Redoks reakcije 9. Redoks reakcije

Lekcija u 9. razredu na temu:

“OKSIDACIJSKO-REDUKCIJSKE REAKCIJE (ORR)”

TDC

Obrazovanje: stvoriti uvjete za poticanje aktivnosti i samostalnosti u proučavanju ove teme, kao i sposobnost rada u grupi, te sposobnost slušanja svojih suučenika.

Razvojni: nastaviti razvijati logičko mišljenje, vještine promatranja, analize i usporedbe, pronalaženja uzročno-posljedičnih veza, zaključivanja, rada s algoritmima i razvijati interes za predmet.

Obrazovni:

1. učvrstiti pojmove „oksidacijskog stanja“, procesa „oksidacije“, „redukcije“;
2. učvrstiti vještine sastavljanja jednadžbi redoks reakcija metodom elektroničke ravnoteže;
3. naučiti predvidjeti produkte redoks reakcija.

TIJEKOM NASTAVE:

1. Organiziranje vremena.
2. Obnavljanje znanja.

1. Koja pravila za određivanje stupnja atoma kemijskih elemenata poznajete? (slajd 1)
2. Dovršite zadatak (slajd 2)
3. Ispunite samotestiranje (slajd 3)

1. Učenje novog gradiva.

1. Dovršite zadatak (slajd 4)

Odredite što se događa s oksidacijskim stanjem sumpora tijekom sljedećih prijelaza:

A) H 2 S → SO 2 → SO 3

B) SO 2 → H 2 SO 3 → Na 2 SO 3

Kakav se zaključak može izvući nakon završetka drugog genetskog lanca?

U koje se skupine mogu svrstati kemijske reakcije na temelju promjene oksidacijskog stanja atoma kemijskih elemenata?

1. Provjerimo (slajd 5).

1. Zaključujemo: Na temelju promjene oksidacijskog stanja atoma kemijskih elemenata koji sudjeluju u kemijskoj reakciji razlikuju se reakcije - s promjenom CO i bez promjene CO.

1. Dakle, definirajmo temu lekcijeREDOX REAKCIJE (ORR).

1. Zapisujemo definiciju

OVR – reakcije koje nastaju promjenom oksidacijskog stanja atoma,

Sadrži reaktante

1. Pokušajmo to shvatiti - koja je osobitost procesa oksidacije i redukcije elemenata tijekom stvaranja ionske veze, koristeći primjer molekule natrijevog fluorida?

Pažljivo pogledaj dijagram i odgovori na pitanja:

1. Što se može reći o potpunosti vanjske razine atoma fluora i natrija?

1. Koji atom je lakše prihvatiti, a koji se lakše odreći valentnih elektrona kako bi završio vanjsku razinu?

1. Kako možete formulirati definiciju oksidacije i redukcije?

Lakše je atomu natrija odustati od jednog elektrona prije nego što završi svoju vanjsku razinu (nego prihvatiti 7 ē do osam, tj. do završetka), dakle, predaje svoj valentni elektron atomu fluora i pomaže mu dovršiti vanjsku razinu, dok je redukcijsko sredstvo, oksidira i povećava svoj CO2. Atomu fluora, kao elektronegativnijem elementu, lakše je prihvatiti 1 elektron da završi svoju vanjsku razinu; on uzima elektron od natrija, dok se reducira, snižava svoj CO i oksidira.

„Oksidator kao notorni negativac

Kao gusar, razbojnik, agresor, Barmaley

Oduzima elektrone - i OK!

Pretrpljena oštećenja, restaurator

Uzvikuje: “Evo me, upomoć!

Vrati mi moje elektrone!”

Ali nitko ne pomaže i štete

Ne nadoknađuje..."

1. Zapisivanje definicija

Proces otpuštanja elektrona od strane atoma naziva se oksidacija.

Atom koji predaje elektrone i povećava svoj oksidacijski stupanj oksidira se i naziva seredukcijsko sredstvo.

Proces primanja elektrona od atoma naziva seobnova.

Atom koji prima elektrone i snižava svoj oksidacijski stupanj reducira se i naziva se oksidacijsko sredstvo.

1. RASPON KOEFICIJENATA U OVR KORIŠTENJEM METODE ELEKTRONIČKE BILANSE

Mnoge kemijske reakcije mogu se izjednačiti jednostavnim odabirom koeficijenata.

Ali ponekad se pojavljuju komplikacije u jednadžbama redoks reakcija. Za postavljanje koeficijenata koristi se metoda elektronske bilance.

Predlažem da pogledateANIMACIJA

Proučite algoritam za sastavljanje OVR jednadžbi metodom elektroničke bilance (Prilog 1).

1. Konsolidacija

Koeficijente posložite u UHR

Al2O3 +H2=H2 O+Al metodom elektroničke vage navesti oksidacijske (redukcijske) procese, oksidacijsko sredstvo (redukcijsko sredstvo), izvršiti samotestiranje.

1. Odraz

Odgovorite na pitanja u tablici “Pitanja studentu” (Prilog 2).

