Окислительно-восстановительные реакции

Кириллова Светлана Николаевна

учитель химии

Муниципальное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 20»

г. Магнитогорск, Челябинская область

Аннотация: Урок химии по теме «Окислительно-восстановительные реакции» предназначен для учащихся 8-х классов. На уроке раскрываются основные понятия об окислительно-восстановительных реакциях: степень окисления, окислитель, восстановитель, окисление, восстановление, формируется умение составлять записи ОВР методом электронного баланса.

Урок химии в 8-м классе по теме

«Окислительно-восстановительные реакции»

ЦЕЛЬ УРОКА: сформировать систему знаний об окислительно-восстановительных реакциях, научить составлять записи ОВР методом электронного баланса.

ЗАДАЧИ УРОКА:

Обучающие: рассмотреть суть окислительно-восстановительных реакций, научить применять «степени окисления» для определения процессов окисления и восстановления; научить учащихся уравнивать записи окислительно-восстановительной реакции методом электронного баланса.

Развивающие: Улучшать умения высказывать мнение о типе химической реакции, анализируя степень окисления атомов в веществах; делать выводы, работать с алгоритмами, формировать интерес к предмету.

Воспитывающие: формировать потребность в познавательной деятельности и ценностное отношение к знаниям; анализировать ответы товарищей, прогнозировать результат работы, оценивать свою работу; воспитать культуру общения через работу в парах «ученик – ученик», «учитель – ученик».

Тип урока: Урок изучения нового материала.

Методы, используемые на уроке: Объяснительно-иллюстративный.

Понятия, вводимые на уроке: окислительно-восстановительные реакции; окислитель; восстановитель; процесс окисления; процесс восстановления.

Используемое оборудование и реактивы: таблица растворимости, периодическая система Д. И. Менделеева, соляная кислота, серная кислота, цинк в гранулах, раствор сульфата меди, железный гвоздь.

Форма работы: индивидуальная, фронтальная.

Время урока: (90 минут, 2 урока).

I часть урока (1-ый урок)

Ход урока

I. Организационный момент

II. Повторение пройденного материала

УЧИТЕЛЬ: Ребята, давайте вспомним то, что мы уже изучали с вами ранее о степени окисления, это будет необходо нам на уроке.

Устный фронтальный опрос:

• Что такое электроотрицательность?

• Что такое степень окисления?

• Может ли степень окисления элемента быть равной нулю? В каких случаях?

• Какую степень окисления чаще всего проявляет кислород в соединениях?

Вспомните исключения.

• Какую степень окисления проявляют металлы в полярных и ионных соединениях?

• Как рассчитывается степень окисления по формулам соединений?

УЧАЩИЕСЯ: Для того, чтобы рассчитать степень окисления, нужно воспользоваться несложными правилами:

• Степень окисления кислорода почти всегда равна -2, кроме соединения с фтором и пероксидов.

• Степень окисления водорода почти всегда равна +1, с металлами 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.

УЧИТЕЛЬ для закрепления правил предлагает посчитать - найти степень окисления элементов: P, He, H2SO4, CaHPO4, Al(NO3)2,N2O5,Br2/

Например: Какая будет степень окисления азота в азотной кислоте?

В молекулах алгебраическая сумма степеней окисления элементов с учётом числа их атомов равна 0.

H⁺¹ N ^xO₃^-2

(+1) ^* 1 +X*1 + (-2) ^. 3 = 0

X = + 5

^H+1 N ⁺⁵O₃^-2

III. Изучение нового материала

УЧИТЕЛЬ: Существует множество классификаций химических реакций по различным признакам (направлению, числу и составу реагирующих и образующих веществ, использованию катализатора, тепловому эффекту, изменение степени окисления атомов химических элементов, образующих реагирующие вещества). Разберем более подробно последний.

По этому признаку различают реакции

Химические реакции

Реакции, протекающие с изменением реакции, протекающие без изменения степени окисления элементов степени окисления элементов

(ОВР или окислительно-восстановительные (РИО или реакции ионного обмена)

реакции)

Например, в реакции

_{+1 +5 -2 +1 -1 +1 -1 +1 +5 -2}

AgNO₃ + HCl AgCl + HNO3 (у доски пишет учащийся)

Степени окисления атомов химических элементов после реакции не изменились. А вот в другой реакции – взаимодействие соляной кислоты с цинком

_{+1 -1 0 +2 -1 0}

2HCl + Zn ZnCl₂ + H₂ (у доски пишет учащийся)

атомы двух элементов, водорода и цинка, изменили свои степени окисления: водород с +1 на 0, а цинк – с 0 на +2. Следовательно, в этой реакции каждый атом водорода получил по одному электрону

_{+1 0}

2H + 2e H₂

а каждый атом цинка – отдал два электрона

_{0 +2}

Zn - 2е Zn

УЧИТЕЛЬ: Какие типы химических реакций вы знаете и какие относятся к ОВР?

