Redoxné reakcie 30 úloha. Ako riešiť úlohy C1 (30) na skúške z chémie

Linka UMK Kuznecova. Chémia (10-11) (U)

Linka UMK Kuznecova. Chémia (10-11) (B)

Linka UMK N. E. Kuznecovovej. Chémia (10-11) (základná)

Organizácia prípravy na skúšku z chémie: redoxné reakcie

Materiál bol pripravený na základe materiálov webinára „Organizácia prípravy na skúšku z chémie: redoxné reakcie“

“Uvažujeme o zorganizovaní školení pre úspešné splnenie úloh súvisiacich s redoxnými reakciami. Ak sa pozrieme na špecifikáciu a demo verziu, tak takéto reakcie priamo súvisia s úlohami #10 a #30, ale to je kľúčová téma školského kurzu chémie. Dotýka sa rôznych problémov, rôznych vlastností chemikálií. Je veľmi rozsiahly,“ zdôrazňuje Lidia Asanova, hostiteľka webinára, kandidátka pedagogických vied, autorka učebných pomôcok.

Úloha číslo 30, berúc do úvahy redoxné reakcie, je úloha s vysokou úrovňou zložitosti. Ak chcete získať najvyššie skóre (3) za jeho implementáciu, odpoveď študenta musí byť:

• stanovenie stupňa oxidácie prvkov, ktoré sú oxidačným činidlom a redukčným činidlom;
• oxidačné činidlo a redukčné činidlo (prvky alebo látky);
• procesy oxidácie a redukcie a na ich základe zostavená elektronická (elektrónovo-iónová) rovnováha;
• stanovenie chýbajúcich látok v reakčnej rovnici.

Študenti však často preskakujú, neumiestňujú koeficienty, neuvádzajú oxidačné činidlo a redukčné činidlo, stupeň oxidácie. Ako zorganizovať prácu na hodine, aby ste dosiahli dobré výsledky na skúške?

Osobitná pozornosť v učebnici od O. S. Gabrielyana pre 10. ročník, ktorá je určená na štúdium predmetu v rozsahu 3-4 hodiny týždenne, je venovaná aplikovaným témam: príručka pokrýva problematiku chémie v ekológii, medicíne, biológii a kultúre. V 11. ročníku sa kurz ukončuje a zovšeobecňuje.

1. Príprava na skúšku by mala prebiehať v procese výučby predmetu a príprava nemôže byť redukovaná len na nácvik plnenia úloh podobných úlohám zo skúšobnej práce. Takéto „školenie“ nerozvíja myslenie, neprehlbuje porozumenie. Mimochodom, v skúšobnej úlohe je uvedené, že sú povolené aj iné znenia odpovede, ktoré neskresľujú jej význam. To znamená, že kreatívne, s porozumením približujúcim sa k riešeniu úlohy, môžete získať najvyššie skóre za dokončenie, aj keď je odpoveď formulovaná inak.

Hlavnou úlohou prípravy na skúšku je cieľavedomá práca na opakovaní, systematizácii a zovšeobecňovaní preberanej látky, na vnášaní kľúčových pojmov predmetu chémia do znalostného systému. Samozrejme sú potrebné skúsenosti s realizáciou skutočného chemického experimentu.

2. Je tam zoznam tém a pojmov, na ktoré by žiaci vôbec nemali zabúdať. Medzi nimi:

• pravidlá určovania oxidačných stavov atómov (v jednoduchých látkach je oxidačný stav prvkov nula, najvyšší (maximálny) oxidačný stav prvkov II.-VII. skupiny sa spravidla rovná číslu skupiny, v ktorej prvok sa nachádza v periodickej tabuľke, najnižší (minimálny) oxidačný stav kovov sa rovná nule atď.);
• najdôležitejšie oxidačné a redukčné činidlá, ako aj skutočnosť, že oxidačný proces je vždy sprevádzaný redukčným procesom;
• redoxná dualita;
• typy OVR (intermolekulárne, intramolekulárne, koproporcionačné reakcie, disproporcionačné reakcie (samooxidačné-samoliečivé)).

V tabuľke sú uvedené typy redoxných reakcií, faktory ovplyvňujúce priebeh reakcií (fotostrany). Príklady sú podrobne analyzované a okrem toho existujú úlohy na tému „OVR“ vo formáte USE.

Napríklad:

„Pomocou metódy elektrónovej rovnováhy napíšte rovnicu pre chemickú reakciu:

N20 + KMnO4 + ... = N02 + ... + K2SO4 + H20

Špecifikujte oxidačné činidlo a redukčné činidlo.

Na riešenie problémov sú však uvedené rôzne príklady. Napríklad v príručke „Chémia. Hlboká úroveň. 11. ročník Kontrolné práce“ sú nasledovné:

„Na základe teórie redoxných procesov uveďte schémy nemožných reakcií.