1. Sažimanje lekcije. DZ

1. Komentirano ocjenjivanje.
2. Domaća zadaća: ispuniti samotestiranje (prilog 3)

Pregled:

Kako biste koristili preglede prezentacije, stvorite Google račun i prijavite se na njega: https://accounts.google.com

Naslovi slajdova:

Oksidacijsko-redukcijske reakcije (ORR)

Pravila za izračunavanje oksidacijskog stanja (CO) elemenata:

Odredite oksidacijska stanja atoma kemijskih elemenata pomoću formula njihovih spojeva: H 2 S, O 2, NH 3, HNO 3, Fe, K 2 Cr 2 O 7 Izvršite zadatak

1 -2 0 -3 +1 +1 +5 -2 H 2 S O 2 NH 3 HNO 3 0 +1 +7 -2 Fe K 2 Cr 2 O 7 Provedite samotestiranje

Odredite što se događa s oksidacijskim stanjem sumpora tijekom sljedećih prijelaza: A) H 2 S → SO 2 → SO 3 B) SO 2 → H 2 SO 3 → Na 2 SO 3 Koji se zaključak može izvesti nakon završetka drugog genetskog lanca ? U koje se skupine mogu svrstati kemijske reakcije na temelju promjene oksidacijskog stanja atoma kemijskih elemenata? Dovršite zadatak

A) H 2 S -2 → S +4 O 2 → S +6 O 3 B) S +4 O 2 → H 2 S +4 O 3 → Na 2 S +4 O 3 U prvom lancu transformacija sumpor povećava CO sa (-2) na (+6). U drugom lancu oksidacijsko stanje sumpora se ne mijenja. Provjeravanje

Oksidacijsko-redukcijske reakcije (ORR) su reakcije koje se odvijaju s promjenom oksidacijskog stanja atoma koji čine atome koji reagiraju. Zapišimo definiciju

Stvaranje ionske veze na primjeru molekule natrijeva fluorida

Što se može reći o potpunosti vanjske razine atoma fluora i natrija? Koji atom je lakše prihvatiti, a koji se lakše odreći valentnih elektrona kako bi završio vanjsku razinu? Kako možete formulirati definiciju oksidacije i redukcije? Odgovori na pitanja

Oksidacija je proces otpuštanja elektrona od strane atoma. Oksidacijsko sredstvo je atom koji prihvaća elektrone i snižava svoje oksidacijsko stanje tijekom reakcije te se reducira. Reducirajuće sredstvo je atom koji predaje elektrone i povećava svoje oksidacijsko stanje; oksidira se tijekom reakcije. Redukcija je proces u kojem atom prihvaća elektrone. Zapišimo definicije

1. Pogledajte animaciju. 2. Proučiti algoritam za sastavljanje OVR jednadžbi metodom elektronske bilance (u mapi). RASPON KOEFICIJENATA U OVR KORIŠTENJEM METODE ELEKTRONIČKE BILANSE

Složite koeficijente u UHR Al 2 O 3 + H 2 = H 2 O + Al metodom elektroničke vage, navedite oksidacijske (redukcijske) procese, oksidacijsko sredstvo (redukcijsko sredstvo), izvršite samotestiranje. Konsolidacija

Odgovorite na pitanja u tablici “Pitanja za učenika”. Odraz

Pregled:

Dodatak 2

Pitanja za studenta

Datum_____________Razred______________________

Pokušajte se točno sjetiti onoga što ste čuli u razredu i odgovorite na postavljena pitanja:

Pregled:

Dodatak 3

Test na temu “REDOKS REAKCIJE”

Dio “A” - izaberite jedan odgovor od ponuđenih

1. Redoks reakcije nazivaju se

A) Reakcije koje se javljaju s promjenom oksidacijskog stanja atoma koji čine tvari koje reagiraju;

B) Reakcije koje se odvijaju bez promjene oksidacijskog stanja atoma koji čine tvari koje reagiraju;

B) Reakcije između složenih tvari koje izmjenjuju svoje sastojke

2. Oksidacijsko sredstvo je...

A) Atom koji predaje elektrone i snižava svoj oksidacijski stupanj;

B) Atom koji prihvaća elektrone i snižava svoj oksidacijski stupanj;

B) Atom koji prihvaća elektrone i povećava svoj oksidacijski stupanj;

D) Atom koji predaje elektrone i povećava svoje oksidacijsko stanje

3. Proces oporavka je proces...

A) Povlačenje elektrona;

B) Prihvaćanje elektrona;

B) Povećanje oksidacijskog stanja atoma

4. Ova tvar je samo oksidacijsko sredstvo

A) H2S; B) H2SO4; B) Na2S03; D) SO 2

5. Ova tvar je samo redukcijsko sredstvo

A) NH3; B) HNO3; B) NE 2; D) HNO2

Dio "B" - utakmica(Na primjer, A – 2)

1. Spojite polureakciju s nazivom procesa

2. Uspostavite korespondenciju između jednadžbe kemijske reakcije i njezine vrste

3. Uspostavite korespondenciju između atoma fosfora u formuli tvari i njegovih redoks svojstava koja može pokazivati

Dio "C" - riješiti problem

Od predloženih reakcija odaberite samo ORR, odredite oksidacijska stanja atoma, navedite oksidacijsko sredstvo, redukcijsko sredstvo, procese oksidacije i redukcije, složite koeficijente metodom elektroničke bilance:

NaOH + HCl = NaCl + H2O

Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + H 2 O

Na + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2

Reakcije tijekom kojih elementi koji čine tvari koje reagiraju mijenjaju oksidacijsko stanje nazivaju se oksidacijsko-redukcijska (ORR).

