План-конспект урока. Классы неорганических веществ. Состав и свойства важнейших классов неорганических веществ»
Теоретические сведения по теме ОВР
Перманганат калия как окислитель.
+ восстановители
в кислой среде в нейтральной среде в щелочной среде
(соль той кислоты, которая участвует в реакции) Манганат или , -
Дихромат и хромат как окислители.
(кислая и нейтральная среда), (щелочная среда) + восстановители всегда получается
кислая среда нейтральная среда щелочная среда
Соли тех кислот, которые участвуют в реакции: в растворе, или в расплаве
Повышение степеней окисления хрома и марганца.
+ очень сильные окислители (всегда независимо от среды!)
, соли, гидроксокомплексы+ очень сильные окислители:а), кислородсодержащие соли хлора (в щелочном расплаве)б) (в щелочном растворе) Щелочная среда:
образуется хромат
, соли + очень сильные окислители в кислой среде или Кислая среда:
образуется дихромат или дихромовая кислота
— оксид, гидроксид, соли + очень сильные окислители:, кислородсодержащие соли хлора (в расплаве) Щелочная среда:
— манганат — соли + очень сильные окислители в кислой среде или Кислая среда:
— перманганат — марганцевая кислота
Азотная кислота с металлами.
— не выделяется водород, образуются продукты восстановления азота.
Чем активнее металл и чем меньше концентрация кислоты, тем дальше восстанавливается азот
Неактивные металлы (правее железа) + конц. кислотаНеметаллы + конц. кислота Неактивные металлы (правее железа) + разб. кислота Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + конц. кислота Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + кислота среднего разбавления Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + очень разб. кислота
Пассивация: с холодной концентрированной азотной кислотой не реагируют:
Не реагируют с азотной кислотой ни при какой концентрации:
Серная кислота с металлами.
— разбавленная серная кислота реагирует как обычная минеральная кислота с металлами левее в ряду напряжений, при этом выделяется водород;— при реакции с металлами концентрированной серной кислоты не выделяется водород, образуются продукты восстановления серы.
Неактивные металлы (правее железа) + конц. кислотаНеметаллы + конц. кислота Щелочноземельные металлы + конц. кислота Щелочные металлы и цинк + концентрированная кислота. Разбавленная серная кислота ведет себя как обычная минеральная кислота (например, соляная)
Пассивация: с холодной концентрированной серной кислотой не реагируют:
Не реагируют с серной кислотой ни при какой концентрации:
Диспропорционирование.
Реакции диспропорционирования — это реакции, в которых один и тот же элемент является и окислителем, и восстановителем, одновременно и повышая, и понижая свою степень окисления:
Диспропорционирование неметаллов — серы, фосфора, галогенов (кроме фтора).
Сера + щёлочь 2 соли, сульфид и сульфит металла (реакция идёт при кипячении) и
Фосфор + щелочь фосфин и соль гипофосфит (реакция идёт при кипячении) и
Хлор, бром, иод + вода (без нагревания) 2 кислоты, Хлор, бром, иод + щелочь (без нагревания) 2 соли, и и вода и
Бром, иод + вода (при нагревании) 2 кислоты, Хлор, бром, иод + щелочь (при нагревании) 2 соли, и и вода и
Диспропорционирование оксида азота (IV) и солей.
+ вода 2 кислоты, азотная и азотистая + щелочь 2 соли, нитрат и нитрит и
сульфид и сульфат калия
и
2 соли, хлорид и перхлорат
и
Активность металлов и неметаллов.
Для анализа активности металлов используют либо электрохимический ряд напряжений металлов, либо их положение в Периодической таблице. Чем активнее металл, тем легче он будет отдавать электроны и тем более хорошим восстановителем он будет в окислительно-восстановительных реакциях.
Электрохимический ряд напряжений металлов.
Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt AuАктивность неметаллов так же можно определить по их положению в таблице Менделеева.
Запомните! Азот — более активный неметалл, чем хлор!
Более активный неметалл будет окислителем, а менее активный будет довольствоваться ролью восстановителя, если они реагируют друг с другом.
Ряд электроотрицательности неметаллов:
увеличение электроотрицательностиОсобенности поведения некоторых окислителей и восстановителей.
а) кислородсодержащие соли и кислоты хлора в реакциях с восстановителями обычно переходят в хлориды:
б) если в реакции участвуют вещества, в которых один и тот же элемент имеет отрицательную и положительную степени окисления — они встречаются в нулевой степени окисления (выделяется простое вещество).
