Redox reakciók 9. Redox reakciók

lecke 9. osztályban a témában:

„OXIDÁCIÓS-CSÖKKENTÉSI REAKCIÓK (ORR)”

TDC

Oktatás: teremtsen feltételeket az aktivitás és az önállóság előmozdításához e téma tanulmányozása során, valamint a csoportban való munkavégzés képessége és az osztálytársai meghallgatásának képessége.

Fejlődési: továbbra is fejleszteni kell a logikus gondolkodást, a megfigyelési, elemzési és összehasonlítási készségeket, ok-okozati összefüggéseket keresni, következtetéseket levonni, algoritmusokkal dolgozni, és a téma iránti érdeklődést felkelteni.

Nevelési:

1. konszolidálja az „oxidációs állapot”, az „oxidáció”, „redukció” folyamatait;
2. megszilárdítani a redoxreakciók egyenleteinek elektronikus mérleg módszerrel történő összeállításában való készségeket;
3. megtanítják előre jelezni a redoxreakciók termékeit.

AZ ÓRÁK ALATT:

1. Idő szervezése.
2. Az ismeretek frissítése.

1. Milyen szabályokat ismer a kémiai elemek atomfokának meghatározására? (1. dia)
2. Végezze el a feladatot (2. dia)
3. Töltse ki az öntesztet (3. dia)

1. Új anyagok tanulása.

1. Végezze el a feladatot (4. dia)

Határozza meg, mi történik a kén oxidációs állapotával a következő átmenetek során:

A) H 2 S → SO 2 → SO 3

B) SO 2 → H 2 SO 3 → Na 2 SO 3

Milyen következtetést vonhatunk le a második genetikai lánc befejezése után?

Milyen csoportokba sorolhatók a kémiai reakciók a kémiai elemek atomjainak oxidációs állapotának változása alapján?

1. Ellenőrizzük (5. dia).

1. Következtetésünk: A kémiai reakcióban részt vevő kémiai elemek atomjainak oxidációs állapotának változása alapján reakciókat különböztetünk meg - a CO változásával és a CO változása nélkül.

1. Tehát határozzuk meg az óra témájátREDOX REAKCIÓK (ORR).

1. Leírjuk a definíciót

OVR - az atomok oxidációs állapotának megváltozásával járó reakciók,

Reagenseket tartalmaz

1. Próbáljuk meg kitalálni - mi az elemek oxidációs és redukciós folyamatainak sajátossága az ionos kötés kialakulása során, a nátrium-fluorid molekula példájával?

Nézze meg figyelmesen a diagramot, és válaszoljon a kérdésekre:

1. Mit mondhatunk a fluor- és nátriumatomok külső szintjének teljességéről?

1. Melyik atom könnyebben befogadható és melyik könnyebben adja le a vegyértékelektronokat a külső szint teljesítése érdekében?

1. Hogyan lehet megfogalmazni az oxidáció és a redukció definícióját?

Könnyebb egy nátriumatomnak feladni egy elektront, mielőtt elérné a külső szintjét (mint 7°-tól nyolcig, azaz a teljességig), ezért a vegyértékelektronját a fluoratomnak adományozza és segíti annak külső szintjét, miközben redukálószer, oxidálja és növeli a CO2-t. A fluoratom, mint elektronnegatívabb elem, könnyebben befogad 1 elektront, hogy teljes legyen a külső szintje, egy elektront vesz el a nátriumból, miközben redukálódik, csökkenti a CO-t és oxidálószer.

"Az oxidálószer hírhedt gazember

Mint egy kalóz, bandita, agresszor, Barmaley

Elveszi az elektronokat – és OK!

Sérülést szenvedett, restaurátor

Felkiált: „Itt vagyok, segíts!

Add vissza az elektronjaimat!”

De senki nem segít és nem árt

Nem téríti..."

1. Definíciók leírása

Az elektronok atom általi leadásának folyamatát ún oxidáció.

Az elektronokat adományozó és oxidációs állapotát növelő atom oxidálódik és únredukálószer.

Az elektronokat befogadó atom folyamatát únfelújítás.

Az elektronokat befogadó és oxidációs állapotát csökkentő atomot redukálják és ún oxidálószer.

1. AZ OVR EGYÜTTMŰKÖRÉNEK KÖRE AZ ELEKTRONIKUS EGYENSÚLY MÓDSZERÉVEL

Számos kémiai reakció kiegyenlíthető az együtthatók egyszerű kiválasztásával.

De néha bonyodalmak merülnek fel a redoxreakciók egyenleteiben. Az együtthatók beállításához az elektronikus mérleg módszerét használják.

Azt javaslom, nézd megÉLÉNKSÉG

Tanulmányozza az OVR egyenletek elektronikus mérleg módszerrel történő összeállításának algoritmusát (1. melléklet).

1. Konszolidáció

Rendezd az együtthatókat UHR-ben

Al 2O 3 + H 2 = H 2 O+Al elektronikus mérleg módszerrel, jelezze az oxidációs (redukciós) folyamatokat, oxidálószert (redukálószert), végezzen öntesztet.

1. Visszaverődés

Válaszoljon a „Kérdések a tanulóhoz” táblázat (2. melléklet) kérdéseire!