Oksidacijsko stanje. Za karakterizaciju stanja elemenata u spojevima uveden je pojam oksidacijskog stanja. Oksidacijsko stanje (s.o.) je uvjetni naboj koji se dodjeljuje atomu pod pretpostavkom da su sve veze u molekuli ili ionu izrazito polarizirane. Oksidacijsko stanje elementa unutar molekule tvari ili iona definira se kao broj elektrona premještenih s atoma danog elementa (pozitivno oksidacijsko stanje) ili do atoma danog elementa (negativno oksidacijsko stanje). Za izračunavanje oksidacijskog stanja elementa u spoju treba poći od sljedećih odredbi (pravila):

1. Oksidacijsko stanje elemenata u jednostavnim tvarima, u metalima u elementarnom stanju, u spojevima s nepolarnim vezama jednako je nuli. Primjeri takvih spojeva su N 2 O, H 2 O, Cl 2 O, I 2 O, Mg O, Fe O, itd.

2. U složenim tvarima elementi s većom elektronegativnošću imaju negativno oksidacijsko stanje.

Budući da se tijekom stvaranja kemijske veze elektroni premještaju na atome više elektronegativnih elemenata, potonji imaju negativno oksidacijsko stanje u spojevima.

O -2 Cl O -2 N + Element EO

U nekim slučajevima, oksidacijsko stanje elementa numerički se podudara s valencijom (B) elementa u danom spoju, kao, na primjer, u HClO 4.

Donji primjeri pokazuju da oksidacijsko stanje i valencija elementa mogu varirati brojčano:

N ≡ N V (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. Postoje viša, niža i srednja oksidacijska stanja.

Najviše oksidacijsko stanje– to je njegova najveća pozitivna vrijednost. Najviše oksidacijsko stanje obično je jednako broju skupine (N) periodnog sustava u kojem se element nalazi. Na primjer, za elemente III perioda jednak je: Na +2, Mg +2, AI +3, Si +4, P +5, S +6, CI +7. Izuzetak su fluor, kisik, helij, neon, argon, kao i elementi podskupine kobalta i nikla: njihovo najviše oksidacijsko stanje izražava se brojem čija je vrijednost niža od broja skupine kojoj pripadaju. Elementi podskupine bakra, naprotiv, imaju najviše oksidacijsko stanje veće od jedan, iako pripadaju I. skupini.

Najniži stupanj oksidacija je određena brojem elektrona koji nedostaju do stabilnog stanja atoma ns 2 nr 6. Najniže oksidacijsko stanje za nemetale je (N-8), gdje je N broj skupine periodnog sustava u kojoj se element nalazi. Na primjer, za nemetale III perioda jednak je: Si -4, P -3, S -2, CI ˉ. Najniže oksidacijsko stanje za metale je njegova najniža moguća pozitivna vrijednost. Na primjer, mangan ima sljedeća oksidacijska stanja: Mn +2, Mn +4, Mn +6, Mn +7; d.o.=+2 je najniže oksidacijsko stanje za mangan.

Sva druga oksidacijska stanja elementa koja se pojavljuju nazivaju se intermedijeri. Na primjer, za sumpor, oksidacijsko stanje +4 je srednje.

4. Niz elemenata pokazuje konstantno oksidacijsko stanje u kompleksnim spojevima:

a) alkalijski metali – (+1);

b) metali druge skupine obiju podskupina (osim Ng) – (+2); živa može pokazivati ​​oksidacijska stanja (+1) i (+2);

c) metali treće skupine, glavne podskupine – (+3), osim Tl, koji može pokazivati ​​oksidacijska stanja (+1) i (+3);

e) H +, osim metalnih hidrida (NaH, CaH 2, itd.), gdje je njegovo oksidacijsko stanje (-1);

f) O -2, osim peroksida elemenata (H 2 O 2, CaO 2 itd.), gdje je oksidacijsko stanje kisika (-1), superoksidi elemenata

(KO 2, NaO 2 itd.), u kojem mu je oksidacijsko stanje – ½, fluorid

kisik OF 2.

5. Većina elemenata može pokazivati ​​različite stupnjeve oksidacije u spojevima. Pri određivanju njihovog oksidacijskog stanja služe se pravilom prema kojem zbroj oksidacijskih stanja elemenata u električki neutralnim molekulama jednak je nuli, au složenim ionima - naboj tih iona.

Kao primjer, izračunajmo oksidacijsko stanje fosfora u ortofosfornoj kiselini H 3 PO 4. Zbroj svih oksidacijskih stanja u spoju mora biti jednak nuli, stoga oksidacijsko stanje fosfora označavamo s X i množenjem poznatih oksidacijskih stanja vodika (+1) i kisika (-2) s brojem njihovih atoma u spoju stvaramo jednadžbu: (+1)* 3+X+(-2)*4 = 0, od čega je X = +5.

