Методическая разработка по химии по теме «Окислительно-восстановительные реакции»

Методическая разработка дидактических материалов преподавателя химии Дзаболовой Ирины Мурадичны

по теме

«Окислительно-восстановительные реакции»

2016г.

Методическая разработка дидактических материалов преподавателя химии Дзаболовой Ирины Мурадичны

по теме

«Окислительно-восстановительные реакции»

Данный дидактический материал по химии предназначен для использования на учебных занятиях и во внеурочное время для усвоения и закрепления знаний при изучении темы «Окислительно-восстановительные реакции».

Каждое задание дается в 10 вариантах, что дает возможность формирования у студентов прочного навыка в составлении схем электронного баланса для окислительно-восстановительных реакций и грамотной расстановки коэффициентов в предложенных уравнениях.

Самостоятельная работа при изучении темы «Окислительно-восстановительные реакции» состоит из нескольких элементов: изучение теоретического материала, выполнение контрольных и тестовых заданий по данному методическому указанию и индивидуальные консультации с преподавателем.

В результате самостоятельной работы необходимо освоить основные термины, определения, понятия и овладеть техникой химических расчетов. К выполнению контрольных и тестовых заданий следует приступать только после глубокого изучения теоретического материала и тщательного разбора примеров типовых заданий, приведенных в теоретическом разделе.

Цели:

образовательные:

Закрепить знания студентов об основных положениях теории окисления-восстановления, важнейших окислителях и восстановителях;

Совершенствовать умения определять степень окисления элемента в сложном веществе; использовать метод электронного баланса для составления окислительно-восстановительных реакций

развивающие:

Продолжить развивать у студентов умение анализировать, выделять главное, связывать уже имеющиеся знания с вновь приобретенными, обобщать изученный материал.

воспитательные:

Воспитание стремления к творческой познавательной деятельности через выполнение экспериментальных заданий.

Продолжить воспитание качеств, необходимых в профессиональной деятельности: аккуратность, точность выполнения задания, самостоятельность, ответственность за выполнение порученного задания.

Справочный материал к теме «Окислительно-восстановительные уравнения».

Степень окисления – условный заряд атома элемента в соединении, вычисленный из предположения, что оно состоит только из ионов,

или

это количество отданных или принятых электронов.

Правила определения степеней окисления элемента.

1. У свободных атомов и у простых веществ степень окисления равна 0.

2.Металлы во всех соединениях имеют положительную степень окисления (ее максимальное значение равно номеру группы):

а) у металлов главной подгруппы I группы +1; б) у металлов главной подгруппы II группы +2; в) у алюминия +3.

3. В соединениях кислород имеет степень окисления -2 ( исключения: OF₂ пероксиды H₂O₂ , K₂O_{2 .}

4. В соединениях с неметаллами степень окисления у водорода +1, а с металлами -1.

5. В соединениях сумма степеней окисления всех атомов равна 0.

Валентность химического элемента способность образовывать определенное число химических связей.

Даже если абсолютные значения степени окисления и валентности элемента совпадают, их нельзя отождествлять.

1. Валентность, характеризующая число химических связей, не может иметь знака, а степень окисления имеет знак.

2. Валентность не может равняться нулю (по определению), степень окисления элемента может быть равна нулю.

3. Валентность не может быть дробным числом, а степень окисления элемента может выражаться дробным числом.

4. Степень окисления атома элемента может не соответствовать валентности данного элемента по абсолютному значению.

5. Степень окисления атомов химических элементов можно определять в любых веществах, а валентность имеет определенный предел применения.

Окислительно-восстановительный процесс – это процесс перехода электронов от одного элемента к другому.

Процесс восстановления – процесс принятия электронов частицей (атомом, молекулой, ионом). При восстановлении степень окисления элемента понижается.

Процесс окисления – процесс отдачи электронов данной частицей (атомом, молекулой, ионом). При окислении степень окисления элемента повышается.

Восстановители – частицы (атомы, молекулы, ионы), отдающие электроны.

Восстановители – доноры электронов (от лат. donare – дарить).

Окислители – частицы (атомы, молекулы, ионы), принимающие электроны.

Окислители – акцепторы электронов (от лат. acceptor – получатель).

процесс окисления

———————————————————→

повышение степени окисления

|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|→ _{-8 - 7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8}

Алгоритм для составления уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса.

1.Составить схему реакции.

2. Определить степени окисления элементов в реагентах и продуктах реакции.

3.Определить, является реакция окислительно-восстановительной или она протекает без изменения степеней окисления элементов. В первом случае выполнить все последующие операции.

4. Подчеркнуть элементы, степени окисления которых изменяются.

5. Определить, какой элемент окисляется, какой – восстанавливается, и составить схемы перехода электронов в каждом случае

6. Сбалансировать число электронов между окислителем и восстановителем.