1. Összegezve a tanulságot. DZ

1. Hozzászólt minősítés.
2. Házi feladat: töltse ki az öntesztet (3. melléklet)

Előnézet:

A prezentáció előnézetének használatához hozzon létre egy Google-fiókot, és jelentkezzen be: https://accounts.google.com

Diafeliratok:

Oxidációs-redukciós reakciók (ORR)

Az elemek oxidációs állapotának (CO) kiszámításának szabályai:

Határozza meg a kémiai elemek atomjainak oxidációs állapotát vegyületeik képleteivel: H 2 S, O 2, NH 3, HNO 3, Fe, K 2 Cr 2 O 7 Hajtsa végre a feladatot

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 Önteszt elvégzése

Határozza meg, mi történik a kén oxidációs állapotával a következő átmenetek során: A) H 2 S → SO 2 → SO 3 B) SO 2 → H 2 SO 3 → Na 2 SO 3 Milyen következtetés vonható le a második genetikai lánc befejezése után ? Milyen csoportokba sorolhatók a kémiai reakciók a kémiai elemek atomjainak oxidációs állapotának változása alapján? Végezze el a feladatot

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 Az átalakulások első láncában a kén növeli a CO-t (-2)-ről (+6)-ra. A második láncban a kén oxidációs állapota nem változik. Ellenőrzés

Az oxidációs-redukciós reakciók (ORR) olyan reakciók, amelyek a reagáló atomok oxidációs állapotának megváltozásával jönnek létre. Írjuk le a definíciót

Ionos kötés kialakítása nátrium-fluorid molekula példájával

Mit mondhatunk a fluor- és nátriumatomok külső szintjének teljességéről? Melyik atom könnyebben befogadható és melyik könnyebben adja le a vegyértékelektronokat a külső szint teljesítése érdekében? Hogyan lehet megfogalmazni az oxidáció és a redukció definícióját? Válaszolj a kérdésekre

Az oxidáció az a folyamat, amikor egy atom elektronokat ad fel. Az oxidálószer olyan atom, amely elektronokat fogad fel, és a reakció során csökkenti oxidációs állapotát, és redukálódik. A redukálószer olyan atom, amely elektronokat ad és növeli oxidációs állapotát; a reakció során oxidálódik. A redukció az a folyamat, amikor egy atom elektronokat fogad el. Írjuk le a definíciókat

1. Nézze meg az animációt. 2. Tanulmányozza az OVR egyenletek elektronikus mérleg módszerrel történő összeállításának algoritmusát (a mappában). AZ OVR EGYÜTTMŰKÖRÉNEK KÖRE AZ ELEKTRONIKUS EGYENSÚLY MÓDSZERÉVEL

Rendezd az együtthatókat az UHR-ben Al 2 O 3 + H 2 = H 2 O + Al az elektronikus mérleg módszerével, jelezd az oxidációs (redukciós) folyamatokat, oxidálószert (redukálószer), végezz öntesztet. Konszolidáció

Válaszoljon a „Kérdések tanulóknak” táblázatban szereplő kérdésekre. Visszaverődés

Előnézet:

2. függelék

Kérdések a hallgatóhoz

Dátum_________________Osztály______________________________

Próbáljon pontosan emlékezni arra, amit az órán hallott, és válaszoljon a feltett kérdésekre:

Előnézet:

3. függelék

Teszt a „REDOX REAKCIÓK” témában

„A” rész – válasszon egy válaszlehetőséget a javasoltak közül

1. A redox reakciókat ún

A) A reagáló anyagokat alkotó atomok oxidációs állapotának megváltozásával járó reakciók;

B) Olyan reakciók, amelyek a reagáló anyagokat alkotó atomok oxidációs állapotának megváltoztatása nélkül mennek végbe;

B) Reakciók olyan összetett anyagok között, amelyek kicserélik alkotóelemeiket

2. Az oxidálószer a...

A) Egy atom, amely elektronokat ad és csökkenti oxidációs állapotát;

B) Elektronokat fogadó és oxidációs állapotát csökkentő atom;

B) Elektronokat befogadó és oxidációs állapotát növelő atom;

D) Egy atom, amely elektronokat ad és növeli oxidációs állapotát

3. A helyreállítási folyamat egy folyamat...

A) Elektronok visszarúgása;

B) Elektronok elfogadása;

B) Egy atom oxidációs állapotának növelése

4. Ez az anyag csak oxidálószer

A) H2S; B) H2S04; B) Na2S03; D) SO 2

5. Ez az anyag csak redukálószer

A) NH3; B) HNO3; B) NO 2; D) HNO2

"B" rész - mérkőzés(Például A-2)

1. Párosítsa a félreakciót a folyamat nevével!

2. Állítson fel egyenletet a kémiai reakció egyenlete és típusa között!

3. Határozzon meg egyezést az anyag képletében lévő foszforatom és az általa mutatható redox tulajdonságai között

"C" rész - oldja meg a problémát

A javasolt reakciók közül csak az ORR-t válassza ki, határozza meg az atomok oxidációs állapotát, jelölje meg az oxidálószert, redukálószert, az oxidációs és redukciós folyamatokat, rendezze el az együtthatókat az elektronikus mérleg módszerével:

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

Azokat a reakciókat, amelyek során a reagáló anyagokat alkotó elemek megváltoztatják az oxidációs állapotot, oxidáció-redukciónak (ORR) nevezzük.