Izračunajmo oksidacijsko stanje kroma u dikromatnom ionu (Cr 2 O 7) 2-.

Zbroj svih oksidacijskih stanja u složenom ionu mora biti jednak (-2), pa označimo oksidacijsko stanje kroma s X i napravimo jednadžbu 2X + (-2)*7 = -2, iz čega je X = + 6.

Koncept oksidacijskog stanja za većinu spojeva je uvjetan, jer ne odražava stvarni efektivni naboj atoma. U jednostavnim ionskim spojevima, oksidacijsko stanje njihovih sastavnih elemenata jednako je električnom naboju, budući da tijekom stvaranja tih spojeva postoji gotovo potpuni prijenos elektrona iz jednog

1 -1 +2 -1 +3 -1

atom na drugi: NaI, MgCI 2, AIF 3. Za spoj s polarnom kovalentnom vezom, stvarni efektivni naboj manji je od oksidacijskog broja, ali ovaj se koncept vrlo široko koristi u kemiji.

Glavne odredbe teorije OVR-a:

1. Oksidacija je proces otpuštanja elektrona od strane atoma, molekule ili iona. Čestice koje predaju elektrone nazivaju se redukcijska sredstva; tijekom reakcije se oksidiraju, stvarajući produkt oksidacije. U tom slučaju elementi uključeni u oksidaciju povećavaju svoje oksidacijsko stanje. Na primjer:

AI – 3e -  AI 3+

H 2 – 2e -  2H +

Fe 2+ - e -  Fe 3+

2. Oporavak je proces dodavanja elektrona atomu, molekuli ili ionu. Čestice koje dobivaju elektrone nazivaju se oksidirajuća sredstva; tijekom reakcije se reduciraju da nastanu redukcijski produkt. U tom slučaju elementi koji sudjeluju u redukciji smanjuju svoje oksidacijsko stanje. Na primjer:

S + 2e -  S 2-

CI 2 + 2e -  2 CI ˉ

Fe 3+ + e -  Fe 2+

3. Tvari koje sadrže redukcijske ili oksidirajuće čestice nazivamo redom redukcijska sredstva ili oksidirajuća sredstva. Na primjer, FeCI 2 je redukcijsko sredstvo zbog Fe 2+, a FeCI 3 je oksidacijsko sredstvo zbog Fe 3+.

4. Oksidaciju uvijek prati redukcija i obrnuto, redukcija je uvijek povezana s oksidacijom. Dakle, ORR predstavlja jedinstvo dva suprotna procesa - oksidacije i redukcije

5. Broj elektrona koje donira redukcijsko sredstvo jednak je broju elektrona koje prihvati oksidacijsko sredstvo.

Sastavljanje jednadžbi redoks reakcija. Dvije metode sastavljanja jednadžbi za OVR temelje se na posljednjem pravilu:

1. Metoda elektronske vage.

Ovdje se broj dobivenih i izgubljenih elektrona izračunava na temelju oksidacijskih stanja elemenata prije i poslije reakcije. Pogledajmo najjednostavniji primjer:

Na0+Cl  Na + Cl

2Na 0 – eˉ  Na + - oksidacija

1 Cl 2 + 2eˉ  2 Cl - oporavak

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

2 Na + Cl 2 = 2 NaCl

Ova se metoda koristi ako se reakcija ne odvija u otopini (u plinovitoj fazi, reakcija toplinske razgradnje itd.).

2. Ionsko-elektronička metoda (metoda polureakcije).

Ova metoda uzima u obzir okolinu otopine i daje ideju o prirodi čestica koje stvarno postoje i međusobno djeluju u otopinama. Pogledajmo to detaljnije.

Algoritam za odabir koeficijenata pomoću ionsko-elektroničke metode:

1. Nacrtajte molekularni dijagram reakcije s naznakom polaznih tvari i produkata reakcije.

2. Napravite cjelovitu ionsko-molekularnu reakcijsku shemu, navodeći slabe elektrolite, teško topive, netopljive i plinovite tvari u molekularnom obliku, a jake elektrolite u ionskom obliku.

3. Isključivši iz ionsko-molekularne sheme ione koji se ne mijenjaju kao rezultat reakcije (bez uzimanja u obzir njihove količine), ponovno napišite shemu u kratkom ionsko-molekularnom obliku.

4. Identificirati elemente koji mijenjaju svoje oksidacijsko stanje kao rezultat reakcije; pronaći oksidacijsko sredstvo, redukcijsko sredstvo, produkti redukcije, oksidacija.

5. Nacrtajte dijagrame polureakcija oksidacije i redukcije, za to:

a) navesti redukcijsko sredstvo i produkt oksidacije, oksidacijsko sredstvo i redukcijski produkt;

b) izjednačiti broj atoma svakog elementa na lijevoj i desnoj strani polureakcija (izvesti ravnotežu po elementima) u nizu: element koji mijenja oksidacijsko stanje, kisik, ostali elementi; Treba imati na umu da u vodenim otopinama molekule H 2 O, H + ili OH – ioni mogu sudjelovati u reakcijama, ovisno o prirodi medija:

c) izjednačiti ukupan broj naboja u oba dijela polureakcija; Da biste to učinili, dodajte ili oduzmite potreban broj elektrona na lijevoj strani polureakcija (ravnoteža naboja).