7. Определить коэффициенты для окислителя и восстановителя, продуктов окисления и восстановления.

8. Записать коэффициент перед формулой вещества, определяющего среду раствора.

9. Проверить уравнение реакции.

Метод электронного баланса уравнивания окислительно-восстановительных реакций заключается в выполнении следующего правила: число электронов, отданных всеми частицами восстановителей, всегда равно числу электронов, присоединенных всеми частицами окислителей в данной реакции.

Пример : Проиллюстрируем метод электронного баланса на примере окисления железа кислородом: .

Fe⁰– 3ē =Fe⁺³ – процесс окисления;

O₂+ 4ē = 2O^–2– процесс восстановления.

с)

Задания для закрепления

Приложение №1

Дидактические карточки по теме «Окислительно-восстановительные реакции»

I уровень

Задание №1. Какие из перечисленных ниже процессов представляют собой: окисление (О), какие – восстановление (В)? Определить число принятых и отданных электронов.

Задание №2.

Привести примеры окислительно-восстановительных реакций, составленных к 2-ум любым схемам заданного варианта.

Задание №3.

Определить в написанных уравнениях окислитель и восстановитель.

II уровень

Задание №1.

Написать уравнения реакций, характеризующих окислительные и восстановительные свойства простого вещества в варианте: I – серы; II – хлора; III – меди; IV – никеля; V – фтора; VI – калия; VII – лития; VIII – кислорода; IX – кремния; X – углерода.

Задание №2.

Определить в написанных уравнениях окислитель и восстановитель.

Задание №3. Составить схему перехода электронов для окислителя и восстановителя.

III уровень

Задание №1.

Написать уравнения реакций, характеризующих окислительные и восстановительные свойства простого вещества в варианте: I – серы; II – хлора; III – меди; IV – никеля; V – фтора; VI – калия; VII – лития; VIII – кислорода; IX – кремния; X – углерода.

Задание №2.

С помощью электронного баланса расставить коэффициенты в написанных уравнениях.

Задание №3.

Определить в написанных уравнениях окислитель и восстановитель.

Приложение №2

Дидактические карточки по теме «Окислительно-восстановительные реакции»

Задания к вариантам:

I уровень:

Закончить уравнения реакций. Расставить коэффициенты методом электронного баланса. Указать окислитель и восстановитель, процесс окисления и восстановления.

II уровень:

Закончить уравнения реакций. Расставить коэффициенты методом электронного баланса. Указать окислитель и восстановитель, процесс окисления и восстановления.

К какому типу относится каждая из приведенных реакций?

IIIуровень:

Закончить уравнения реакций. Расставить коэффициенты методом электронного баланса. Указать окислитель и восстановитель, процесс окисления и восстановления.

К какому типу относится каждая из приведенных реакций?

Какой коэффициент стоит перед окислителем и восстановителем в каждом уравнении варианта?

Определить сумму всех коэффициентов в каждом уравнении варианта?

Контрольная работа по теме «Окислительно-восстановительные реакции»

Вариант I

1. Степень окисления хрома в соединении, имеющем формулу K₂Cr₂O₇ :
1) +7; 2) +4; 3) +5; 4) +6.

2.Степень окисления серы в серной кислоте равна:

1) +6 2) +4 3) -6 4) -4

3. Степень окисления марганца +7 в соединении:

1) H₂MnO₄ 2) MnO₂ 3) MnSO₄ 4) KMnO₄

4. Процесс окисления отражается схемой:

1) S⁺⁴ → S^-2 2) Cr⁰ → Cr⁺³ 3) Cu⁺² → Cu⁰ 4) F⁰₂ → 2F^-

5. В уравнении 16 HCl +2KMnO₄ → 5Сl₂ + 2MnCl₂ + 2KCl + 8H₂O

процесс окисления отражается схемой:

1) Cl₂ - 2е→ 2Cl^- 2) Mn⁺⁷+ 5е → Mn⁺² 3) 2Cl^- - 2е → Cl₂ 4) O₂ +4е→ 2O^2-

6. Сумма коэффициентов в уравнении реакции, схема которой

Al + HCl → AlCl₃ + H₂

равна 1) 6 2) 8 3) 10 4) 13.

7. В уравнении реакции, схема которой

Fe₂O₃ + H₂ → Fe + H₂O,

коэффициент перед формулой восстановителя равен

1) 1 2) 2 3) 3 4) 4

8. Хлор является и окислителем и восстановителем в реакции, уравнение которой:

1) MnO₂ + 4HCl = MnCl₂ +Cl₂ + 2H₂O 3) FeCl₂ + Cl₂ = 2FeCl₃

2) Cl₂ + H₂O = HCl + HClO 4) 2Na + Cl₂ = 2NaCl

9. Закончить уравнение реакции и расставить коэффициенты с помощью электронного баланса. Указать окислитель и восстановитель.