Oxidációs állapot. A vegyületekben lévő elemek állapotának jellemzésére bevezettük az oxidációs állapot fogalmát. Az oxidációs állapot (s.o.) egy feltételes töltés, amelyet egy atomhoz rendelnek, feltéve, hogy a molekulában vagy ionban minden kötés rendkívül polarizált. Egy elem oxidációs állapotát egy anyag vagy ion molekulájában úgy definiáljuk, mint egy adott elem atomjáról (pozitív oxidációs állapot) vagy egy adott elem atomjára (negatív oxidációs állapot) elmozduló elektronok számát. Egy vegyületben lévő elem oxidációs állapotának kiszámításához a következő rendelkezésekből (szabályokból) kell eljárni:

1. Az elemek oxidációs foka egyszerű anyagokban, fémekben elemi állapotban, nem poláris kötésű vegyületekben nullával egyenlő. Ilyen vegyületek például az N 2 0, H 2 0, Cl 2 0, I 2 0, Mg 0, Fe 0 stb.

2. Összetett anyagokban a nagyobb elektronegativitású elemek negatív oxidációs állapotúak.

Mivel a kémiai kötés kialakulása során az elektronok az elektronegatívabb elemek atomjaira szorulnak, az utóbbiak a vegyületekben negatív oxidációs állapotúak.

O -2 Cl O -2 N + EO elem

Egyes esetekben egy elem oxidációs állapota számszerűen egybeesik az elem vegyértékével (B) egy adott vegyületben, mint például a HClO 4-ben.

Az alábbi példák azt mutatják, hogy egy elem oxidációs állapota és vegyértéke számszerűen változhat:

N ≡ N Ò (N) = 3; s.o.(N)=0

H+C-2O-2H+

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. Vannak magasabb, alacsonyabb és közepes oxidációs állapotok.

Legmagasabb oxidációs állapot– ez a legnagyobb pozitív értéke. A legmagasabb oxidációs állapot általában megegyezik annak a periódusos rendszernek a csoportszámával (N), amelyben az elem található. Például a III. periódus elemeinél ez egyenlő: Na +2, Mg +2, AI +3, Si +4, P +5, S +6, CI +7. Kivételt képeznek a fluor, oxigén, hélium, neon, argon, valamint a kobalt és a nikkel alcsoport elemei: legmagasabb oxidációs állapotukat olyan szám fejezi ki, amelynek értéke kisebb, mint annak a csoportnak a száma, amelyhez tartoznak. Ezzel szemben a réz alcsoport elemeinek oxidációs foka egynél nagyobb, bár az I. csoportba tartoznak.

A legalacsonyabb fokozat Az oxidációt az atom stabil állapotához hiányzó elektronok száma határozza meg ns 2 nр 6. A nemfémek legalacsonyabb oxidációs foka (N-8), ahol N a periódusos rendszer azon csoportjának száma, amelyben az elem található. Például a III periódusú nemfémeknél ez egyenlő: Si -4, P -3, S -2, CI ˉ. A fémek legalacsonyabb oxidációs állapota a lehető legalacsonyabb pozitív értéke. Például a mangán a következő oxidációs állapotokkal rendelkezik: Mn +2, Mn +4, Mn +6, Mn +7; d.o.=+2 a mangán legalacsonyabb oxidációs állapota.

Az elemek összes többi előforduló oxidációs állapotát köztesnek nevezzük. Például a kén esetében a +4 oxidációs állapot köztes.

4. Számos elem állandó oxidációs állapotot mutat komplex vegyületekben:

a) alkálifémek – (+1);

b) mindkét alcsoport második csoportjába tartozó fémek (kivéve Нg) – (+2); a higany oxidációs állapotot mutathat (+1) és (+2);

c) a harmadik csoport, a fő alcsoport fémei – (+3), a Tl kivételével, amely oxidációs állapotot (+1) és (+3) mutathat;

e) H +, kivéve a fémhidrideket (NaH, CaH 2 stb.), ahol az oxidációs állapota (-1);

f) O -2, kivéve az elemek peroxidjait (H 2 O 2, CaO 2 stb.), ahol az oxigén oxidációs állapota (-1), az elemek szuperoxidjai

(KO 2, NaO 2 stb.), amelyben oxidációs állapota – ½, fluorid

oxigén ОF 2.

5. A legtöbb elem különböző fokú oxidációt mutathat a vegyületekben. Oxidációs állapotuk meghatározásakor azt a szabályt alkalmazzák, amely szerint az elektromosan semleges molekulákban lévő elemek oxidációs állapotának összege nulla, komplex ionokban pedig ezeknek az ionoknak a töltése.

Példaként számítsuk ki a foszfor oxidációs állapotát a H 3 PO 4 ortofoszforsavban. Egy vegyület összes oxidációs állapotának összege nullával kell, hogy legyen, ezért a foszfor oxidációs állapotát X-szel jelöljük, és a hidrogén (+1) és oxigén (-2) ismert oxidációs állapotát megszorozzuk atomjaik számával. az összetettben létrehozzuk az egyenletet: (+1)* 3+X+(-2)*4 = 0, ebből X = +5.

