Вы хотите познавать химию и профессионально, и с удовольствием? Тогда вам сюда! Автор методики системно-аналитического изучения химии Богунова В.Г. раскрывает тайны решения задач, делится секретами мастерства при подготовке к ОГЭ, ЕГЭ, ДВИ и олимпиадам
Сегодня — особенный день. «И что же в нем такого необычного?» — спросите вы. Отвечаю. Я, наконец-то, добралась до моего самого любимого царства-королевства, до моих конфет и пирожных, малинок и клубничек! Окислительно-восстановительные реакции!
Вы даже не представляете, насколько это интересно!
Мои ученики в процессе подготовки к экзамену по химии, проходят несколько стадий вызревания. Первое серьезное испытание на прочность — газы ! Это из серии «гестапо отдыхает» . Решив огромное количество газовых задач, по сравнению с которыми 28-е задачи ЕГЭ — детский лепет, народ полностью структурирует свой мозг и настраивает мышление на профессиональное восприятие химии по-взрослому .
Вторая ступень химической зрелости и мудрости — окислительно-восстановительные реакции . Они приучают к усидчивости и внимательности. Набравшись опыта в написании ОВР, ребята начинают чувствовать себя ломоносовыми , клапейронами и менделеевыми в одном флаконе. За спиной вырастают крылья и. понеслось! Дальнейшее изучение химии проходит на едином дыхании, профессиональный рост — в геометрической прогрессии. На этой стадии мои ученики уже могут заткнуть за пояс каждого второго школьного преподавателя химии!
Все об ОВР за 5 часов | Химия ЕГЭ 2023 | Умскул
Понимая всю серьезность материала статьи, я отключила мобильную связь с внешним миром — с Карлсоном, Алисой (которая из страны Чудес), Сири, Фрекен Бок (тем более, что она работает химичкой в школе, где учится Малыш) и всеми остальными озорниками и хулиганами. Оставила только астральную связь для служебного пользования . Возможно, музы на чаек залетят или еще кто-нибудь забредет. А мы с вами займемся самым интересным делом — будем раскладывать по полочкам все накопленные мною знания по теории и практике окислительно-восстановительных реакций . Долго будем этим заниматься. Пока не надоест. Итак, поехали!
Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — химические реакции, в результате которых происходит изменение степеней окисления элементов.
ОВР протекают с участием двух участников — окислителя и восстановителя , и состоят из двух противоположных процессов:
1) Окисление — процесс отдачи электронов (восстановитель отдает электроны окислителю, восстановитель окисляется — окислитель восстанавливается).
2) Восстановление — процесс присоединения электронов (окислитель присоединяет электроны от восстановителя, окислитель восстанавливается — восстановитель окисляется).
Кто же вы, господа окислители и восстановители? Как вас узнать среди огромного количества химических веществ? Сегодня разберем самые общие характеристики участников ОВР (окислителей и восстановителей) на отдельных примерах. После изучения технологии написания ОВР (в следующей статье), поработаем с целыми семействами окислителей и восстановителей, с неорганическими и органическими веществами, проводя реакции в разных средах. А пока — читаем внимательно!
Типы ОВР. Примеры окислителей и восстановителей | Химия
Окислитель — атом в составе молекулы или иона, который присоединяет электроны от восстановителя. Происходит процесс восстановления окислителя (его степень окисления снижается).
Окислительная активность — способность атома отбирать электроны у других атомов.
Окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал) — показатель окислительной активности, мера способности атомов химического элемента присоединять электроны (восстанавливаться). Стандартные потенциалы окислительно-восстановительных пар помещены в таблицу.
Чем выше стандартный потенциал окислительно-восстановительной пары, тем выше окислительная активность атомов элемента, тем он — более сильный окислитель
Окислительную активность определяют два фактора:
1) Электроотрицательность . Чем выше электроотрицательность химического элемента, тем выше окислительная активность простого вещества. В Периодической Системе Элементов электроотрицательность растет в сторону правого верхнего угла (слева направо и снизу вверх). Самый сильный окислитель — фтор, на втором месте — кислород.
2) Степень окисления . Чем выше степень окисления атома в составе молекулы или иона, тем ярче проявляется окислительная активность.