Необходимые навыки.
Расстановка степеней окисления.Необходимо помнить, что степень окисления — это гипотетический заряд атома (т.е. условный, мнимый), но он должен не выходить за рамки здравого смысла. Он может быть целым, дробным или равным нулю.
Задание 1: Расставьте степени окисления в веществах:
Расстановка степеней окисления в органических веществах.Помните, что нас интересуют степени окисления только тех атомов углерода, которые меняют своё окружение в процессе ОВР, при этом общий заряд атома углерода и его неуглеродного окружения принимается за 0.
Задание 2: Определите степень окисления атомов углерода, обведённых рамкой вместе с неуглеродным окружением:
2-метилбутен-2: –=
ацетон:
уксусная кислота: –
Не забывайте задавать себе главный вопрос: кто в этой реакции отдаёт электроны, а кто их принимает, и во что они переходят? Чтобы не получалось, что электроны прилетают из ниоткуда или улетают в никуда.
Пример:
В этой реакции надо увидеть, что иодид калия может являться только восстановителем, поэтому нитрит калия будет принимать электроны, понижая свою степень окисления.Причём в этих условиях (разбавленный раствор) азот переходит из в ближайшую степень окисления .
Составление электронного баланса сложнее, если формульная единица вещества содержит несколько атомов окислителя или восстановителя.В этом случае это необходимо учитывать в полуреакции, рассчитывая число электронов.Самая частая проблема — с дихроматом калия , когда он в роли окислителя переходит в :
Эти же двойки нельзя забыть при уравнивании, ведь они указывают число атомов данного вида в уравнении.
Задание 3: Какой коэффициент нужно поставить перед и перед
Задание 4: Какой коэффициент в уравнении реакции будет стоять перед магнием?
Определите, в какой среде (кислой, нейтральной или щелочной) протекает реакция.Это можно сделать либо про продуктам восстановления марганца и хрома, либо по типу соединений, которые получились в правой части реакции: например, если в продуктах мы видим кислоту, кислотный оксид — значит, это точно не щелочная среда, а если выпадает гидроксид металла — точно не кислая. Ну и разумеется, если в левой части мы видим сульфаты металлов, а в правой — ничего похожего на соединения серы — видимо, реакция проводится в присутствии серной кислоты.
Задание 5: Определите среду и вещества в каждой реакции:
Помните, что вода — вольный путешественник, она может как участвовать в реакции, так и образовываться.
Задание 6: В какой стороне реакции окажется вода? Bо что перейдёт цинк?
Задание 7: Мягкое и жесткое окисление алкенов.Допишите и уравняйте реакции, предварительно расставив степени окисления в органических молекулах:
(хол. р-р.)
(водн.р-р) Иногда какой-либо продукт реакции можно определить, только составив электронный баланс и поняв, каких частиц у нас больше:
Задание 8: Какие продукты ещё получатся? Допишите и уравняйте реакцию:
Во что переходят реагенты в реакции?Если ответ на этот вопрос не дают выученные нами схемы, то нужно проанализировать, какие в реакции окислитель и восстановитель — сильные или не очень?Если окислитель средней силы, вряд ли он может окислить, например, серу из в , обычно окисление идёт только до .И наоборот, если — сильный восстановитель и может восстановить серу из до , то — только до .
Задание 9: Во что перейдёт сера? Допишите и уравняйте реакции:
(конц.)
Проверьте, чтобы в реакции был и окислитель, и восстановитель.
Задание 10: Сколько ещё продуктов в этой реакции, и каких?
Если оба вещества могут проявлять свойства и восстановителя, и окислителя — надо продумать, какое из них болееактивный окислитель. Тогда второй будет восстановителем.
Задание 11: Кто из этих галогенов окислитель, а кто восстановитель?
Если же один из реагентов — типичный окислитель или восстановитель — тогда второй будет «выполнять его волю», либо отдавая электроны окислителю, либо принимая у восстановителя.
Пероксид водорода — вещество с двойственной природой, в роли окислителя (которая ему более характерна) переходит в воду, а в роли восстановителя — переходит в свободный газообразный кислород.
Задание 12: Какую роль выполняет пероксид водорода в каждой реакции?
Последовательность расстановки коэффициентов в уравнении.