6. Pronađite najmanji zajednički višekratnik (LCM) broja predanih i primljenih elektrona.

7. Nađite glavne koeficijente za svaku polureakciju. Da biste to učinili, podijelite broj dobiven u koraku 6 (LCM) s brojem elektrona koji se pojavljuju u ovoj polureakciji.

8. Polureakcije pomnožite s dobivenim glavnim koeficijentima, zbrojite ih: lijevu stranu s lijevom, desnu stranu s desnom (dobite ionsko-molekulsku jednadžbu reakcije). Ako je potrebno, "dovedite slične" ione uzimajući u obzir interakciju između vodikovih iona i hidroksidnih iona: H + +OH ˉ= H 2 O.

9. Poredajte koeficijente u molekularnoj jednadžbi reakcije.

10. Provedite provjeru čestica koje nisu uključene u ORR, isključene iz kompletne ionsko-molekularne sheme (točka 3). Ako je potrebno, koeficijenti za njih se pronalaze odabirom.

11. Izvršite završnu provjeru kisika.

1. Kisela sredina.

Shema molekularne reakcije:

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

Potpuna shema ionsko-molekularne reakcije:

K + +MnO +Na++NE +2H++ Dakle  Mn 2+ + SO + Na + + NE + H2O + 2K + +SO .

Kratka shema ionsko-molekularne reakcije:

MnO +NE +2H +  Mn 2+ + NO +H2O

ok proizvod ok proizvod ok

Tijekom reakcije oksidacijsko stanje Mn opada sa +7 na +2 (mangan se reducira), stoga MnO – oksidacijsko sredstvo Mn 2+ – produkt redukcije. Stupanj oksidacije dušika raste od +3 do +5 (dušik se oksidira), stoga NO – redukcijsko sredstvo, NO – produkt oksidacije.

Jednadžbe polureakcija:

2MnO + 8 H+ + 5e -  Mn 2+ + 4 H 2 O- proces oporavka

10 +7 +(-5) = +2

5 NE + H 2 O– 2e -  NE + 2 H+ - proces oksidacije

2MnO + 16H + + 5NO + 5H2O = 2Mn2+ +8H2O + 5NO + 1OH + (potpuna ionsko-molekulska jednadžba).

Iz ukupne jednadžbe isključujemo broj identičnih čestica koje se nalaze i na lijevoj i na desnoj strani jednakosti (prikazujemo slične). U ovom slučaju to su ioni H + i H 2 O.

Kratka ionsko-molekularna jednadžba bit će

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

U molekularnom obliku jednadžba je

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

Provjerimo ravnotežu za čestice koje nisu sudjelovale u OVR-u:

K + (2 = 2), Na + (5 = 5), SO (3 = 3). Bilanca kisika: 30 = 30.

2. Neutralno okruženje.

Shema molekularne reakcije:

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

Shema ionsko-molekularne reakcije:

K++MnO + Na + + NE + H 2 O  MnO 2 + Na + + NE + K + + OH

Kratki ionsko-molekularni dijagram:

MnO + NE + H 2 O  MnO 2 + NE +OH-

ok proizvod ok proizvod ok

Jednadžbe polureakcija:

2MnO + 2H 2 O+ 3eˉ MnO 2 +4OH - proces oporavka

6 -1 +(-3) = -4

3 BR +H 2 O– 2eˉ NO + 2H + - proces oksidacije

Oksidacijsko-redukcijske reakcije (ORR)- reakcije praćene dodavanjem ili gubitkom elektrona, ili preraspodjelom elektronske gustoće na atomima (promjena oksidacijskog stanja).

Faze OVR-a

Oksidacija- donacija elektrona atomima, molekulama ili ionima. Kao rezultat toga, povećava se oksidacijsko stanje. Reducirajući agensi odaju elektrone.

Oporavak- dodavanje elektrona. Kao rezultat toga, oksidacijsko stanje se smanjuje. Oksidirajuća sredstva prihvaćaju elektrone.

OVR- spregnuti proces: ako postoji redukcija, onda postoji oksidacija.

OVR pravila

Ekvivalentna izmjena elektrona i atomska ravnoteža.

Kisela sredina

U kiseloj sredini, oslobođeni oksidni ioni vežu se s protonima i tvore molekule vode; nedostajuće oksidne ione dopremaju molekule vode, zatim se iz njih oslobađaju protoni.

Gdje nema dovoljno atoma kisika, upisujemo onoliko molekula vode koliko nema dovoljno oksidnih iona.

Sumpor u kalijevom sulfitu ima oksidacijsko stanje +4, mangan u kalijevom permanganatu ima oksidacijsko stanje +7, sumporna kiselina je reakcijski medij.
Managan u najvišem oksidacijskom stanju je oksidacijsko sredstvo, stoga je kalijev sulfit redukcijsko sredstvo.