Számítsuk ki a króm oxidációs állapotát a dikromátionban (Cr 2 O 7) 2-.

Egy komplex ionban az összes oxidációs állapot összegének egyenlőnek kell lennie (-2), ezért jelöljük a króm oxidációs állapotát X-szel, és hozzuk létre a 2X + (-2)*7 = -2 egyenletet, amelyből X = + 6.

Az oxidációs állapot fogalma a legtöbb vegyület esetében feltételes, mert nem tükrözi az atom valós effektív töltését. Az egyszerű ionos vegyületekben az alkotóelemeik oxidációs állapota megegyezik az elektromos töltéssel, mivel ezeknek a vegyületeknek a képződése során szinte teljes elektronátadás megy végbe.

1 -1 +2 -1 +3 -1

atom a másikra: NaI, MgCI 2, AIF 3. Poláris kovalens kötéssel rendelkező vegyület esetén a tényleges effektív töltés kisebb, mint az oxidációs szám, de ezt a fogalmat nagyon széles körben használják a kémiában.

Az OVR elméletének főbb rendelkezései:

1. Oxidáció az a folyamat, amikor egy atom, molekula vagy ion elektronokat ad fel. Az elektronokat adományozó részecskéket ún redukálószerek; a reakció során oxidálódnak, oxidációs terméket képezve. Ebben az esetben az oxidációban részt vevő elemek növelik oxidációs állapotukat. Például:

AI – 3e -  AI 3+

H 2 – 2e -  2H +

Fe 2+ - e -  Fe 3+

2. Felépülés az a folyamat, amikor egy atomhoz, molekulához vagy ionhoz elektronokat adnak. Az elektronokat nyerő részecskéket nevezzük oxidálószerek; a reakció során redukálódnak redukciós termékké. Ebben az esetben a redukcióban részt vevő elemek csökkentik oxidációs állapotukat. Például:

S + 2e -  S 2-

CI 2 + 2e -  2 CI ˉ

Fe 3+ + e -  Fe 2+

3. A redukáló vagy oxidáló részecskéket tartalmazó anyagokat rendre ún redukálószerek vagy oxidálószerek. Például a FeCI 2 a Fe 2+ miatt redukálószer, a FeCI 3 pedig a Fe 3+ miatt oxidálószer.

4. Az oxidációt mindig redukció kíséri, és fordítva, a redukció mindig oxidációval jár.Így az ORR két ellentétes folyamat – az oxidáció és a redukció – egységét képviseli

5. A redukálószer által adományozott elektronok száma megegyezik az oxidálószer által elfogadott elektronok számával.

Redox reakciók egyenleteinek felállítása. Az OVR egyenletek összeállításának két módszere az utolsó szabályon alapul:

1. Elektronikus mérleg módszer.

Itt a kapott és elvesztett elektronok számát az elemek reakció előtti és utáni oxidációs állapota alapján számítjuk ki. Nézzük a legegyszerűbb példát:

Na0+Cl  Na + Cl

2Na 0 – eˉ  Na + - oxidáció

1 Cl 2 + 2eˉ  2 Cl - felépülés

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

2 Na + Cl 2 = 2 NaCl

Ezt a módszert akkor alkalmazzuk, ha a reakció nem oldatban megy végbe (gázfázisban, termikus bomlási reakcióban stb.).

2. Ion-elektronikus módszer (félreakciós módszer).

Ez a módszer figyelembe veszi a megoldás környezetét, és képet ad a ténylegesen létező és az oldatokban kölcsönhatásba lépő részecskék természetéről. Nézzük meg részletesebben.

Algoritmus az együtthatók kiválasztásához ion-elektronikus módszerrel:

1. Rajzolja fel a reakció molekuladiagramját, feltüntetve a kiindulási anyagokat és a reakciótermékeket!

2. Készítsen egy teljes ionos-molekuláris reakciósémát, amely gyenge elektrolitokat, nehezen oldódó, oldhatatlan és gáznemű anyagokat molekuláris formában, erős elektrolitokat ionos formában ír le!

3. Miután az ion-molekuláris sémából kizártuk azokat az ionokat, amelyek a reakció következtében nem változnak (mennyiségük figyelembe vétele nélkül), írjuk át a sémát rövid ion-molekuláris formában!

4. Azonosítsa azokat az elemeket, amelyek a reakció hatására megváltoztatják oxidációs állapotukat! keresse meg az oxidálószert, redukálószert, redukciós termékeket, oxidációt.

5. Készítsen diagramokat az oxidációs és redukciós félreakciókról, ehhez:

a) jelölje meg a redukálószert és az oxidációs terméket, az oxidálószert és a redukciós terméket;

b) kiegyenlíti az egyes elemek atomszámát a félreakciók bal és jobb oldalán (elemenkénti mérleget végez) a sorrendben: oxidációs állapotot változó elem, oxigén, egyéb elemek; Emlékeztetni kell arra, hogy vizes oldatokban a H 2 O molekulák, H + vagy OH – ionok részt vehetnek a reakciókban, a közeg természetétől függően:

c) kiegyenlíti a töltések számát a félreakciók mindkét részében; Ehhez a félreakciók (töltésegyensúly) bal oldalán össze kell adni vagy ki kell vonni a szükséges elektronszámot.