Сначала проставьте коэффициенты, полученные из электронного баланса.Помните, что удваивать или сокращать их можно только вместе. Если какое-либо вещество выступает и в роли среды, и в роли окислителя (восстановителя) — его надо будет уравнивать позднее, когда почти все коэффициенты расставлены.Предпоследним уравнивается водород, а по кислороду мы только проверяем!
Задание 13: Допишите и уравняйте:
Не спешите, пересчитывая атомы кислорода! Не забывайте умножать, а не складывать индексы и коэффициенты.Число атомов кислорода в левой и правой части должно сойтись!Если этого не произошло (при условии, что вы их считаете правильно), значит, где-то ошибка.
Возможные ошибки.
Расстановка степеней окисления: проверяйте каждое вещество внимательно.Часто ошибаются в следующих случаях:
а) степени окисления в водородных соединениях неметаллов: фосфин — степень окисления у фосфора —отрицательная;б) в органических веществах — проверьте ещё раз, всё ли окружение атома учтено;в) аммиак и соли аммония — в них азот всегда имеет степень окисления ;г) кислородные соли и кислоты хлора — в них хлор может иметь степень окисления ;д) пероксиды и надпероксиды — в них кислород не имеет степени окисления , бывает , а в — даже ;е) двойные оксиды: — в них металлы имеют две разные степени окисления, обычно только одна из них участвует в переносе электронов.
Задание 14: Допишите и уравняйте:
Задание 15: Допишите и уравняйте:
Выбор продуктов без учёта переноса электронов — то есть, например, в реакции есть только окислитель без восстановителя или наоборот.
Пример: в реакции свободный хлор часто теряется. Получается, что электроны к марганцу прилетели из космоса…
Неверные с химической точки зрения продукты: не может получиться такое вещество, которое вступает во взаимодействие со средой!
а) в кислой среде не может получиться оксид металла, основание, аммиак;б) в щелочной среде не получится кислота или кислотный оксид;в) оксид или тем более металл, бурно реагирующие с водой, не образуются в водном растворе.
Задание 16: Найдите в реакциях ошибочные продукты, объясните, почему они не могут получаться в этих условиях:
Ответы и решения к заданиям с пояснениями.
Задание 1:
Задание 2:
2-метилбутен-2: –=
ацетон:
уксусная кислота: –
Задание 3:
Так как в молекуле дихромата 2 атома хрома, то и электронов они отдают в 2 раза больше — т.е. 6.
Задание 4:
Так как в молекуле два атома азота, эту двойку надо учесть в электронном балансе — т.е. перед магнием должен быть коэффициент .
Задание 5:
Если среда щелочная, то фосфор будет существовать в виде соли — фосфата калия.
Если среда кислая, то фосфин переходит в фосфорную кислоту.
Задание 6:
Так как цинк — амфотерный металл, в щелочном растворе он образует гидроксокомплекс. В результате расстановки коэффициентов обнаруживается, что вода должна присутствовать в левой части реакции:
Задание 7:
Электроны отдают два атома в молекуле алкена. Поэтому мы должны учесть общее количество отданных всей молекулой электронов:
(хол. р-р.)
Обратите внимание, что из 10 ионов калия 9 распределены между двумя солями, поэтому щелочи получится только однамолекула.
Задание 8:
В процессе составления баланса мы видим, что на 2 иона приходится 3 сульфат-иона. Значит, помимо сульфата калия образуется ещё серная кислота (2 молекулы).
Задание 9:
(перманганат не очень сильный окислитель в растворе; обратите внимание, что вода переходит в процессе уравнивания вправо!)
(конц.) (концентрированная азотная кислота очень сильный окислитель)
Задание 10:
Не забудьте, что марганец принимает электроны, при этом хлор их должен отдать.Хлор выделяется в виде простого вещества.
Задание 11:
Чем выше в подгруппе неметалл, тем более он активный окислитель, т.е. хлор в этой реакции будет окислителем. Йод переходит в наиболее устойчивую для него положительную степень окисления , образуя йодноватую кислоту.
Задание 12:
(пероксид — окислитель, т.к. восстановитель — )(пероксид — восстановитель, т.к. окислитель — перманганат калия)
(пероксид — окислитель, т.к. роль восстановителя более характерна для нитрита калия, который стремится перейти в нитрат)
Задание 13:
Задание 14:
В молекуле из трех атомов железа только один имеет заряд . Он окислится в .
Задание 15:
Общий заряд частицы в надпероксиде калия равен . Поэтому он может отдать только .
Задание 16:
(водный раствор)
(щелочная среда)
(водный раствор)
(кислая среда)