S02 + H2S -> S + H20

S + H2S04 -> SO2 + H20

S + H2S04 -> H2S + H20

K 2 SO 3 + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + K 2 CrO 4 + H 2 O

KMn04 + HCl -> Cl2 + MnCl2 + KCl + H20

I2 + SO2 + H20 → HIO3 + H2SO4

Odpoveď zdôvodnite. Preveďte schémy možných procesov na reakčné rovnice. Špecifikujte oxidačné činidlo a redukčné činidlo

"Zostavte reakčné rovnice v súlade so schémou na zmenu oxidačných stavov atómov uhlíka: C 0 → C - 4 → C -4 → C +4 → C +2 → C -2".

„Uvádzajú sa látky: uhlík, oxid dusnatý (IV), oxid sírový (IV), vodný roztok hydroxidu draselného. Napíšte rovnice pre štyri možné reakcie medzi týmito látkami bez opakovania párov reaktantov.

To všetko nám umožňuje plne študovať tému redoxných reakcií a vypracovať riešenie rôznych problémov.

Pokračujeme v diskusii o riešení úlohy formy C1 (č. 30), ktorá určite stretne každého, kto bude robiť skúšku z chémie. V prvej časti článku sme načrtli všeobecný algoritmus na riešenie úlohy 30 a v druhej časti sme analyzovali niekoľko pomerne zložitých príkladov.

Tretiu časť začíname diskusiou o typických oxidačných a redukčných činidlách a ich premenách v rôznych prostrediach.

Piaty krok: rozoberáme typické OVR, s ktorými sa možno stretnúť v probléme č.30

Rád by som pripomenul niekoľko bodov súvisiacich s pojmom oxidačný stav. Už sme si všimli, že len relatívne malý počet prvkov (fluór, kyslík, alkalické kovy a kovy alkalických zemín atď.) má konštantný oxidačný stav Väčšina prvkov môže vykazovať rôzne oxidačné stavy. Napríklad pre chlór sú možné všetky stavy od -1 do +7, hoci nepárne hodnoty sú najstabilnejšie. Dusík vykazuje oxidačné stavy od -3 do +5 atď.

Treba mať na pamäti dve dôležité pravidlá.

1. Najvyšší oxidačný stav prvku - nekovu sa vo väčšine prípadov zhoduje s číslom skupiny, v ktorej sa tento prvok nachádza, a najnižší oxidačný stav = číslo skupiny - 8.

Napríklad chlór je v skupine VII, preto jeho najvyšší oxidačný stav = +7 a najnižší - 7 - 8 = -1. Selén je v skupine VI. Najvyšší oxidačný stav = +6, najnižší - (-2). Kremík sa nachádza v skupine IV; zodpovedajúce hodnoty sú +4 a -4.

Pamätajte, že z tohto pravidla existujú výnimky: najvyšší oxidačný stav kyslíka \u003d +2 (a dokonca sa vyskytuje iba vo fluoride kyslíka) a najvyšší oxidačný stav fluóru \u003d 0 (v jednoduchej látke)!

2. Kovy nie sú schopné vykazovať negatívne oxidačné stavy. To je dosť dôležité vzhľadom na to, že viac ako 70 % chemických prvkov tvoria kovy.

A teraz otázka znie: "Môže Mn(+7) pôsobiť ako redukčné činidlo pri chemických reakciách?" Neponáhľajte sa, skúste si odpovedať sami.

Správna odpoveď je: "Nie, nemôže!" Je veľmi jednoduché to vysvetliť. Pozrite sa na pozíciu tohto prvku v periodickom systéme. Mn je v skupine VII, preto jeho NAJVYŠŠÍ oxidačný stav je +7. Ak by Mn(+7) pôsobil ako redukčné činidlo, jeho oxidačný stav by sa zvýšil (pamätajte na definíciu redukčného činidla!), čo je nemožné, pretože už má maximálnu hodnotu. Záver: Mn(+7) môže byť iba oxidačným činidlom.

Z rovnakého dôvodu môžu vykazovať LEN OXIDATÍVNE vlastnosti S(+6), N(+5), Cr(+6), V(+5), Pb(+4) atď. Pozrite sa na polohu týchto prvkov v periodický systém a presvedčte sa sami.

A ďalšia otázka: "Môže Se(-2) pôsobiť ako oxidačné činidlo pri chemických reakciách?"

Opäť negatívna odpoveď. Pravdepodobne ste už uhádli, čo sa tu deje. Selén je v skupine VI, jeho NAJNIŽŠÍ oxidačný stav je -2. Se (-2) nemôže ZÍSKAŤ elektróny, t.j. nemôže byť oxidačným činidlom. Ak sa Se(-2) zúčastňuje OVR, tak len ako RESTORER.

Z podobného dôvodu môže byť JEDINÝM REDUKTOROM N(-3), P(-3), S(-2), Te(-2), I(-1), Br(-1) atď.

Konečný záver: prvok v najnižšom oxidačnom stupni môže pôsobiť v OVR len ako redukčné činidlo a prvok s najvyšším oxidačným stavom len ako oxidačné činidlo.

"Čo ak má prvok stredný oxidačný stav?" - pýtaš sa. Potom je možná jeho oxidácia aj redukcia. Napríklad síra sa oxiduje pri reakcii s kyslíkom a redukuje sa pri reakcii so sodíkom.