Napomena: +4 je srednje oksidacijsko stanje za sumpor, tako da može djelovati i kao redukcijsko sredstvo i kao oksidacijsko sredstvo. S jakim oksidansima (permanganat, dikromat) sulfit je redukcijski agens (oksidira u sulfat), s jakim redukcijskim agensima (halogenidi, halkogenidi) sulfit je oksidans (reducira se na sumpor ili sulfid).

Sumpor prelazi iz oksidacijskog stanja +4 u +6 - sulfit se oksidira u sulfat. Mangan prelazi iz oksidacijskog stanja +7 u +2 (kisela sredina) - permanganatni ion se reducira u Mn 2+.

2. Sastavite polureakcije. Izjednačavanje mangana: iz permanganata se oslobađaju 4 oksidna iona koji se pomoću vodikovih iona (kiseli medij) vežu u molekule vode. Dakle, 4 oksidna iona vežu se na 8 protona u 4 molekule vode.

Drugim riječima, na desnoj strani jednadžbe nedostaju 4 kisika, pa pišemo 4 molekule vode, a na lijevoj strani jednadžbe 8 protona.

Sedam minus dva je plus pet elektrona. Možete izjednačiti po ukupnom naboju: na lijevoj strani jednadžbe je osam protona minus jedan permanganat = 7+, na desnoj strani je mangan s nabojem 2+, voda je električki neutralna. Sedam minus dva je plus pet elektrona. Sve je izjednačeno.

Izjednačavanje sumpora: oksidni ion koji nedostaje na lijevoj strani jednadžbe dobiva se od molekule vode, koja nakon toga oslobađa dva protona na desnoj strani.
Na lijevoj strani naboj je 2-, na desnoj je 0 (-2+2). Minus dva elektrona.

Pomnožite gornju polureakciju s 2, donju polureakciju s 5.

Reduciramo protone i vodu.

Sulfatni ioni vežu se na ione kalija i mangana.

Alkalna sredina

U alkalnoj sredini oslobođeni oksidni ioni vežu se molekulama vode tvoreći hidroksidne ione (OH - skupine). Oksidni ioni koji nedostaju dobivaju se pomoću hidrokso skupina, kojih se mora uzeti dvostruko više.

Gdje nema dovoljno oksidnih iona, upisujemo hidrokso grupe 2 puta više nego što nedostaje, s druge strane - voda.

Primjer. Metodom ravnoteže elektrona izradite jednadžbu reakcije, odredite oksidacijsko i redukcijsko sredstvo:

Odredite stupanj oksidacije:

Bizmut (III) s jakim oksidansima (na primjer, Cl 2) u alkalnom okruženju pokazuje redukcijska svojstva (oksidira u bizmut V):

Budući da na lijevoj strani jednadžbe nema dovoljno 3 kisika za ravnotežu, pišemo 6 hidrokso skupina, a na desnoj - 3 vode.

Konačna jednadžba reakcije je:

Neutralno okruženje

U neutralnom okruženju, oslobođeni oksidni ioni se vežu molekulama vode u hidroksidne ione (OH - skupine). Oksidne ione koji nedostaju dopremaju molekule vode. Iz njih se oslobađaju H + ioni.

Metodom ravnoteže elektrona izradite jednadžbu reakcije, odredite oksidacijsko i redukcijsko sredstvo:

1. Odredite oksidacijsko stanje: sumpor u kalijevom persulfatu ima oksidacijski stupanj +7 (oksidans je, jer ima najviši stupanj oksidacije), brom u kalijevom bromidu ima oksidacijski stupanj -1 (on je redukcijski agens, jer ima najniži oksidacijsko stanje), voda je reakcijski medij.

Sumpor prelazi iz oksidacijskog stanja +7 u +6 - persulfat se reducira u sulfat. Brom prelazi iz oksidacijskog stanja -1 u 0 - bromidni ion se oksidira u brom.

2. Sastavite polureakcije. Izjednačavamo sumpor (koeficijent 2 prije sulfata). Eq kisika
Na lijevoj strani je naboj 2-, na desnoj strani naboj 4-, vezana su 2 elektrona, pa pišemo +2

Izjednačavamo brom (koeficijent 2 ispred bromidnog iona). Na lijevoj strani naboj je 2-, na desnoj strani naboj je 0, dana su 2 elektrona, pa pišemo -2

3. Sumarna jednadžba elektronske vage.

4. Konačna jednadžba reakcije: Sulfatni ioni spajaju se s kalijevim ionima u kalijev sulfat, faktor 2 prije KBr i prije K2SO4. Voda se pokazala nepotrebnom - stavite je u uglate zagrade.

OVR klasifikacija

1. Oksidirajuće sredstvo i redukcijsko sredstvo- različite tvari
2. Samooksidirajući agensi, samoredukcijski agensi (disproporcioniranje, dismutacija). Element u srednjem oksidacijskom stanju.
3. Oksidirajuće sredstvo ili redukcijsko sredstvo - medij za proces
4. Intramolekulska oksidacijska redukcija. Ista tvar sadrži oksidacijsko i redukcijsko sredstvo.
   Reakcije na visokoj temperaturi u čvrstoj fazi.

