Тема урока : Окислительно-восстановительные реакции.
Давайте вспомним классификацию химических реакций, которая вам известна.
По числу и составу реагентов и продуктов,
По тепловому эффекту,
По направлению,
Участию катализатора.
Есть еще одна классификация, основанная на изменении или сохранении степеней окисления атомов химических элементов, образующих реагенты и продукты реакции. По этому признаку различают реакции
Химические реакции
Что называется степенью окисления (с.о.) и как она рассчитывается по формулам соединений?
Степенью окисления называется условный заряд атомов в химическом соединении, вычисленный исходя из предположения, что это соединение состоит из простых ионов.
Для того, чтобы рассчитать степень окисления, нужно воспользоваться несложными правилами:
Степень окисления кислорода почти всегда равна -2.
Степень окисления водорода почти всегда равна +1.
Степень окисления металлов всегда положительна и в максимальном значении почти всегда равна номеру группы.
Степень окисления свободных атомов и атомов в простых веществах всегда равна 0.
Суммарная степень окисления атомов всех элементов в соединении равна 0.
Тип реакций? Окислительно-восстановительная реакция
Рассмотрим пример окислительно-восстановительной реакции. Почему данная реакция является окислительно-восстановительной?
2Н2 0 + O20 = 2Н+12O-2
Н2 0 – 2е →2 Н+1 – процесс окисления, молекула отдает 2 электрона,
Н2 0 – восстановитель.
O20 +4е →2О-2 – процесс восстановления, молекула принимает два электрона,
O20 – окислитель
Работа с терминами
Окисление – это процесс отдачи электронов атомами, молекулами, ионами.
Восстановитель– это частица (атом, молекула или ион), которая отдает электроны.
Восстановление – процесс присоединения электронов атомами, молекулами, ионами
Окислитель– это частица (атом, молекула или ион), которая принимает электроны.
Окислительно-восстановительная реакция – это единство процессов окисления и восстановления.
Окислительно-восстановительные реакции многообразны, они лежат в основе очень важных реакций: фотосинтез, дыхание, гниение, брожение, коррозия, электролиз, горение.
Рассмотрим примеры таких химических реакций.
В качестве примеров ОВР учитель демонстрирует следующий опыт.
H2SO4 + Mg =MgSO4+H2
Обозначим степень окисления всех элементов в формулах веществ – реагентов и продуктов этой реакции:
Как видно из уравнения реакции, атомы двух элементов магния и водорода, изменили свои степени окисления.
Что с ними произошло?
Магний из нейтрального атома превратился в условный ион в степени окисления +2, то есть отдал 2е:
Mg 0 – 2е Mg +2
Запишите в свой конспект:
Элементы или вещества, отдающие электроны называются восстановителями; в ходе реакции они окисляются.
Условный ион Н в степени окисления +1 превратился в нейтральный атом, то есть каждый атом водорода получил по одному электрону.
2Н+1 +2е Н2
Элементы или вещества, принимающие электроны, называются окислителями; в ходе реакции они восстанавливаются.
Эти процессы можно представить в виде схемы:
Соляная кислота + магний сульфат магния + водород
CuSO4 +Fe (железный гвоздь) = Fe SO4 +Cu (красивый красный гвоздь)
Fe 0 – 2е Fe +2
Cu+2 +2е Cu0
Кто-то теряет, а кто-то находит…
Процесс отдачи электронов называется окислением, а принятия – восстановлением.
В процессе окисления степень окисления повышается, в процессе восстановления – понижается.
Эти процессы неразрывно связаны между собой.
3. Метод электронного баланса как способ составления уравнений ОВР
Далее рассмотрим составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса. Затем расставляются коэффициенты. В основе метода электронного баланса лежит правило: общее число электронов, которые отдаёт восстановитель, всегда равно общему числу электронов, которые присоединяет окислитель.
После объяснения учащиеся под руководством учителя составляют уравнения ОВР по планам, которые составил учитель к этому уроку (см. Приложение). Планы находятся у каждого ученика на парте.
Учитель: Среди изученных нами реакций к окислительно – восстановительным реакциям относятся:
Взаимодействие металлов с неметаллами.
2Mg + O2 =2MgO
Вос-ль Mg0 -2e ---Mg+2 2 окисление
Ок исл-ль O2 +4e ---2O-2 1 восстановление
2. Взаимодействие металлов с кислотой.
H2SO4 + Mg =MgSO4+H2
Вос-ль Mg0 -2e ---Mg+2 2 окисление
Ок исл-ль 2O-2 +4e --- O20 1 восстановление
3. Взаимодействие металлов с солью.
CuSO4 + Mg =MgSO4+Cu
Вос-ль Mg0 -2e ---Mg+2 2 окисление
Ок исл-ль Cu+2 +2e --- Cu0 1 восстановление
Диктуется реакция, один учащийся самостоятельно составляет схему реакции у доски:
H2 + O2 → H2O
Определим, атомы каких элементов изменяют степень окисления.
( H2° + O2° → H2 O2).
Составим электронные уравнения процессов окисления и восстановления.
(H2° -2e → 2H+ – процесс окисления,
O2° +4e → 2O-² - процесс восстановления,
Н2 – восстановитель, О2 - окислитель)
Подберём общее делимое для отданных и принятых е и коэффициенты для электронных уравнений.
(∙2| Н2°-2е → 2Н+ - процесс окисления, элемент – восстановитель;
∙1| O2° +4e → 2O-² - процесс восстановления, элемент – окислитель).
Перенесём эти коэффициенты в уравнение ОВР и подберём коэффициенты перед формулами других веществ.
2H2 + O2 → 2H2O.
План составления уравнений ОВР
и электронного баланса к ним
1. Записать схему реакции.
2. Определить, атомы каких элементов изменяют степень окисления.
3. Составить электронные уравнения процессов окисления и восстановления.
4. Подобрать общее делимое для отданных и принятых электронов и коэффициенты для электронных уравнений.
5. Перенести эти коэффициенты в уравнение ОВР и подобрать коэффициенты перед формулами других веществ.
Упражнения для закрепления материала
Процесс отдачи электронов – это … (процесс окисления).
Атомы, ионы или молекулы, принимающие электроны, - это… (окислители).
Процесс принятия электронов – это … (процесс восстановления).
Алюминий в реакции
3H2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2↑
является … (восстановителем).
Хлор в реакции
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
является… (окислителем).
Схема
Степени окисления атомов и процессы окисления-восстановления
- отдача электронов, окисление
-4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
- присоединение электронов, восстановление
Делаем вывод: «В чем же заключается суть ОВР?»
Окислительно-восстановительные реакции представляют собой единство двух противоположных процессов: окисления и восстановления. В этих реакциях число электронов, отдаваемых восстановителями, равно числу электронов, присоединяемых окислителями. При этом независимо от того, переходят ли электроны с одного атома на другой полностью или лишь частично, оттягиваются к одному из атомов, условно говорят только об отдаче или присоединении электронов.
Домашнее задание.
§ 44, составить конспект.
Приложение 1.
План составления уравнений ОВР и электронного баланса к ним
1. Записать схему реакции.
2. Определить, атомы каких элементов изменяют степень окисления.
3. Составить электронные уравнения процессов окисления и восстановления.
4. Подобрать общее делимое для отданных и принятых электронов и коэффициенты для электронных уравнений.
5. Перенести эти коэффициенты в уравнение ОВР и подобрать коэффициенты перед формулами других веществ.
Схема
Степени окисления атомов и процессы окисления-восстановления
- отдача электронов, окисление
-4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
- присоединение электронов, восстановление