Pravdepodobne je logické predpokladať, že každý prvok v najvyššom oxidačnom stave bude výrazným oxidačným činidlom a v najnižšom - silným redukčným činidlom. Vo väčšine prípadov je to pravda. Napríklad všetky zlúčeniny Mn(+7), Cr(+6), N(+5) možno klasifikovať ako silné oxidačné činidlá. Ale napríklad P(+5) a C(+4) je ťažké obnoviť. A je takmer nemožné prinútiť Ca (+2) alebo Na (+1), aby pôsobili ako oxidačné činidlo, hoci formálne povedané, +2 a +1 sú tiež najvyššie oxidačné stavy.

Naopak, mnohé zlúčeniny chlóru (+1) sú silné oxidačné činidlá, hoci oxidačný stav +1 v tomto prípade zďaleka nie je najvyšší.

F(-1) a Cl(-1) sú zlé redukčné činidlá, zatiaľ čo ich náprotivky (Br(-1) a I(-1)) sú dobré. Kyslík v najnižšom oxidačnom stupni (-2) prakticky nevykazuje redukčné vlastnosti a Te (-2) je silné redukčné činidlo.

Vidíme, že všetko nie je také samozrejmé, ako by sme chceli. V niektorých prípadoch možno schopnosť oxidovať - ​​redukovať ľahko predvídať, v iných prípadoch - stačí si uvedomiť, že látka X je povedzme dobré oxidačné činidlo.

Zdá sa, že sme sa konečne dostali k zoznamu typických oxidačných a redukčných činidiel. Bol by som rád, keby ste si tieto vzorce nielen „zapamätali“ (hoci by to bolo pekné!), ale aby ste vedeli aj vysvetliť, prečo bola tá či oná látka zaradená do zodpovedajúceho zoznamu.

Typické oxidanty

1. Jednoduché látky - nekovy: F 2, O 2, O 3, Cl 2, Br 2.
2. Koncentrovaná kyselina sírová (H 2 SO 4), kyselina dusičná (HNO 3) v akejkoľvek koncentrácii, kyselina chlórna (HClO), kyselina chloristá (HClO 4).
3. Manganistan draselný a manganistan draselný (KMnO 4 a K 2 MnO 4), chrómany a dichrómany (K 2 CrO 4 a K 2 Cr 2 O 7), bizmutitany (napr. NaBiO 3).
4. Oxidy chrómu (VI), bizmutu (V), olova (IV), mangánu (IV).
5. Chlornany (NaClO), chlorečnany (NaClO 3) a chloristany (NaClO 4); dusičnany (KNO 3).
6. Peroxidy, superoxidy, ozonidy, organické peroxidy, peroxykyseliny, všetky ostatné látky obsahujúce skupinu -O-O- (napríklad peroxid vodíka - H 2 O 2, peroxid sodný - Na 2 O 2, superoxid draselný - KO 2).
7. Kovové ióny umiestnené na pravej strane radu napätia: Au 3+ , Ag + .

Typické redukčné činidlá

1. Jednoduché látky - kovy: alkálie a alkalické zeminy, Mg, Al, Zn, Sn.
2. Jednoduché látky - nekovy: H 2, C.
3. Hydridy kovov: LiH, CaH2, lítiumalumíniumhydrid (LiAlH4), borohydrid sodný (NaBH4).
4. Hydridy niektorých nekovov: HI, HBr, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te, PH 3, silány a borány.
5. Jodidy, bromidy, sulfidy, selenidy, fosfidy, nitridy, karbidy, dusitany, fosfornany, siričitany.
6. Oxid uhoľnatý (CO).

Chcel by som zdôrazniť niekoľko bodov:

1. Nedal som si za cieľ vymenovať všetky oxidačné a redukčné činidlá. Nie je to možné a ani to nie je potrebné.
2. Tá istá látka môže pôsobiť v jednom procese ako oxidačné činidlo a v inom ako v tele.
3. Nikto vám nezaručí, že sa s jednou z týchto látok na skúške C1 určite stretnete, no pravdepodobnosť je veľmi vysoká.
4. Dôležité nie je mechanické zapamätanie vzorcov, ale POROZUMENIE. Skúste sa otestovať: vypíšte zmiešané látky z dvoch zoznamov a potom ich skúste nezávisle rozdeliť na typické oxidačné a redukčné činidlá. Riaďte sa úvahami, o ktorých sme hovorili na začiatku tohto článku.

A teraz trocha kontrolnej práce. Dám vám niekoľko neúplných rovníc a pokúsite sa nájsť oxidačné činidlo a redukčné činidlo. Zatiaľ nie je potrebné pridávať správne časti rovníc.

Príklad 12. Určte oxidačné činidlo a redukčné činidlo v OVR:

HNO3 + Zn = ...

CrO3 + C3H6 + H2SO4 \u003d ...

Na2S03 + Na2Cr207 + H2S04 = ...

O3 + Fe (OH)2 + H20 \u003d ...

CaH 2 + F 2 \u003d ...