6. Keresse meg a megadott és vett elektronok számának legkisebb közös többszörösét (LCM)!

7. Keresse meg az egyes félreakciók fő együtthatóit! Ehhez osszuk el a 6. lépésben (LCM) kapott számot az ebben a félreakcióban megjelenő elektronok számával.

8. Szorozzuk meg a félreakciókat a kapott főegyütthatókkal, adjuk össze: a bal oldalt a bal, a jobb oldalt a jobb oldalival (kapjuk meg a reakció ionos-molekuláris egyenletét). Ha szükséges, „hozzon hasonló” ionokat, figyelembe véve a hidrogénionok és a hidroxidionok kölcsönhatását: H + +OH ˉ= H 2 O.

9. Rendezd el az együtthatókat a reakció molekulaegyenletében!

10. Végezzen ellenőrzést a teljes ion-molekuláris sémából (3. tétel) kizárt részecskék tekintetében, amelyek nem vesznek részt az ORR-ben. Ha szükséges, kiválasztással találjuk meg az együtthatókat.

11. Végezze el a végső oxigénellenőrzést.

1. Savas környezet.

Molekuláris reakció séma:

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

Teljes ion-molekuláris reakcióséma:

K++MnO +Na++NO +2H++ SO  Mn 2+ + SO + Na + + NO + H 2 O + 2K + +SO .

Rövid ion-molekuláris reakcióvázlat:

MnO + NEM +2H +  Mn 2+ + NO +H2O

ok termék ok termék ok

A reakció során a Mn oxidációs állapota +7-ről +2-re csökken (a mangán redukálódik), ezért a MnO – oxidálószer, Mn 2+ – redukciós termék. A nitrogén oxidációs foka +3-ról +5-re nő (a nitrogén oxidálódik), ezért NO – redukálószer, NO – oxidációs termék.

Félreakció egyenletek:

2MnO + 8 H+ + 5e -  Mn 2+ + 4 H 2 O- helyreállítási folyamat

10 +7 +(-5) = +2

5 NEM + H 2 O– 2e -  NEM + 2 H+ - oxidációs folyamat

2MnO + 16H + + 5NO + 5H 2O = 2Mn2+ +8H2O + 5NO + 1OH + (teljes ion-molekula egyenlet).

A teljes egyenletben kizárjuk az egyenlőség bal és jobb oldalán található azonos részecskék számát (hasonlóakat mutatunk be). Ebben az esetben ezek H + és H 2 O ionok.

A rövid ion-molekula egyenlet lesz

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

Molekuláris formában az egyenlet a következő

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

Ellenőrizzük az egyenleget azon részecskék tekintetében, amelyek nem vettek részt az OVR-ben:

K+ (2=2), Na+ (5=5), SO (3 = 3). Oxigén egyensúly: 30 = 30.

2. Semleges környezet.

Molekuláris reakció séma:

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

Ionos-molekuláris reakcióvázlat:

K++MnO + Na + + NO + H 2 O  MnO 2 + Na + + NO + K + + OH

Rövid ion-molekula diagram:

MnO + NEM + H 2 O  MnO 2 + NEM +OH-

ok termék ok termék ok

Félreakció egyenletek:

2MnO + 2H 2 O+ 3eˉ MnO 2 +4OH - helyreállítási folyamat

6 -1 +(-3) = -4

3 NEM +H 2 O– 2eˉ NO + 2H + - oxidációs folyamat

Oxidációs-redukciós reakciók (ORR)- elektronok hozzáadásával vagy elvesztésével, vagy az atomokon az elektronsűrűség újraeloszlásával járó reakciók (oxidációs állapot változása).

Az OVR szakaszai

Oxidáció- elektronok adományozása atomok, molekulák vagy ionok által. Ennek eredményeként az oxidációs állapot növekszik. A redukálószerek feladják az elektronokat.

Felépülés- elektronok hozzáadása. Ennek eredményeként az oxidációs állapot csökken. Az oxidálószerek elektronokat fogadnak el.

OVR- kapcsolt folyamat: ha redukció van, akkor oxidáció van.

OVR szabályok

Egyenértékű elektroncsere és atomi egyensúly.

Savas környezet

Savas környezetben a felszabaduló oxidionok protonokhoz kötve vízmolekulákat képeznek; a hiányzó oxidionokat vízmolekulák szolgáltatják, majd protonok szabadulnak fel belőlük.

Ahol nincs elég oxigénatom, annyi vízmolekulát írunk, ahány oxidiont nem.

A kálium-szulfitban lévő kén oxidációs foka +4, a kálium-permanganátban lévő mangáné +7, a kénsav a reakcióközeg.
A legmagasabb oxidációs állapotú managán oxidálószer, ezért a kálium-szulfit redukálószer.