Только свойства окислителя проявляют атомы с максимально возможной степенью окисления (она равна номеру группы). Почему? Да, потому что у такого атома на внешнем уровне вообще нет валентных электронов. Ни одного. Все валентные электроны он где-то потерял (отдал кому-то) и остался гол, как сокол (в чем мать родила).
Больше отдавать нечего, поэтому можно только присоединять.
У вас часто возникает вопрос — почему при дефиците электронов формируется положительная степень окисления или положительный заряд иона (т.е. почему у окислителя валентные электроны в дефиците или отсутствуют, а его заряд +n)? Да, потому что электроны заряжены отрицательно, а протоны (в ядре) — положительно.
В электронейтральном атоме протоны и электроны уравновешены (сколько протонов, столько электронов). Если электроны убрать, то проявятся положительные заряды протонов, которые никуда не деваются в химических реакциях (их можно сдвинуть с насиженного места только ядерными реакциями). Теперь понятно? Если все еще «ежик в тумане» , читайте эту и следующие статьи.
Я буду рассматривать все тяжело понимаемые моменты с разных сторон. В конце концов, все станет на свои места и туман рассеется.
Давайте, придумаем образ окислителя. Кто вы, мистер-окислитель? Это — захватчик, завоеватель, грабитель, который скачет на коне и, угрожая, копьем и ружьем, отбирает электроны у восстановителей (часто, отбирает все, что есть). Окислитель не только безжалостный разбойник, но еще и жадина — очень проблематично вернуть назад электроны, которые забрал окислитель. Как только окислитель ограбит восстановителя (заберет у него электроны) он тут же падает вниз по градационной шкале степеней окисления ( «падает в глазах окружающих» ).
Пример сильного окислителя — перманганат-ион. Его часто используют в различных ОВР. Обратите внимание, в зависимости от среды реакции, перманганат-ион образует различные продукты.
Ребята, не слушайте училок-химичек , которые заставляют запоминать продукты ВСЕХ окислительно-восстановительных реакций. Если вы забыли образующиеся вещества и просите помочь, они орут, обзывая вас неучами и и бездельниками. При этом, сами срочно хватают спасательный учебник по химии и пафосно зачитывают вам и всему классу продукты конкретной реакции.
Вы задайте этим глупым училкам вопрос — помнят ли они дни рождения всех своих родственников? Что касается меня, то после 16-ти часов работы (такое тоже бывает), я часто забываю номер своего телефона. Но. ЛЮБУЮ ОВР напишу за пару минут (как говорят, темной ночью под кроватью )! Потому, что знаю особые секреты окислительно-восстановительных реакций, которые, между прочим, собираюсь раскрыть моим ученикам и всем моим читателям.
Постепенно, статья за статьей, мы будем изучать технологию написания окислительно-восстановительных реакций, знакомиться с целыми семействами окислителей и восстановителей, их особенностями, характером поведения в разных средах, предполагаемыми продукты. Лукавить не буду, кое-что нам, все-таки, придется запомнить. Совсем немного. Чуть-чуть.
Примерно 15 точек, включающих продукты ОВР и основные рекомендации. И вы напишите ЛЮБУЮ окислительно-восстановительную реакцию! В ЛЮБОЙ среде!
Первое задание: запомните три продукта восстановления перманганат-иона (выделено красным цветом) в зависимости от среды протекания окислительно-восстановительной реакции (кислая, нейтральная или щелочная).
Восстановитель — атом в составе молекулы или иона, который отдает электроны окислителю. Происходит процесс окисления восстановителя (его степень окисления повышается).
Восстановительная активность — способность атома отдавать электроны другим атомам.
Восстановительную активность определяют два фактора:
1) Радиус атома . Чем больше радиус атома химического элемента, тем выше восстановительная активность простого вещества. В Периодической Системе Элементов радиус атома увеличивается в сторону левого нижнего угла (справа налево и сверху вниз).
2) Степень окисления . Чем ниже степень окисления атома в составе молекулы или иона, тем ярче проявляется восстановительная активность.