KMnO 4 + KNO 2 + KOH = ...

H202 + K2S + KOH \u003d ...

Myslím, že ste túto prácu zvládli s ľahkosťou. Ak máte problémy, prečítajte si ešte raz začiatok tohto článku, popracujte na zozname typických oxidantov.

"To všetko je úžasné!" zvolá netrpezlivý čitateľ. "Ale kde sú tie sľubované problémy C1 s neúplnými rovnicami? Áno, v príklade 12 sa nám podarilo určiť oxidačné činidlo a in-tel, ale to nie je to hlavné Môže nám v tom pomôcť zoznam oxidačných činidiel?"

Áno, môže, ak rozumiete, ČO SA DEJE s typickými oxidačnými činidlami za rôznych podmienok. To je presne to, čo teraz urobíme.

šiesty krok: premeny niektorých oxidačných činidiel v rôznych prostrediach. "Osud" manganistanu, chrómanov, dusičnej a sírovej kyseliny

Musíme byť teda schopní nielen rozpoznať typické oxidačné činidlá, ale aj pochopiť, na čo sa tieto látky počas redoxného procesu menia. Je zrejmé, že bez tohto pochopenia nedokážeme správne vyriešiť problém 30. Situáciu komplikuje skutočnosť, že interakčné produkty nemožno jednoznačne špecifikovať. Je zbytočné sa pýtať: "Na čo sa manganistan draselný zmení počas procesu redukcie?" Všetko závisí od mnohých dôvodov. V prípade KMnO 4 je hlavnou z nich kyslosť (pH) média. Povaha produktov regenerácie môže v zásade závisieť od:

1. používané počas procesu redukcie,
2. kyslosť prostredia,
3. koncentrácie účastníkov reakcie,
4. procesná teplota.

Nebudeme sa teraz baviť o vplyve koncentrácie a teploty (aj keď si zvedaví mladí chemici možno spomenú, že napríklad chlór a bróm s vodným roztokom alkálií za studena a pri zahrievaní inak interagujú). Zamerajme sa na pH média a silu redukčného činidla.

Nižšie uvedené informácie by mali byť ľahko zapamätateľné. Nesnažte sa analyzovať príčiny, len si PAMÄTAJTE reakčné produkty. Uisťujem vás, že na skúške z chémie sa vám to môže hodiť.

Produkty redukcie manganistanu draselného (KMnO 4) v rôznych médiách

Príklad 13. Doplňte rovnice redoxných reakcií:

KMnO 4 + H 2 SO 4 + K 2 SO 3 \u003d ...
KMnO 4 + H 2 O + K 2 SO 3 \u003d ...
KMnO 4 + KOH + K 2 SO 3 \u003d ...

Riešenie. Na základe zoznamu typických oxidačných a redukčných činidiel sme dospeli k záveru, že oxidačným činidlom vo všetkých týchto reakciách je manganistan draselný a redukčným činidlom je siričitan draselný.

H 2 SO 4, H 2 O a KOH určujú povahu roztoku. V prvom prípade reakcia prebieha v kyslom prostredí, v druhom - v neutrálnom, v treťom - v alkalickom.

Záver: v prvom prípade sa manganistan zredukuje na Mn(II) soľ, v druhom na oxid manganičitý, v treťom na manganistan draselný. Pridajme reakčné rovnice:

KMnO 4 + H 2 SO 4 + K 2 SO 3 \u003d MnSO 4 + ...
KMnO 4 + H 2 O + K 2 SO 3 \u003d MnO 2 + ...
KMnO 4 + KOH + K 2 SO 3 \u003d K 2 MnO 4 + ...

Čo sa stane so siričitanom draselným? No, prirodzene, v sulfáte. Je zrejmé, že K v zložení K 2 SO 3 jednoducho nemá kam ďalej oxidovať, oxidácia kyslíkom je extrémne nepravdepodobná (aj keď v zásade možná), ale S (+4) sa ľahko zmení na S (+6). Oxidačným produktom je K 2 SO 4, do rovníc môžete pridať tento vzorec:

KMnO 4 + H 2 SO 4 + K 2 SO 3 \u003d MnSO 4 + K 2 SO 4 + ...
KMnO 4 + H 2 O + K 2 SO 3 \u003d MnO 2 + K 2 SO 4 + ...
KMnO 4 + KOH + K 2 SO 3 = K 2 MnO 4 + K 2 SO 4 + ...

Naše rovnice sú takmer pripravené. Zostáva doplniť látky, ktoré nie sú priamo zahrnuté v OVR a usporiadať koeficienty. Mimochodom, ak začnete od druhého bodu, môže to byť ešte jednoduchšie. Zostrojme napríklad elektronické váhy pre poslednú reakciu

Koeficient 2 umiestnime pred vzorce KMnO 4 a K 2 MnO 4; pred vzorcami sulfitu a síranu draselného máme na mysli koeficient. jeden:

2KMnO 4 + KOH + K 2 SO 3 = 2K 2 MnO 4 + K 2 SO 4 + ...