УАЩИЕСЯ: Соединения, разложения, замещения и обмена. К ОВР относятся все реакции замещения, а также те реакции соедине­ния и разложения, в которых участвует хотя бы одно простое вещество.

УЧИТЕЛЬ: Дать определение ОВР( дети записывают определение в тетрадь).

Химические реакции, в результате которых происходит изменение степеней окисления атомов химических элементов или ионов, образующих реагирующие вещества, называют окислительно – восстановительными реакциями.

УЧИТЕЛЬ: Ребята, определите устно, какая из предложенных реакций окислительно-восстановительной не является:

1) 2K + Br₂ = 2KBr
2) KСL + AgNO₃= KNO₃+AgCl↓
3) Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂­

4) N+O₂=NO₂

УЧАЩИЕСЯ: выполняют задание

УЧИТЕЛЬ: В качестве примеров ОВР проведем следующий опыт.

H₂SO₄ + Mg MgSO₄ + H₂

Обозначим степень окисления всех элементов в формулах веществ – реагентов и продуктов этой реакции:

Мы видим, что, 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

Записываем в тетрадь:

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.

CuSO₄ + Fe (железный гвоздь) = Fe SO₄ + Cu (красивый красный гвоздь)

Fe ⁰ – 2е Fe ⁺²

Cu⁺² +2е Cu⁰

Процесс отдачи электронов называется окислением, а принятия – восстановлением.

В процессе окисления степень окисления повышается, в процессе восстановления – понижается.

Эти процессы неразрывно связаны между собой.

УЧИТЕЛЬ: Давайте выполним задание по вышеописанному образцу.

Задание: Для окислительно – восстановительных реакций укажите окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления, составьте электронные уравнения:

1) BaO + SO₂ =BaSO₃

2) CuCl₂ + Fe = FeCl₂ + Cu

3) Li + O₂ = Li₂O₃

4) CuSO₄ + 2KOH = Cu(OH)₂↓ + K₂SO₄

II часть урока (2-ой урок)

Метод электронного баланса как способ составления уравнений ОВР

Далее научимся составлять уравнения окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса. В основе метода электронного баланса лежит правило: общее число электронов, которые отдаёт восстановитель, всегда равно общему числу электронов, которые принимает окислитель.

После объяснения учащиеся под руководством учителя составляют уравнения ОВР по планам, которые составил учитель к этому уроку .

Памятки находятся у каждого ученика на парте.

УЧИТЕЛЬ: Среди изученных нами реакций к окислительно – восстановительным реакциям относятся:

1. Взаимодействие металлов с неметаллами

2Mg + O₂ =2MgO

Восстановитель Mg⁰ -2e Mg⁺² 2 окисление

Окислитель O₂ +4e 2O^-2 1 восстановление

2. Взаимодействие металлов с кислотой.

H₂SO4 + Mg =MgSO₄+H₂

Восстановитель Mg⁰ -2e Mg⁺² 2 окисление

Окислитель 2O^-2 +4e O₂⁰ 1 восстановление

3. Взаимодействие металлов с солью.

CuSO4 + Mg =MgSO₄+Cu

Восстановитель Mg⁰ -2e Mg⁺² 2 окисление

Окислитель 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° → H₂O).

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.

Н₂°-2е → 2Н⁺ (2)- процесс окисления, элемент – восстановитель;

O₂° +4e → 2O^-² (1) - процесс восстановления, элемент – окислитель).

Перенесём эти коэффициенты в уравнение ОВР и подберём коэффициенты перед формулами других веществ.

2H₂ + O₂ → 2H₂O.

IV. Закрепление изученного материала

Упражнения для закрепления материала:

1. Какая схема превращения азота соответствует данному уравнению реакции

4NH₃ +5O ₂ → 4NO + 6H₂O

1) N⁺³ → N⁺² 3) N⁺³ → N^-3

2) N^-3 → N^-2 4) N^-3 → N⁺²

2) Установите соответствие между изменением степени окисления атома серы и схемой превращения вещества. Запишите цифры без пробелов и запятых.

СХЕМА ПРЕВРАЩЕНИЙ

A) H₂S + O₂ → SO₂ + H₂O

Б) H₂SO₄ + Na → Na₂SO₄ + H₂S + H₂O

В) SO₂ + Br₂ + H₂O → H₂SO₄ + HBr

ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ

1) Э⁺⁴ → Э⁺⁶

2) Э⁺⁶ → Э^-2

3) Э⁺⁶ → Э⁺⁴

4) Э^-2 → Э⁺⁶

5) Э^-2 → Э⁺⁴ ответ (521)

3)Установите соответствие между схемой превращения и изменением степени окисления окислителя в ней.