Только свойства восстановителя проявляют атомы с минимально возможной степенью окисления. Для неметаллов она равна «восемь минус номер группы» . Для металлов — ноль. Как только восстановитель отдаст электроны окислителю, он поднимется вверх по градационной шкале степеней окисления ( «растет в глазах окружающих» ).
Посмотрите, как ведет себя сера в роли восстановителя в разных веществах (с разными степенями окисления).
Настало время придумать образ восстановителя. Кто вы, мистер-восстановитель? У меня восстановитель ассоциируется с добрым дедушкой-альтруистом, который одаривает электронами каждого желающего окислителя.
Как же вас различить, господа окислители и восстановители в группе веществ, предложенных для реакций?!
Окислитель можно отыскать по высокой (иногда, максимально высокой) степени окисления, кроме того, мы изучим многие семейные портреты окислителей. Продукты окислителей мы ЗАПОМНИМ (их около 10, не более), кроме того, проведем анализ процесса восстановления окислителя по градационной шкале степеней окисления.
Восстановитель отыщем по низкой (иногда, максимально низкой) степени окисления. Продукт восстановителя будем устанавливать путем анализа с использованием градационных шкал степеней окисления. Хотя. сделаю вам подарок. Читайте мнемоническое стихотворение. Пригодится.
Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии . Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами. Звоните мне +7 (903) 186-74-55 . Приходите ко мне на курс, на Мастер-классы «Решение задач по химии» — и вы сдадите ЕГЭ с высочайшими баллами, и станете студентом престижного ВУЗа!
Источник: dzen.ru
Урок 16 Получить доступ за 75 баллов Окислительно-восстановительные реакции
Когда мы видим ржавчину на железе или темный налет на серебре, мы часто можем услышать фразу: «металл окислился».
Разберём подробнее, что значит это выражение с точки зрения химии.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!
Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Окислитель и восстановитель
Как мы уже с вами усвоили ранее, при образовании ионной химической связи между атомами разных элементов происходит перемещение валентных электронов к более электроотрицательному атому с образованием ионов.
Для обозначения их условного заряда в соединении введено понятие «степень окисления».
В ионных соединениях степень окисления отражает истинный заряд ионов, что связано с переходом электронов от атомов металла к атомам неметалла:
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!
Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Этот процесс можно условно разбить на два уравнения:
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!
Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Окислением называется процесс отдачи электронов, сопровождающийся повышением степени окисления.
Восстановлением называется процесс присоединения электронов, сопровождающийся понижением степени окисления.
Эти два процесса взаимосвязаны, так как электроны от атома, отдающего электроны, переходят к атому, присоединяющему электроны.
Однако с нашей точки зрения, в большом масштабе, мы видим не изолированные атомы, а реальные вещества: натрий очень активно горит в хлоре ярким жёлтым пламенем.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!
Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Вещество, в состав которого входит элемент, способный присоединять электроны и понижать свою степень окисления, называется окислителем.
Из химических элементов типичными окислителями являются неметаллы – элементы VII, VI, V групп периодической системы элементов: это фтор (наиболее сильный окислитель, который никогда не выступает в роли восстановителя), кислород, хлор, бром, йод, азот, сера.
Вещество, в состав которого входит элемент, способный отдавать электроны и увеличивать свою степень окисления, называется восстановителем.
Типичными восстановителями являются металлы. Чем левее и ниже они находятся в периодической системе, тем сильнее их восстановительные свойства. Наиболее сильные восстановители – это щелочные и щелочноземельные металлы.
Может показаться немного запутанным, но на самом деле запомнить это несложно — достаточно вспомнить бытовую фразу «металл окислился» и знать, что при этом он отдал электроны:
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!
Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Ионы Fe 3+ придают химическим соединениям, в состав которых входят, бурые и тёмно-оранжевые оттенки.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!
Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Такими реакциями является абсолютное большинство из протекающих в быту и в технике химических реакций.
К ним относятся все реакции соединения простых веществ, реакции замещения, большинство реакций разложения.
Окислительно-восстановительные реакции проходят в живых организмах в процессе обмена веществ. Например, в процессе фотосинтеза образуется кислород – здесь атомы кислорода тоже окисляются, поскольку степень окисления атомов увеличивается:
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!
Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Однако вернёмся к примеру с горением натрия в хлоре.