Vpravo vidíme 6 atómov draslíka, vľavo - zatiaľ len 5. Musíme situáciu napraviť; pred vzorec KOH vložte koeficient 2:

2KMnO4 + 2KOH + K2S03 = 2K2MnO4 + K2S04 + ...

Posledný dotyk: na ľavej strane vidíme atómy vodíka, na pravej nie. Je zrejmé, že naliehavo potrebujeme nájsť nejakú látku, ktorá obsahuje vodík v oxidačnom stave +1. Dajme si vodu!

2KMnO4 + 2KOH + K2S03 = 2K2MnO4 + K2S04 + H20

Znova skontrolujeme rovnicu. Áno, všetko je skvelé!

„Zaujímavý film!" poznamenáva ostražitý mladý chemik. „Prečo ste v poslednom kroku pridali vodu? A keď chcem pridať peroxid vodíka alebo len H 2 alebo hydrid draselný alebo H 2 S? Pridali ste vodu, pretože to urobilo musíš to pridať alebo sa ti to len tak páčilo?"

Nuž, poďme na to. Po prvé, samozrejme, nemáme právo ľubovoľne pridávať látky do reakčnej rovnice. Reakcia prebieha presne tak, ako ide; ako to príroda zamýšľala. Naše sympatie a antipatie nedokážu ovplyvniť priebeh procesu. Môžeme sa pokúsiť zmeniť reakčné podmienky (zvýšiť teplotu, pridať katalyzátor, zmeniť tlak), ale ak sú reakčné podmienky nastavené, jej výsledok už nemôže závisieť od našej vôle. Vzorec pre vodu v rovnici poslednej reakcie teda nie je mojou túžbou, ale skutočnosťou.

Po druhé, môžete sa pokúsiť vyrovnať reakciu v prípadoch, keď sú namiesto vody prítomné látky, ktoré ste uviedli. Uisťujem vás, že to v žiadnom prípade nedokážete.

Po tretie, možnosti s H202, H2, KH alebo H2S sú v tomto prípade jednoducho neprijateľné z jedného alebo druhého dôvodu. Napríklad v prvom prípade sa mení oxidačný stav kyslíka, v druhom a 3. - vodíka a zhodli sme sa, že oxidačný stav sa bude meniť iba pre Mn a S. V štvrtom prípade síra vo všeobecnosti pôsobila ako oxidačné činidlo. a zhodli sme sa, že S - redukčné činidlo. Okrem toho je nepravdepodobné, že by hydrid draselný „prežil“ vo vodnom prostredí (a reakcia, dovoľte mi pripomenúť, prebieha vo vodnom roztoku) a H2S (aj keby táto látka vznikla) ​​by nevyhnutne vstúpil do p-tion s KOH. Ako vidíte, znalosť chémie nám umožňuje tieto záležitosti odmietnuť.

"Ale prečo voda?" - pýtaš sa.

Áno, pretože napríklad v tomto procese (ako v mnohých iných) pôsobí voda ako rozpúšťadlo. Pretože ak si napríklad rozoberieš všetky reakcie, ktoré si napísal za 4 roky štúdia chémie, zistíš, že H 2 O sa vyskytuje takmer v polovici rovníc. Voda je vo všeobecnosti dosť „populárna“ zlúčenina v chémii.

Pochopte, nehovorím, že zakaždým, keď v probléme 30 potrebujete „niekam poslať vodík“ alebo „odniekiaľ zobrať kyslík“, musíte chytiť vodu. Ale pravdepodobne to bude prvá látka, na ktorú by ste mali myslieť.

Podobná logika sa používa pre reakčné rovnice v kyslom a neutrálnom prostredí. V prvom prípade je potrebné pridať vzorec vody na pravú stranu, v druhom prípade - hydroxid draselný:

KMnO4 + H2S04 + K2S03 \u003d MnS04 + K2S04 + H20,
KMn04 + H20 + K2S03 \u003d Mn02 + K2S04 + KOH.

Usporiadanie koeficientov pre veľmi skúsených mladých chemikov by nemalo spôsobovať najmenšie ťažkosti. Konečná odpoveď:

2KMnO4 + 3H2S04 + 5K2S03 \u003d 2MnS04 + 6K2S04 + 3H20,
2KMnO4 + H20 + 3K2S03 \u003d 2Mn02 + 3K2S04 + 2KOH.

V ďalšej časti si povieme o produktoch redukcie chrómanov a bichromátov, o kyseline dusičnej a sírovej.

Ako riešiť úlohy C1 (36) na skúške z chémie. I. časť

Úloha N 36 na Jednotnej štátnej skúške z chémie je venovaná téme „Oxidačné – redukčné reakcie“. Predtým bola úloha tohto typu zahrnutá vo verzii USE pod číslom C1.

Význam úlohy C1: je potrebné usporiadať koeficienty v rovnici reakcie pomocou metódy elektronickej rovnováhy. Zvyčajne sa v podmienke úlohy uvádza len ľavá strana rovnice, študent musí samostatne doplniť pravú stranu.