Cu + HNO_3(к) →

10. Объем образовавшегося газа при растворении 100г меди, содержащей 10% примесей в концентрированной азотной кислоте:

1) 126л 2) 12,6л 3) 63л 4) 6,3л.

Контрольная работа по теме «Окислительно-восстановительные реакции»

Вариант II

1. Степень окисления фосфора в соединении, имеющем формулу (NH₄)₂HPO₄:
1) +7; 2) +3; 3) +5; 4) -3.

2. Степень окисления марганца в перманганате калия равна:

1) +6 2) +4 3) +7 4) +5

3. Степень окисления серы -2 в соединении:

1) H₂SO₃ 2) CuS 3) SO₂ 4) MnSO₄

4. В уравнении 6KOH+3S=2K₂S+K₂SO₄+3H₂O

 процесс восстановления отражается схемой:

1) 2O^2-- 4е→ O₂ 2) S⁰ – 6e → S⁺⁶ 3) S⁰ + 2e → S^-2 4) K⁰ - e → K⁺¹

5. Процесс восстановления отражается схемой:

1) Mn⁺⁷ → Mn⁺² 2) Li⁰ → Li⁺¹ 3) N^-3 → N⁺⁵ 4) C^-4 → C⁺⁴

6. Сумма коэффициентов в уравнении реакции, схема которой

CO + O₂→ CO₂

равна 1) 3 2) 4 3) 5 4) 6.

7. В уравнении реакции, схема которой

WO₃ + H₂ → W + H₂O,

коэффициент перед формулой восстановителя равен

1) 3 2) 2 3) 1 4) 4

8. Кремний проявляет восстановительные свойства в реакции, уравнение которой:

1) SiO₂ + 2Mg = 2MgO + Si 3) Si + O₂ = SiO₂

2) SiO₂ + 4Mg = Mg₂Si + 2MgO 4) SiO₂ + MgO = MgSiO₃

9. Закончить уравнение реакции и расставить коэффициенты с помощью электронного баланса. Указать окислитель и восстановитель.

Fe + H₂O + O₂→

10. Масса гидроксида железа (III), образовавшегося при полном окислении 150 г железа, содержащего 25% примесей:

1) 215г 2) 235г 3) 23,5 4) 21,5г

Ответы к контрольной работе по теме «Окислительно-восстановительные реакции»

За каждый верный ответ в заданиях 1-8 ставится 1 балл.

За выполнение заданий 9- 10 может быть поставлено от 0 до 2 баллов. Если задание выполнено верно, полностью, ставится 2 балла, если допущена одна ошибка – 1 балл, если допущено более одной ошибки – 0 баллов

Решение:

Iвариант II вариант

6. 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂ 6. 2CO + O₂→ 2CO₂

Сумма коэффициентов 13 (4) Сумма коэффициентов 5 (3)

7. Fe₂O₃ + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O 7. WO₃ + 3H₂ → W + 3H₂O

3 (3) 3 (1)

9. Cu + 4HNO_3(к) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O 9. 4Fe + 6H₂O + 3O₂→ 4Fe(OH)₃

10. w(Cu) = 1-0,1=0,9 10. w(Fe)=1-0,25=0,75

m(Cu) = 0,9x100=90г m(Fe)=0,75x150=112,5г

n(NO₂)=2 n(Cu)=2x(90/64)=2,8125моль n(Fe(OH)₃)= n(Fe)= 112,5/56=2,00893 моль

V(NO₂)= 2,8125x22,4= 63л (3) m(Fe(OH)₃)= 2,00893x107=214,9555 215г (1)

Литература:

Основная литература:

Габриелян О.С, Остроумов И.Г. Химия для профессий и специальностей технического профиля: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

Габриелян О.С, Остроумов И.Г., Остроумова Е.Е. и др. Химия для профессий и специальностей естественно-научного профиля: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

Ерохин Ю.М., Ковалева И.Б. Химия для профессий и специальностей технического и естественно-научного профилей: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

Ерохин Ю.М., Ковалева И.Б. Химия для профессий и специальностей технического профиля. Электронный учебно-методический комплекс. — М., 2014.

Дополнительная литература

Габриелян О.С, Лысова Г.Г..Введенская А.Г. «Химия 11 класс: Настольная книга для учителя». Часть 1 – М.: Дрофа, 2003 год.

Габриелян О.С, Лысова Г.Г., Введенская А.Г. «Химия 11 класс: Настольная книга для учителя». Часть 2 – М.: Дрофа, 2003 год.

Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Сладков С.А., Дорофеева Н.М. Практикум: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

Габриелян О.С, Лысова Г.Г. Химия. Тесты, задачи и упражнения: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

Ерохин Ю.М. Химия: Задачи и упражнения: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

Ерохин Ю. М. Сборник тестовых заданий по химии: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.