Kvantitativne karakteristike ORR-a

Standardni redoks potencijal, E 0- potencijal elektrode u odnosu na standardni potencijal vodika. Više o.

Za podvrgavanje ORR-u potrebno je da razlika potencijala bude veća od nule, odnosno potencijal oksidacijskog agensa mora biti veći od potencijala redukcijskog agensa:

,

Na primjer:

Što je niži potencijal, to je redukcijsko sredstvo jače; što je veći potencijal, to je jače oksidacijsko sredstvo.
Oksidirajuća svojstva jača su u kiseloj sredini, dok su redukcijska svojstva jača u alkalnoj sredini.

Što odgovoriti osobi koju zanima kako riješiti redoks reakcije? Nerješivi su. Međutim, kao i svaki drugi. Kemičari općenito ne rješavaju reakcije ili njihove jednadžbe. Za oksidacijsko-redukcijsku reakciju (ORR) možete izraditi jednadžbu i u nju smjestiti koeficijente. Pogledajmo kako to učiniti.

Oksidirajuće sredstvo i redukcijsko sredstvo

Redoks reakcija je reakcija u kojoj se mijenjaju oksidacijska stanja reaktanata. To se događa zato što jedna od čestica predaje svoje elektrone (naziva se redukcijsko sredstvo), a druga ih prihvaća (oksidacijsko sredstvo).

Reducirajući agens, gubeći elektrone, oksidira, odnosno povećava vrijednost oksidacijskog stanja. Na primjer, unos: znači da je cink predao 2 elektrona, odnosno oksidirao se. On je restaurator. Stupanj oksidacije, kao što se može vidjeti iz gornjeg primjera, je povećan. – ovdje sumpor prima elektrone, odnosno reducira se. Ona je oksidirajuće sredstvo. Njegova se razina oksidacije smanjila.

Netko se može zapitati zašto se, kada se dodaju elektroni, oksidacijsko stanje smanjuje, ali kada se izgube, naprotiv, povećava se? Sve je logično. Elektron je čestica s nabojem -1, stoga, s matematičkog gledišta, unos treba čitati na sljedeći način: 0 – (-1) = +1, gdje je (-1) elektron. Tada to znači: 0 + (-2) = -2, gdje su (-2) dva elektrona koja je atom sumpora prihvatio.

Sada razmotrite reakciju u kojoj se odvijaju oba procesa:

Natrij reagira sa sumporom i stvara natrijev sulfid. Atomi natrija se oksidiraju, otpuštajući jedan po jedan elektron, dok se atomi sumpora reduciraju, dobivajući dva. Međutim, to može biti samo na papiru. Zapravo, oksidacijsko sredstvo mora sebi dodati točno onoliko elektrona koliko im je redukcijsko sredstvo dalo. U prirodi se održava ravnoteža u svemu, pa tako i u redoks procesima. Pokažimo elektronsku ravnotežu za ovu reakciju:

Ukupni umnožak između broja predanih i primljenih elektrona je 2. Podijelimo li ga s brojem elektrona koje predaju natrij (2:1=1) i sumpor (2:2=1) dobivamo koeficijente u ovoj jednadžbi. Odnosno, na desnoj i lijevoj strani jednadžbe trebao bi biti po jedan atom sumpora (vrijednost dobivena dijeljenjem zajedničkog višekratnika s brojem elektrona koje sumpor prihvaća) i dva atoma natrija. U pisanom dijagramu s lijeve strane još uvijek postoji samo jedan atom natrija. Udvostručimo to stavljanjem faktora 2 ispred formule natrija. Desna strana atoma natrija već sadrži 2 (Na2S).

Sastavili smo jednadžbu za najjednostavniju redoks reakciju i u nju smjestili koeficijente metodom elektronske bilance.

Pogledajmo kako “riješiti” složenije redoks reakcije. Na primjer, kada koncentrirana sumporna kiselina reagira s istim natrijem, nastaju vodikov sulfid, natrijev sulfat i voda. Zapišimo dijagram:

Odredimo oksidacijska stanja atoma svih elemenata:

Promijenjena umjetnost. samo natrij i sumpor. Napišimo polureakcije oksidacije i redukcije:

Nađimo najmanji zajednički višekratnik između 1 (koliko je elektrona natrij predao) i 8 (broj negativnih naboja koje je sumpor prihvatio), podijelimo ga s 1, zatim s 8. Rezultati su broj atoma Na i S na oba desno i lijevo.

Zapišimo ih u jednadžbu:

Još ne stavljamo koeficijente iz bilance ispred formule sumporne kiseline. Brojimo ostale metale, ako ih ima, zatim kiselinske ostatke, zatim H, i na kraju, ali ne manje važno, provjeravamo kisik.

U ovoj jednadžbi bi trebalo biti 8 atoma natrija s desne i lijeve strane. Ostaci sumporne kiseline korišteni su dva puta. Od njih 4 postaju soli (dio Na2SO4), a jedan prelazi u H2S, odnosno mora se potrošiti ukupno 5 atoma sumpora. Stavili smo 5 ispred formule sumporne kiseline.