Úplné riešenie úlohy sa odhaduje na 3 body. Jeden bod je daný za stanovenie oxidačného činidla a redukčného činidla, ďalší - priamo za konštrukciu elektronickej váhy, posledný - za správne umiestnenie koeficientov v reakčnej rovnici.

Podľa mňa je na tomto procese najťažší prvý krok. Nie každý je schopný správne predpovedať výsledok reakcie. Ak sú produkty interakcie indikované správne, všetky nasledujúce fázy sú už otázkou technológie.

Prvý krok: zapamätajte si oxidačné stavy

Musíme začať s konceptom oxidačný stav prvku. Ak tento termín nepoznáte, pozrite si časť „Oxidačný stav“ v príručke Chemistry Handbook. Musíte sa naučiť s istotou určovať oxidačné stavy všetkých prvkov v anorganických zlúčeninách a dokonca aj v najjednoduchších organických látkach. Bez 100% pochopenia tejto témy je zbytočné pokračovať ďalej.

Krok dva: oxidačné činidlá a redukčné činidlá. Redoxné reakcie

Chcem vám pripomenúť, že všetky chemické reakcie v prírode možno rozdeliť na dva typy: redoxné a tie, ktoré prebiehajú bez zmeny oxidačných stavov.

V priebehu OVR (toto je skratka, ktorú budeme ďalej používať pre redoxné reakcie) niektoré prvky menia svoje oxidačné stavy.

Príklad 1. Zvážte reakciu síry s fluórom:

S + 3F2 = SF6.

Uveďte oxidačné stavy všetkých prvkov. Vidíme, že oxidačný stav síry sa zvyšuje (z 0 na +6) a oxidačný stav fluóru klesá (z 0 na -1). Záver: S - redukčné činidlo, F 2 - oxidačné činidlo. Počas procesu sa oxiduje síra a redukuje sa fluór.

Príklad 2. Poďme diskutovať o reakcii oxidu mangánu (IV) s kyselinou chlorovodíkovou:

Mn02 + 4 HCl \u003d MnCl2 + Cl2 + 2 H20.

Počas reakcie sa oxidačný stav mangánu znižuje (z +4 na +2) a oxidačný stav chlóru sa zvyšuje (z -1 na 0). Záver: mangán (v zložení MnO 2) je oxidačné činidlo, chlór (v zložení HCl je redukčné činidlo). Chlór sa oxiduje, mangán sa redukuje.

Upozorňujeme, že v poslednom príklade nie všetky atómy chlóru zmenili svoj oxidačný stav. To nijako neovplyvnilo naše závery.

Príklad 3. Tepelný rozklad dvojchrómanu amónneho:

(NH4)2Cr207 \u003d Cr203 + N2 + 4H20.

Vidíme, že oxidačné činidlo aj redukčné činidlo sú súčasťou tej istej „molekuly“: chróm mení svoj oxidačný stav z +6 na +3 (tj ide o oxidačné činidlo) a dusík - z -3 na 0 ( teda dusík - redukčné činidlo).

Príklad 4. Interakcia oxidu dusičitého s vodným roztokom zásady:

2N02 + 2NaOH \u003d NaN03 + NaN02 + H20.

Po usporiadaní oxidačných stavov (dúfam, že to urobíte bez problémov!), Naskytne sa nám zvláštny obraz: mení sa oxidačný stav iba jedného prvku - dusíka. Niektoré z atómov N zvyšujú svoj oxidačný stav (z +4 na +5), niektoré znižujú (z +4 na +3). V skutočnosti na tom nie je nič zvláštne! V tomto procese je N(+4) oxidačným činidlom aj redukčným činidlom.

Povedzme si trochu o klasifikácii redoxných reakcií. Dovoľte mi pripomenúť, že všetky OVR sú rozdelené do troch typov:

• 1) intermolekulárna OVR (oxidačné činidlo a redukčné činidlo sú v zložení rôznych molekúl);
• 2) intramolekulárne OVR (oxidačné činidlo a redukčné činidlo sú v rovnakej molekule);
• 3) disproporcionačné reakcie (oxidačné činidlo a redukčné činidlo sú atómy toho istého prvku s rovnakým počiatočným oxidačným stavom ako súčasť jednej molekuly).

Myslím si, že na základe týchto definícií môžete ľahko pochopiť, že reakcie z príkladov 1 a 2 sú intermolekulárne OVR, rozklad dichrómanu amónneho je príkladom intramolekulárneho OVR a interakcia NO 2 s alkáliou je príkladom disproporčná reakcia.

Tretí krok: začnite ovládať metódu elektronickej rovnováhy

Aby ste si otestovali, ako dobre ste zvládli predchádzajúci materiál, položím vám jednoduchú otázku: „Môžete uviesť príklad reakcie, pri ktorej dochádza k oxidácii, ale nedochádza k redukcii, alebo naopak dochádza k oxidácii, ale dochádza k žiadne zníženie?"

Správna odpoveď je: "Nie, nemôžete!"

