ДЕЯКІ АСПЕКТИ НАВЧАЛЬНОЇ ТЕМИ

«ОКИСНО-ВІДНОВНІ РЕАКЦІЇ»

ПОПЕЛЬ П. П.

Київський національний університет ім. Тараса Шевченка

ppopel@ukr.net

1

Зміст теми “Окисно-відновні реакції” в 9 класі середньої школи

• Класифікація реакцій за ознаками зміни чи збереження ступенів окиснення елементів (реакції другого типу називають по-різному). Процеси окиснення і відновлення, окисники і відновники.

• Добір коефіцієнтів у готових схемах окисно-відновних реакцій. Метод електронного балансу.

• Прогнозування продуктів реакцій між простими речовинами, металів з водою, кислотами, лугами, солями.

2

Додаткові вправи для 9 класу

У наведених прикладах учні мають змогу обґрунтовано передбачати всі продукти кожної реакції:

1. FeO + O2 → … 6. Al + NaOH → …

2. FeCl2 + O2 + HCl → … 7. Fe2O3 + CO → …

3. S + H2SO4 (конц.) → … 8. H2S + SO2 → …

4. Cl2 + H2SO3 + H2O → … 9. FeCl3 + KI → …

5. FeSO4 + Cl2 → … 10. FeCl3 + H2S → …3

Використання йонно-молекулярних рівнянь

Вправа: Na2SO3 + Cl2 + H2O → …

За правильні вважаємо два молекулярні рівняння:Na2SO3 + Cl2 + H2O = Na2SO4 + 2HCl;

Na2SO3 + Cl2 + H2O = H2SO4 + 2NaCl.

Для обох молекулярних рівнянь отримуємо одне й те саме йонно-молекулярне рівняння:

SO32- + Cl2 + H2O = SO4

2- + 2H+ + 2Cl-.

Цей запис передає суть хімічної реакції.4

Тема “Окисно-відновні реакції” в курсі загальної хімії вищої школи

Головна складова теми – хімічний аспект окисно-відновних реакцій, прогнозування їхніх продуктів.

Серед типових вправ – складання рівнянь реакцій за участю сполук Мангану. Студенти запам’ятовують залежність цих перетворень від характеру середовища (рН розчину), але, на жаль, не намагаються її пояснити.

5

Варіант пояснення перетворень сполук Мангану

При відновленні чи окисненні Мангану утворюється така форма цього елемента, яка використовує наявне середовище і є стійкою в ньому:

• у лужному середовищі — аніони MnO42-, похідні не

добутого кислотного оксиду MnO3;

• у кислому середовищі — катіони Mn2+, похідні оснóвного оксиду MnO.

Якщо середовище нейтральне, слабкокисле чи слабколужне, продукт реакції – сполука Мангану(IV).

6

Загальна тенденція в хімії металічних елементів

Відновленню сполук металічних елементів сприяє кисле середовище, а їх окисненню — лужне.

Приклади з хімії Хрому:

• хромат-іони CrO42- відновлюються йодид-іонами І-

лише в кислому середовищі;• катіони Cr3+ окиснюються гідроген пероксидом

H2O2 лише в лужному середовищі.

7

Вправи пошукового характеру (1)

► Чому цинк взаємодіє з нітратною кислотою, а з розчином калій нітрату не реагує, хоча кислота і сіль містять один і той же окисник — Нітроген у ступені окиснення +5?

Варіант пояснення. Розчин калій нітрату є нейтральним, а нітратна кислота дисоціює з утворенням катіонів Н+. Цинк відновлює ці йони, а утворюваний атомарний водень — йони NO3

- і молекули HNO3.

8

Вправи пошукового характеру (2)

► Чому цинк не взаємодіє з водним розчином калій нітрату, але відновлює цю сполуку, якщо в розчині наявний луг?

Варіант пояснення. Механізм цієї реакції може бути аналогічним попередньому: спочатку атоми металу відновлюють йони ОН-, а утворювані атоми Гідрогену відновлюють нітрат-іони. «Підсумкове» хімічне рівняння:

4Zn + KNO3 + 7KOH + 6H2O = NH3 + 4K2Zn(OH)4.9

Вправи пошукового характеру (3)

► Чому цинк не реагує з водним розчином натрій перхлорату, взаємодіє з розбавленою перхлоратною кислотою з виділенням водню, а концентровану кислоту, взяту в надлишку, відновлює до хлору?

► Чому залізо не реагує з водним розчином натрій нітрату, взаємодіє з розбавленою нітратною кислотою з утворенням ферум(ІІ) нітрату, а концентрованою кислотою окиснюється до сполук Феруму(ІІІ)?

10

Неоголошувані умови проведення окисно-відновних реакцій

Якщо роль окисника чи відновника виконує сильна кислота, то вважають, що ця сполука наявна в надлишку і створює кисле середовище.

В усіх підручниках і посібниках наведено схемиKMnO4 + HCl → Cl2 + MnCl2 + KCl + H2O,

Pb + HNO3 (розб.) → Pb(NO3)2 + NO + H2O,

але не KMnO4 + HCl → Cl2 + MnO (або Mn(OH)2) + KOH + H2O,

Pb + HNO3 (розб.) → PbO (або Pb(OH)2) + NO + H2O.11

Нейтральне середовище: враховуємо співвідношення атомів

(йонів) елементів у реагентах► FeSO4 + O2 + H2O → FeOHSO4 (але не Fe2(SO4)3).

► Fe(OH)2 + Cl2 → FeCl3, Fe(OH)Cl2 чи Fe(OH)2Cl?

Зіставляємо кількості електронів, що приймає окисник і віддає відновник, та визначаємо коефіцієнти перед формулами цих речовин:

2Fe(OH)2 + Cl2 → … .

Очевидно, що продуктом реакції має бути сіль із співвідношенням Fe3+ : Cl- = 1 : 1, тобто Fe(OH)2Cl:

2Fe(OH)2 + Cl2 = 2Fe(OH)2Cl.12