Provjeravamo H: na lijevoj strani ima 5×2=10 atoma H, na desnoj samo 4, što znači da ispred vode stavljamo koeficijent 4 (ne može se staviti ispred sumporovodika, jer iz ravnoteže slijedi da desno i lijevo treba biti po 1 molekula H2S. Provjeravamo kisik. Lijevo je 20 atoma O, desno 4x4 od sumporne kiseline i još 4 od vode. Sve se poklapa, što znači da su radnje izvedene ispravno.

Ovo je jedna vrsta aktivnosti koju bi netko tko je pitao kako riješiti redoks reakcije mogao imati na umu. Ako je ovo pitanje značilo "dovršiti ORR jednadžbu" ili "dodati produkte reakcije", tada za dovršenje takvog zadatka nije dovoljno moći sastaviti elektroničku vagu. U nekim slučajevima morate znati što su produkti oksidacije/redukcije, kako na njih utječu kiselost okoliša i razni čimbenici o kojima će biti riječi u drugim člancima.

Redoks reakcije - video

Bilješke za satove kemije u 9. razredu: “Oksidacijsko-redukcijske reakcije”

Svrha lekcije:

Razmotriti bit redoks reakcije, ponoviti osnovne pojmove o stupnju oksidacije, oksidaciji i redukciji.

Pribor i reagensi: Set epruveta, otopine: CuSO4, H2SO4, NaOH, H2O, Na2SO3.

Tijek lekcije kemije u 9. razredu

Organiziranje vremena.

Danas u razredu nastavljamo uvod u redoks reakcije, učvrstit ćemo znanja stečena u prethodnim razredima, upoznati se s oksidacijsko-redukcijskim reakcijama, saznati kakvu ulogu ima okoliš na odvijanje redoks procesa. ORR su među najčešćim kemijskim reakcijama i od velike su važnosti u teoriji i praksi. Procesi OM prate cikluse tvari u prirodi, povezani su s metaboličkim procesima koji se odvijaju u živom organizmu, truljenjem, fermentacijom, fotosintezom. Mogu se uočiti tijekom izgaranja goriva, tijekom taljenja metala, tijekom elektrolize i tijekom procesa korozije. (slajdovi 1-7).

Tema redoks reakcija nije nova, učenici su trebali ponoviti neke pojmove i vještine. Pitanje za razred? Što je oksidacijsko stanje? (bez ovog pojma i mogućnosti određivanja oksidacijskog stanja kemijskih elemenata nije moguće razmatrati ovu temu.) Od učenika se traži da odrede oksidacijsko stanje u sljedećim spojevima: KCIO3, N2, K2Cr2O7, P2O5, KH, HNO3 . Provjerite njihove zadatke s bilješkama na ploči. U svim slučajevima dolazi do promjene oksidacijskog stanja. Da bismo to učinili, provodit ćemo laboratorijski rad (na stolovima se nalaze upute za izvođenje pokusa, upute kako to učiniti).

Provoditi pokuse :1. CuSO4 + 2NaOH= Na2SO4 + Cu(OH)2

CuSO4 + Fe= CuFeSO4

Slažu i prave bilješke. Zaključak: nisu sve reakcije klasificirane kao ODD. (slajd 8).

Što je bit OVR-a? (slajd 9).

ORR je jedinstvo dva suprotstavljena procesa oksidacije i redukcije. U tim reakcijama, broj elektrona koje preda redukcijsko sredstvo jednak je broju elektrona koje dobije oksidacijsko sredstvo. Reducirajuće sredstvo povećava svoje oksidacijsko stanje, oksidacijsko sredstvo smanjuje (Moto lekcije nije slučajno odabran.) Razmotrimo kemijsku reakciju (od velike je važnosti s ekološkog gledišta jer u normalnim uvjetima omogućuje za skupljanje slučajno prosute žive.

N g0 + 2Fe+3Cl3-=2Fe+2Cl2-1 + Hg+2Cl2-1

Hg0 - 2ē → Hg+2

Fe+3+ē→ Fe+2

Od učenika se traži da riješe zadatak. Kako okolina utječe na ponašanje istog oksidacijskog sredstva, npr.: KMnO4

Laboratorijski rad 2 izvodi se prema sljedećim opcijama:

2KMnO4+ 5Na2SO3 +3H2SO4 = 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 +3H2O

2KMnO4+ Na2SO3 2KOH= 2K2Mn04+Na2SO4 H2O

2KMnO4 +3Na2SO3 +H2O= 2KOH +3Na2SO4+ 2MnO2

Zaključak: okolina utječe na oksidativna svojstva tvari. (slajd 10)

KMnO4 u kiseloj sredini - Mn+2 - bezbojna otopina.

U neutralnom okruženju - MnO2 je smeđi talog,

U alkalnoj sredini, MnO4-2 je zelen.

Ovisno o pH otopine, KMnO4 oksidira različite tvari, reducirajući se u Mn spojeve različitog stupnja oksidacije.

Lekcija je sažeta. Daju se ocjene.

Odraz.

Razred izražava svoje mišljenje o radu na satu.

Domaća zadaća

Preuzmite prezentaciju za lekciju iz kemije: “Oksidacijsko-redukcijske reakcije”