Megjegyzés: A +4 a kén közbenső oxidációs állapota, így redukálószerként és oxidálószerként is működhet. Erős oxidálószerekkel (permanganát, dikromát) a szulfit redukálószer (szulfáttá oxidálva), erős redukálószerekkel (halogenidek, kalkogenidek) a szulfit oxidálószer (kénné vagy szulfiddá redukálva).

A kén +4 oxidációs állapotból +6 állapotba megy át - a szulfit szulfáttá oxidálódik. A mangán +7 oxidációs állapotból +2-be megy át (savas környezet) - a permanganát ion Mn 2+ -ra redukálódik.

2. Alkoss félreakciókat! Mangán kiegyenlítése: a permanganátból 4 oxidion szabadul fel, melyeket hidrogénionok (savas közeg) kötnek vízmolekulákká. Így 4 vízmolekulában 4 oxidion 8 protonhoz kötődik.

Vagyis az egyenlet jobb oldalán 4 oxigén hiányzik, így az egyenlet bal oldalára 4 vízmolekulát és 8 protont írunk.

Hét mínusz kettő plusz öt elektron. Teljes töltéssel lehet kiegyenlíteni: az egyenlet bal oldalán nyolc proton mínusz egy permanganát = 7+, a jobb oldalon 2+ töltésű mangán, a víz elektromosan semleges. Hét mínusz kettő plusz öt elektron. Minden kiegyenlített.

A kén egyenlővé tétele: az egyenlet bal oldalán hiányzó oxidiont egy vízmolekula szolgáltatja, amely ezt követően két protont szabadít fel a jobb oldalon.
A bal oldalon a töltés 2-, a jobb oldalon 0 (-2+2). Mínusz két elektron.

Szorozzuk meg a felső félreakciót 2-vel, az alsó félreakciót 5-tel.

Csökkentjük a protonokat és a vizet.

A szulfátionok kálium- és mangánionokhoz kötődnek.

Lúgos környezet

Lúgos környezetben a felszabaduló oxidionokat vízmolekulák kötik meg, hidroxidionokat (OH - csoportokat) képezve. A hiányzó oxidionokat hidroxocsoportok szolgáltatják, amelyekből kétszer annyit kell bevinni.

Ahol nincs elég oxidion, ott kétszer annyi hidroxocsoportot írunk, mint ami hiányzik, másrészt víz.

Példa. Az elektronegyensúly módszerével hozzon létre reakcióegyenletet, határozza meg az oxidálószert és a redukálószert:

Határozza meg az oxidáció mértékét:

A bizmut (III) erős oxidálószerekkel (például Cl 2) lúgos környezetben redukáló tulajdonságokat mutat (bizmut V-vé oxidálódik):

Mivel az egyenlet bal oldalán nincs elég 3 oxigén az egyensúlyhoz, 6 hidroxocsoportot írunk, a jobb oldalon pedig 3 vizet.

A végső reakcióegyenlet a következő:

Semleges környezet

Semleges környezetben a felszabaduló oxidionokat vízmolekulák kötik meg és hidroxidionokat (OH - csoportokat) képeznek. A hiányzó oxidionokat vízmolekulák biztosítják. H + ionok szabadulnak fel belőlük.

Az elektronegyensúly módszerével hozzon létre reakcióegyenletet, határozza meg az oxidálószert és a redukálószert:

1. Határozza meg az oxidációs állapotot: a kálium-perszulfátban lévő kén oxidációs foka +7 (ez oxidálószer, mert ennek a legmagasabb oxidációs állapota), a kálium-bromidban lévő bróm oxidációs állapota -1 (redukálószer, mert ennek a legalacsonyabb oxidációs állapot), a víz a reakcióközeg.

A kén +7 oxidációs állapotból +6 állapotba megy át - a perszulfát szulfáttá redukálódik. A bróm -1-es oxidációs állapotról 0-ra megy át - a bromidion brómmá oxidálódik.

2. Alkoss félreakciókat! Kiegyenlítjük a ként (2-es együttható a szulfát előtt). Oxigén Eq.
A bal oldalon 2-, a jobb oldalon 4-es töltés található, 2 elektron kötődik, ezért +2-t írunk.

Kiegyenlítjük a brómot (2-es együttható a bromidion előtt). A bal oldalon a töltés 2-, a jobb oldalon a töltés 0, 2 elektron adott, ezért -2-t írunk

3. Elektronikus mérleg összefoglaló egyenlete.

4. Végső reakcióegyenlet: A szulfátionok káliumionokkal egyesülve kálium-szulfátot képeznek, ami a KBr és a K2SO4 előtt 2-szerese. Feleslegesnek bizonyult a víz - tegye szögletes zárójelbe.

OVR besorolás

1. Oxidálószer és redukálószer- különböző anyagok
2. Önoxidáló szerek, önredukáló szerek (aránytalanítás, diszmutáció). Köztes oxidációs állapotú elem.
3. Oxidálószer vagy redukálószer - közeg a folyamathoz
4. Intramolekuláris oxidáció-redukció. Ugyanaz az anyag oxidálószert és redukálószert is tartalmaz.
   Szilárd fázisú, magas hőmérsékletű reakciók.

Az ORR mennyiségi jellemzői

Szabványos redoxpotenciál, E 0- az elektródpotenciál a standard hidrogénpotenciálhoz viszonyítva. További információ.