V skutočnosti nech sa oxidačný stav prvku X počas reakcie zvýši. To znamená, že X daruje elektróny. Ale komu? Koniec koncov, elektróny sa nemôžu jednoducho vypariť, zmiznúť bez stopy! Existuje nejaký ďalší prvok Y, ktorého atómy prijmú tieto elektróny. Elektróny majú záporný náboj, preto sa oxidačný stav Y zníži.

Záver: ak existuje redukčné činidlo X, potom určite bude existovať oxidačné činidlo Y! Navyše, počet elektrónov darovaných jedným prvkom bude presne rovnaký ako počet elektrónov prijatých iným prvkom.

Práve na tomto fakte metóda elektronickej váhy použitý v probléme C1.

Začnime sa učiť túto metódu s príkladmi.

Príklad 4

C + HN03 \u003d CO2 + N02 + H20

metóda elektronickej váhy.

Riešenie. Začnime určením oxidačných stavov (urobte si sami!). Vidíme, že počas procesu dva prvky menia svoje oxidačné stavy: C (z 0 na +4) a N (z +5 na +4).

Je zrejmé, že uhlík je redukčné činidlo (je oxidovaný) a dusík (+5) (ako súčasť kyseliny dusičnej) je oxidačné činidlo (redukovaný). Mimochodom, ak ste správne identifikovali oxidačné činidlo a intel, už máte zaručený 1 bod za problém N 36!

Teraz začína zábava. Napíšme si tzv. Oxidačné a redukčné polovičné reakcie:

Atóm uhlíka zanechá 4 elektróny, atóm dusíka 1 e. Počet daných elektrónov sa nerovná počtu prijatých. Je to zlé! Situáciu je potrebné napraviť.

Prvú polovičnú reakciu "vynásobíme" 1 a druhú 4.

Teraz je všetko v poriadku: na jeden atóm uhlíka (darujúc 4 e) pripadajú 4 atómy dusíka (z ktorých každý prijíma jedno e). Počet daných elektrónov sa rovná počtu prijatých!

To, čo sme práve napísali, sa v skutočnosti volá elektronická váha. Ak túto bilanciu napíšete správne na reálnej skúške z chémie, máte zaručený ďalší 1 bod za úlohu C1.

Posledná fáza: zostáva preniesť získané koeficienty do reakčnej rovnice. Pred vzorce C a CO 2 nemeníme nič (keďže koeficient 1 nie je v rovnici stanovený), pred vzorce HNO 3 a NO 2 dáme štyri (pretože počet atómov dusíka v ľavej a pravej časti rovnice by malo byť 4):

C + 4HN03 \u003d CO2 + 4N02 + H20.

Zostáva urobiť poslednú kontrolu: vidíme, že počet atómov dusíka je rovnaký vľavo a vpravo, to isté platí pre atómy C, ale stále sú problémy s vodíkom a kyslíkom. Ale všetko sa dá ľahko opraviť: pred vzorec H 2 O vložíme koeficient 2 a dostaneme konečnú odpoveď:

C + 4HN03 \u003d C02 + 4N02 + 2H20.

To je všetko! Úloha je vyriešená, koeficienty sú umiestnené a za správnu rovnicu získame jeden bod navyše. Výsledok: 3 body za perfektne vyriešenú úlohu C 1. Gratulujeme!

Príklad 5. Usporiadajte koeficienty v reakčnej rovnici

NaI + H2S04 = Na2S04 + H2S + I2 + H20

metóda elektronickej váhy.

Riešenie. Uveďte oxidačné stavy všetkých prvkov. Vidíme, že počas procesu dva prvky menia svoje oxidačné stavy: S (z +6 na -2) a I (z -1 na 0).

Síra (+6) (v zložení kyseliny sírovej) je oxidačné činidlo a jód (-1) v zložení NaI je redukčné činidlo. Počas reakcie sa I(-1) oxiduje, S(+6) sa redukuje.

Zapíšte si oxidačné a redukčné polovičné reakcie:

Venujte pozornosť dôležitému bodu: v molekule jódu sú dva atómy. "Polovica" molekuly sa nemôže zúčastniť reakcie, takže v zodpovedajúcej rovnici píšeme nie I, ale I 2 .

Prvú polovičnú reakciu "vynásobíme" 4 a druhú 1.

Rovnováha je postavená, na 8 daných elektrónov pripadá 8 prijatých.

Koeficienty prenesieme do reakčnej rovnice. Pred vzorec I 2 dáme 4, pred vzorec H 2 S - myslíme koeficient 1 - to je, myslím, zrejmé.

NaI + H2S04 = Na2S04 + H2S + 4I2 + H20

Môžu sa však objaviť ďalšie otázky. Po prvé, bolo by nesprávne umiestniť štvorku pred vzorec NaI. Už v samotnej oxidačnej polovičnej reakcii totiž symbolu I predchádza koeficient 2. Na ľavú stranu rovnice by sa teda nemalo písať 4, ale 8!

8NaI + H2SO4 \u003d Na2S04 + H2S + 4I2 + H20

Po druhé, často v takejto situácii absolventi uvádzajú faktor 1 pred vzorec kyseliny sírovej. Argumentujú takto: "Pri redukčnej polovičnej reakcii bol zistený koeficient 1, tento koeficient sa vzťahuje na S, čo znamená, že pred vzorcom kyseliny sírovej by mala byť jednotka."

