού. Από αυτά απελευθερώνονται ιόντα H +.

Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ισορροπίας ηλεκτρονίων, δημιουργήστε μια εξίσωση αντίδρασης, προσδιορίστε τον οξειδωτικό και τον αναγωγικό παράγοντα:

1. Προσδιορίστε την κατάσταση οξείδωσης:το θείο στο υπερθειικό κάλιο έχει κατάσταση οξείδωσης +7 (είναι οξειδωτικός παράγοντας, επειδή έχει την υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης), το βρώμιο στο βρωμιούχο κάλιο έχει κατάσταση οξείδωσης -1 (είναι αναγωγικός παράγοντας, επειδή έχει τη χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης), το νερό είναι το μέσο αντίδρασης.

Το θείο μεταβαίνει από κατάσταση οξείδωσης +7 σε +6 - το υπερθειικό ανάγεται σε θειικό. Το βρώμιο μεταβαίνει από την κατάσταση οξείδωσης -1 στο 0 - το βρωμιούχο ιόν οξειδώνεται σε βρώμιο.

2. Συνθέστε ημιαντιδράσεις.Εξισώνουμε το θείο (συντελεστής 2 πριν το θειικό). Οξυγόνο Εξ.
Στην αριστερή πλευρά υπάρχει φορτίο 2-, στη δεξιά πλευρά υπάρχει φορτίο 4-, συνδέονται 2 ηλεκτρόνια, οπότε γράφουμε +2

Εξισώνουμε το βρώμιο (συντελεστής 2 πριν από το βρωμιούχο ιόν). Στην αριστερή πλευρά το φορτίο είναι 2-, στη δεξιά πλευρά το φορτίο είναι 0, δίνονται 2 ηλεκτρόνια, οπότε γράφουμε -2

3. Συνοπτική εξίσωση ηλεκτρονικού ισοζυγίου.

4. Τελική εξίσωση αντίδρασης:Τα θειικά ιόντα συνδυάζονται με ιόντα καλίου για να σχηματίσουν θειικό κάλιο, συντελεστή 2 πριν από το KBr και πριν από το K2SO4. Το νερό αποδείχθηκε περιττό - βάλτε το σε αγκύλες.

Ταξινόμηση OVR

  1. Οξειδωτικό και αναγωγικό μέσο- διαφορετικές ουσίες
  2. Αυτοοξειδωτικοί παράγοντες, αυτοαναγωγικοί παράγοντες (δυσαναλογία, παραμόρφωση). Στοιχείο σε ενδιάμεση κατάσταση οξείδωσης.
  3. Οξειδωτικό ή αναγωγικό μέσο - μέσο για τη διαδικασία
  4. Ενδομοριακή οξείδωση-αναγωγή. Η ίδια ουσία περιέχει έναν οξειδωτικό και έναν αναγωγικό παράγοντα.
    Αντιδράσεις στερεάς φάσης, υψηλής θερμοκρασίας.

Ποσοτικά χαρακτηριστικά του ORR

Τυπικό δυναμικό οξειδοαναγωγής, Ε 0 - δυναμικό ηλεκτροδίουσε σχέση με το τυπικό δυναμικό υδρογόνου. Περισσότερα για.

Για να υποβληθείτε σε ORR, είναι απαραίτητο η διαφορά δυναμικού να είναι μεγαλύτερη από το μηδέν, δηλαδή το δυναμικό του οξειδωτικού παράγοντα πρέπει να είναι μεγαλύτερο από το δυναμικό του αναγωγικού παράγοντα:

,

Για παράδειγμα:

Όσο χαμηλότερο είναι το δυναμικό, τόσο ισχυρότερος είναι ο αναγωγικός παράγοντας. Όσο υψηλότερο είναι το δυναμικό, τόσο ισχυρότερος είναι ο οξειδωτικός παράγοντας.
Οι οξειδωτικές ιδιότητες είναι ισχυρότερες σε όξινο περιβάλλον, ενώ οι αναγωγικές ιδιότητες είναι ισχυρότερες σε αλκαλικό περιβάλλον.