Az ORR-nek az szükséges, hogy a potenciálkülönbség nagyobb legyen nullánál, azaz az oxidálószer potenciáljának nagyobbnak kell lennie, mint a redukálószer potenciáljának:

,

Például:

Minél kisebb a potenciál, annál erősebb a redukálószer; minél nagyobb a potenciál, annál erősebb az oxidálószer.
Az oxidáló tulajdonságok erősebbek savas környezetben, míg a redukáló tulajdonságok erősebbek lúgos környezetben.

Mit válaszoljon annak, akit érdekel a redoxreakciók megoldása? Megoldhatatlanok. Azonban, mint a többi. A vegyészek általában nem oldják meg a reakciókat vagy azok egyenleteit. Az oxidációs-redukciós reakcióhoz (ORR) létrehozhat egy egyenletet, és elhelyezheti benne az együtthatókat. Nézzük meg, hogyan kell ezt megtenni.

Oxidálószer és redukálószer

A redox reakció olyan reakció, amelyben a reagensek oxidációs állapota megváltozik. Ez azért történik, mert az egyik részecske feladja elektronjait (ezt redukálószernek nevezik), a másik pedig elfogadja azokat (oxidálószer).

A redukálószer elektronokat veszítve oxidálódik, azaz növeli az oxidációs állapot értékét. Például a bejegyzés: azt jelenti, hogy a cink 2 elektront adott fel, vagyis oxidálódott. Ő restaurátor. Az oxidáció mértéke, amint az a fenti példából is látható, megnőtt. – itt a kén elektronokat fogad be, azaz redukálódik. Ő egy oxidálószer. Oxidációs szintje csökkent.

Valaki azon tűnődhet, hogy az elektronok hozzáadásakor miért csökken az oxidációs állapot, de ha elvesznek, éppen ellenkezőleg, akkor nő? Minden logikus. Az elektron -1 töltésű részecske, ezért matematikai szempontból a bejegyzést a következőképpen kell értelmezni: 0 – (-1) = +1, ahol (-1) az elektron. Ekkor ez azt jelenti: 0 + (-2) = -2, ahol (-2) az a két elektron, amelyet a kénatom befogadott.

Most nézzünk meg egy reakciót, amelyben mindkét folyamat végbemegy:

A nátrium kénnel reagálva nátrium-szulfidot képez. A nátriumatomok oxidálódnak, egyszerre egy elektront adnak fel, míg a kénatomok redukálódnak, kettőt nyerve. Ez azonban csak papíron lehet. Valójában az oxidálószernek pontosan annyi elektront kell hozzáadnia önmagához, amennyit a redukálószer adott nekik. A természetben az egyensúly mindenben megmarad, beleértve a redox folyamatokat is. Mutassuk meg ennek a reakciónak az elektronikus mérlegét:

Az adott és a kapott elektronok számának összszorosa 2. Ezt elosztva a nátrium (2:1=1) és a kén (2:2=1) által leadott elektronok számával megkapjuk az egyenletben szereplő együtthatókat. Ez azt jelenti, hogy az egyenlet jobb és bal oldalán egy-egy kénatomnak kell lennie (az az érték, amelyet a közös többszörösnek a kén által elfogadott elektronok számával elosztva) és két nátriumatomnak kell lennie. A bal oldali írott ábrán még mindig csak egy nátriumatom található. Duplázzuk meg úgy, hogy a nátrium képlet elé 2-es tényezőt teszünk. A nátriumatomok jobb oldalán már 2 (Na2S) van.

Összeállítottunk egy egyenletet a legegyszerűbb redoxreakcióra, és az elektronikus mérleg módszerével elhelyeztük benne az együtthatókat.

Nézzük meg, hogyan lehet „megoldani” a bonyolultabb redox reakciókat. Például, ha a tömény kénsav ugyanazzal a nátriummal reagál, hidrogén-szulfid, nátrium-szulfát és víz képződik. Írjuk fel a diagramot:

Határozzuk meg az összes elem atomjának oxidációs állapotát:

Megváltozott művészet. csak nátrium és kén. Írjuk fel az oxidáció és a redukció félreakcióit:

Keressük meg a legkisebb közös többszöröst 1 (hány elektront adott fel a nátrium) és 8 (a kén által elfogadott negatív töltések száma) között, osszuk el 1-gyel, majd 8-cal. Az eredmény a Na- és S-atomok száma mindkettőn a jobb és a bal.

Írjuk be őket az egyenletbe:

A mérlegből származó együtthatókat még nem tesszük a kénsavképlet elé. Megszámoljuk a többi fémet, ha van, akkor a savmaradékokat, majd a hidrogént, és nem utolsó sorban ellenőrizzük az oxigént.

Ebben az egyenletben a jobb és a bal oldalon 8 nátriumatom kell, hogy a kénsavmaradékokat kétszer használjuk fel. Ebből 4 sóképzővé válik (a Na2SO4 része), egy pedig H2S-vé, azaz összesen 5 kénatomot kell elfogyasztani. A kénsav képlet elé 5-öt teszünk.