Здесь хлор – окислитель, натрий – восстановитель.
Здесь окислитель и восстановитель – разные элементы.
Реакций такого типа множество, например, соединение простых веществ.
Но также существуют реакции, в которых окислителем и восстановителем выступает один и тот же химический элемент.
Это реакции диспропорционирования и конпропорционирования.
Отличаются они тем, что в первом случае из одной степени окисления получается несколько:
При пропускании хлора через воду образуется хлорная вода.
Она обладает отбеливающими свойствами из-за нестойкой хлорноватистой кислоты HClO, которая легко разлагается на HCl и O– атомарный кислород, который является очень сильным окислителем и легко вступает в реакции с органическими красителями с образованием бесцветных веществ.
Степень окисления атомов хлора в простом веществе 0, в хлороводороде –1, в хлорноватистой кислоте +1.
При разложении перекиси водорода образуется кислород, который обладает обеззараживающими свойствами (из-за своей большой химической активности):
Степени окисления атомов кислорода в перекиси водорода –1, в воде –2, в простом веществе 0.
В случае с конпропорционированием происходит наоборот: из нескольких степеней окисления получается одна:
При реакции сернистого газа и сероводорода образуется элементарная сера S.
Степени окисления атомов серы в сернистом газе +4, в сероводороде –2, в простом веществе — 0.
Окислительно-восстановительные реакции, как и все другие, подчиняются общему закону природы – закону сохранения массы и энергии.
А именно: в реакционной системе сохраняется число электронов. То есть число электронов, отданных восстановителем, равно числу электронов, принятых окислителем.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!
Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
В химии важно владеть языком формул и уравнений, которые отражают не только закономерности строения веществ, но и закономерности протекания химических реакций.
Расставлять коэффициенты в уравнениях сложных окислительно-восстановительных реакций путем их подбора – дело весьма трудное, а часто вообще невозможное.
Успех быстрого и правильного составления уравнения на самом деле очень прост:
надо помнить, что число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, принятых окислителем.
Всё это можно сделать легко и быстро, если следовать определенному алгоритму.
Алгоритм расстановки коэффициентов
в уравнениях окислительно-восстановительных реакций
на примере термического разложения перманганата калия
1. Определить элементы, изменяющие степень окисления.
Mn: от +7 до +6
Mn: от +7 до +4
O: от –2 до 0
2. Выписать, сколько электронов принимают и отдают соответствующие атомы.
При этом если в реакции участвует или образуется простое вещество – записываем не атом, а молекулу этого вещества.
Mn +7 + 1e – = Mn +6
Mn +7 + 3e – = Mn +4
3. Уравнять число электронов между окислителем и восстановителем.
Число отданных и принятых электронов должно быть одинаковое.
2Mn +7 + 4e – = Mn +6 + Mn +4
2O –2 = O2 + 4e –
4. Проставить полученные коэффициенты перед соответствующими веществами.
5. Уравнять число атомов всех элементов.
Обычно после 4-го этапа в уравнении стоят правильные коэффициенты, но не всегда – поэтому я рекомендую проверить ещё раз.
Или разберём другой пример:
Концентрированная серная кислота H2SO4 является сильным окислителем:
- при реакции её с металлами выделяется не водород, а разные соединения серы в зависимости от активности металла
- она также реагирует и с неметаллами
(окисление угля до углекислого газа)
1. Определим, какие элементы изменяют степень окисления:
S: от +6 до +4
С: от 0 до +4
2. Выпишем, сколько электронов принимают и отдают эти атомы:
S +6 + 2e – = S +4
3. Уравняем количество отданных и принятых электронов:
2S +6 + 4e – = 2S +4
4. Проставим соответствующие коэффициенты в уравнении:
5. Если проверить количество других атомов (кислорода и водорода), то мы видим, что в правой части не хватает ещё одной молекулы воды, – поставим коэффициент 2.
Уравнение готово!
Умение составлять такие уравнения может вам пригодиться, в первую очередь, для того, чтобы уметь их читать и понимать.
Да и потом, когда-нибудь, когда в школу пойдёт уже ваш ребёнок, он может попросить вас помочь ему расставить коэффициенты в подобном уравнении.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!
Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?
Источник: ladle.ru