Tieto argumenty sú nesprávne! Nie všetky atómy síry zmenili oxidačný stav, niektoré z nich (ako súčasť Na 2 SO 4) si zachovali oxidačný stav +6. Tieto atómy nie sú v elektronickej váhe brané do úvahy a koeficient 1 s nimi nemá nič spoločné.

To všetko nám však nebude brániť v dokončení rozhodnutia. Dôležité je len pochopiť, že v ďalšom uvažovaní sa už nespoliehame na elektronickú váhu, ale jednoducho na zdravý rozum. Takže pripomínam, že koeficienty pred H 2 S, NaI a I 2 sú "zamrznuté", nedajú sa meniť. Ale zvyšok - môžete a mali by ste.

Na ľavej strane rovnice je 8 atómov sodíka (ako súčasť NaI), na pravej strane - zatiaľ iba 2 atómy. Pred vzorec síranu sodného sme dali faktor 4:

8NaI + H2S04 \u003d 4Na2S04 + H2S + 4I2 + H20.

Až teraz je možné vyrovnať počet atómov S. Napravo je ich 5, preto pred vzorec kyseliny sírovej musíte zadať faktor 5:

8NaI + 5H2S04 \u003d 4Na2S04 + H2S + 4I2 + H20.

Posledný problém: vodík a kyslík. Myslím, že ste sami uhádli, že pred vzorcom vody na pravej strane nie je dostatočný koeficient 4:

8NaI + 5H2S04 \u003d 4Na2S04 + H2S + 4I2 + 4H20.

Ešte raz všetko dôkladne skontrolujeme. Áno, všetko je správne! Problém vyriešený, získali sme legitímne 3 body.

Takže v príkladoch 4 a 5 sme podrobne diskutovali Algoritmus na riešenie úlohy C1. Pri riešení skutočného skúšobného problému musia byť prítomné nasledujúce body:

• 1) oxidačné stavy VŠETKÝCH prvkov;
• 2) označenie oxidačného činidla a redukčného činidla;
• 3) schéma elektronickej váhy;
• 4) rovnica konečnej reakcie s koeficientmi.

Niekoľko poznámok k algoritmu.

1. Mali by sa uviesť oxidačné stavy všetkých prvkov na ľavej a pravej strane rovnice. Všetci, nielen okysličovadlo a redukčné činidlo!

2. Oxidačné činidlo a redukčné činidlo musia byť jasne a zreteľne uvedené: prvok X (+...) v zložení ... je oxidačné činidlo, je redukovaný; prvok Y(...) v zložení... je redukčné činidlo, oxidované. Nie každému sa podarí rozlúštiť nápis s malým podčiarknutím "cca in-sya" pod vzorcom kyseliny sírovej ako "síra (+6) v zložení kyselina sírová - oxidačné činidlo, sa redukuje."

Neľutujte písmená! Nedáte inzerát v novinách: "Sd. izba. od Sun."

3. Schéma elektronickej rovnováhy je len schéma: dve polovičné reakcie a zodpovedajúce koeficienty.

4. Nikto nepotrebuje podrobné vysvetlenia, ako presne ste umiestnili koeficienty do rovnice na skúške. Je len potrebné, aby boli všetky čísla správne a samotný zápis bol urobený čitateľným rukopisom. Uistite sa, že sa dvakrát presvedčíte!

A ešte raz k hodnoteniu úlohy C1 na skúške z chémie:

• 1) stanovenie oxidačného činidla (oxidačné činidlá) a redukčného činidla (redukčné činidlá) - 1 bod;
• 2) schéma elektronickej rovnováhy so správnymi koeficientmi - 1 bod;
• 3) hlavná reakčná rovnica so všetkými koeficientmi - 1 bod.

Výsledok: 3 body za úplné vyriešenie úlohy N 36.

Som si istý, že rozumiete myšlienke metódy elektronickej váhy. Vo všeobecnosti rozumieť tomu, ako je zostavené riešenie z príkladu C1. V zásade nie je všetko také ťažké!

Žiaľ, pri skutočnej skúške z chémie vzniká nasledujúci problém: samotná reakčná rovnica nie je úplne daná. To znamená, že ľavá strana rovnice je prítomná, ale pravá strana buď nemá vôbec nič, alebo je uvedený vzorec jednej látky. Budete musieť vyplniť rovnicu sami, spoliehajúc sa na svoje znalosti, a až potom začať umiestňovať koeficienty.

To môže byť veľmi ťažké. Univerzálne recepty na písanie rovníc neexistujú. V ďalšej časti si túto problematiku rozoberieme podrobnejšie a pozrieme sa na zložitejšie príklady.

Copyright Repetitor2000.ru, 2000-2015

Redoxné reakcie

Za dobre vykonanú prácu dostanete 2 body. Približne 10-15 minút.

Na dokončenie úlohy 30 z chémie musíte:

• vedieť čo je
• vedieť písať rovnice redoxných reakcií