Ellenőrizzük a H-t: a bal oldalon 5×2=10 H atom van, a jobb oldalon csak 4, ami azt jelenti, hogy a víz elé 4-es együtthatót teszünk (a hidrogén-szulfid elé nem tehető, mivel az egyensúlyból az következik,hogy jobb és bal oldalon 1 H2S molekula legyen.Oxigént ellenőrizünk.Bal oldalon 20 O atom,jobb oldalon 4x4 kénsavból és még 4 vízből.Minden egyezik,ami azt jelenti, hogy a műveleteket megfelelően hajtották végre.

Ez egy olyan tevékenység, amelyre gondolhat valaki, aki megkérdezte, hogyan lehet megoldani a redoxreakciókat. Ha ez a kérdés azt jelentette, hogy „fejezze be az ORR egyenletet” vagy „adja hozzá a reakciótermékeket”, akkor egy ilyen feladat elvégzéséhez nem elegendő az elektronikus mérleg elkészítése. Bizonyos esetekben tudnia kell, hogy melyek az oxidációs/redukciós termékek, hogyan befolyásolja őket a környezet savassága és különböző tényezők, amelyekről más cikkekben lesz szó.

Redox reakciók - videó

Kémia órajegyzetek 9. osztályban: „Oxidációs-redukciós reakciók”

Az óra célja:

Tekintsük a redox reakció lényegét, ismételjük meg az oxidáció, oxidáció és redukció mértékére vonatkozó alapfogalmakat!

Felszerelés és reagensek: Kémcsövek készlete, oldatok: CuSO4, H2SO4, NaOH, H2O, Na2SO3.

Egy kémia óra előrehaladása a 9. osztályban

Idő szervezése.

Ma az órán folytatjuk bevezetés a redox reakciókba, megszilárdítjuk az előző órákon megszerzett ismereteket, megismerkedünk az oxidációs-redukciós reakciókkal, megtudjuk, milyen szerepe van a környezetnek a redox folyamatok lezajlásában. Az ORR-ek a leggyakoribb kémiai reakciók közé tartoznak, és nagy jelentőséggel bírnak az elméletben és a gyakorlatban. Az OM folyamatok végigkísérik a természetben zajló anyagok körforgását, az élő szervezetben lezajló anyagcsere-folyamatokhoz, a rothadáshoz, fermentációhoz, fotoszintézishez kapcsolódnak. Megfigyelhetők tüzelőanyag elégetésekor, fémek olvasztásakor, elektrolízis során, valamint korróziós folyamatok során. (1-7. dia).

A redoxreakciók témája nem új keletű, a diákokat arra kérték, hogy ismételjenek meg néhány fogalmat és készségeket. Kérdés az osztályhoz? Mi az oxidációs állapot? (e koncepció és a kémiai elemek oxidációs állapotának meghatározásának képessége nélkül nem lehet ezt a témát tárgyalni.) A hallgatókat az alábbi vegyületek oxidációs állapotának meghatározására kérjük: KCIO3, N2, K2Cr2O7, P2O5, KH, HNO3 . Ellenőrizd a feladatokat a táblán lévő jegyzetekkel. Minden esetben bekövetkezik az oxidációs állapot változása. Ehhez laboratóriumi munkát végzünk (a táblázatokon utasítások találhatók a kísérletek elvégzéséhez, utasítások a végrehajtáshoz).

Végezzen kísérleteket :1. CuSO4 + 2NaOH= Na2SO4 + Cu(OH)2

CuSO4 + Fe= CuFeSO4

Rendeznek, jegyzetelnek. Következtetés: nem minden reakció minősül ODD-nek. (8. dia).

Mi az OVR lényege? (9. dia).

Az ORR az oxidáció és a redukció két egymással ellentétes folyamatának egysége. Ezekben a reakciókban a redukálószer által leadott elektronok száma megegyezik az oxidálószer által nyert elektronok számával. A redukálószer növeli az oxidációs állapotát, az oxidálószer csökken.(Az óra mottóját nem véletlenül választottuk.) Vegyünk egy kémiai reakciót (környezeti szempontból nagy jelentősége van, mert normál körülmények között lehetővé teszi, hogy hogy összegyűjtse a véletlenül kiömlött higanyt.

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

Hg0 - 2ē → Hg+2

Fe+3+ē→ Fe+2

A tanulókat arra kérik, hogy oldjanak meg egy problémát. Hogyan befolyásolja a környezet ugyanazon oxidálószer viselkedését, például: KMnO4

A 2. laboratóriumi munkát a következő lehetőségek szerint végezzük:

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

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

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

Következtetés: a környezet befolyásolja az anyagok oxidatív tulajdonságait. (10. dia)

KMnO4 savas környezetben - Mn+2 - színtelen oldat.

Semleges környezetben az MnO2 barna csapadék,

Lúgos környezetben az MnO4-2 zöld.

Az oldat pH-értékétől függően a KMnO4 különféle anyagokat oxidál, és különböző oxidációs fokú Mn vegyületekké redukálódik.

A lecke összefoglalva. Osztályzatokat adnak.

Visszaverődés.

Az osztály az órán kifejti véleményét a munkáról.

Házi feladat

Töltse le a kémia óra prezentációját: „Oxidációs-redukciós reakciók”