СХЕМА ПРЕВРАЩЕНИЙ

A) Cl₂ + K₂MnO₄ → KMnO₄ + KCl

Б) NH₄Cl + KNO₃ → KCl + N₂O + H₂O

В) HI + FeCl₃ → FeCl₂ + HCl + I₂

ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ

ОКИСЛЕНИЯ ОКИСЛИТЕЛЯ

1) Э⁺⁶ → Э⁺⁷

2) Э⁺⁵ → Э⁺¹

3) Э⁺³ → Э⁺²

4) Э⁰ → Э^-1

5) Э^-1 → Э⁰ ответ (423)

V. Заключительное слово учителя

Окислительно-восстановительные реакции представляют собой единство двух противоположных процессов: окисления и восстановления. В этих реакциях число электронов, отдаваемых восстановителями, равно числу электронов, присоединяемых окислителями. Весь окружающий нас мир можно рассматривать как гигантскую химическую лабораторию, в которой ежесекундно протекают химические реакции, в основном окислительно-восстановительные.

VI. Рефлексия.

VIII. Домашнее задание: после 1 урока § 39, упр.1,2,3 стр.166-169.

Домашнее задание: после 2 урока § 39, упр.5,6,7 стр.166-169.

Используемая литература:

1. 1.Габриелян О.С. «Химия. 8 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений. –М. : Просвещение, 2019.

2. Окислительно – восстановительные реакции. Хомченко Г.П., Севастьянова К.И. - Из-во Просвещение, 1985.

3. Ресурсы интернет:

http://www.chem.msu.su/rus/school/zhukov/18.html

http://cor.edu.27.ru/dlrstore/0000002e-1000-4ddd-97d5-460046642032/2109440o2.pdf

http://e-ypok.ru/ege_chemistries_c1

ПАМЯТКА ДЛЯ УЧАЩИХСЯ

Приложение №1

Важнейшие восстановители и окислители

Приложение №2

Алгоритм составления химических уравнений методом электронного баланса:

1.Составить схему реакции.

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

Помните!

• Степень окисления простых веществ равна 0;

• Степень окисления металлов в соединениях равна

номеру группы этих металлов (для I-III группы).

• Степень окисления атома кислорода в

соединениях обычно равна - 2, кроме H₂O₂ ^-1 и ОF_2.

• Степень окисления атома водорода в

соединениях обычно равна +1, кроме МеH (гидриды).

• Алгебраическая сумма степеней окисления

элементов в соединениях равна 0.

3.Определить, является реакция окислительно-восстановительной или она протекает без изменения степеней окисления элементов.

4.Подчеркнуть элементы, степени окисления которых изменяются.

5.Составить электронные уравнения процессов окисления и восстановления.

6.Определить, какой элемент окисляется (его степень окисления повышается) и какой элемент восстанавливается (его степень окисления понижается) в процессе реакции.

7.В левой части схемы обозначить с помощью стрелок процесс окисления (смещение электронов от атома элемента) и процесс восстановления (смещение электронов к атому элемента)

8.Определить восстановитель и окислитель.

9.Сбалансировать число электронов между окислителем и восстановителем.

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

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

12.Проверить уравнение реакции.

Приложение 3

Самостоятельная работа для проверки знаний

Вариант 1

1. Проставьте степень окисления элементов в соединениях, формулы которых IBr, TeCl₄, SeF_e, NF₃, CS₂.

2. В следующих схемах реакций укажите степень окисления каждого элемента и расставьте коэффициенты методом электронного баланса:

1) F₂ + Хе → XeF₆ 3) Na + Br₂ → NaBr

2) S + H₂ → H₂S 4) N₂ + Mg → Mg₃N₂

Вариант 2

1.Проставьте степень окисления элементов в соединениях: H₂SО₄, HCN, HNО₂, РС1₃

2. Допишите уравнения реакций окисления-восстановления:

1) CI₂ + Fe → 2) F₂ + I₂ → 3) Ca + С → 4) С + H₂ →

Укажите степени окисления элементов в полученных продуктах.

Вариант 3

1. Проставьте степень окисления в соединениях, формулы которых XeF₄, CC1₄, РС1_б, SnS₂.

2. Напишите уравнения реакций:

а) растворения магния в растворе серной кислоты;

б) взаимодействия раствора бромида натрия с хлором.

Какой элемент окисляется и какой восстанавливается?

Вариант 4

1. Составьте формулы следующих соединений:

а) нитрида лития (соединения лития с азотом);

б) сульфида алюминия (соеди­нения алюминия с серой);

в) фторида фосфора, в которых электро­положительный элемент проявляет максимальную степень окисления.

2. Напишите уравнения реакций:

а) иодида магния с бромом;

б) растворения магния в растворе бромоводородной кислоты.

Укажите, что в каждом случае является окислителем и что — восстановителем.

Вариант 5

1.Составьте формулы следующих соединений:

а) фтора с ксеноном;

б) бериллия с углеродом, в которых электроположительный элемент проявляет максимальную степень окисления.

2. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса в следующих схемах:

1) KI + Cu(NО₃)₂ → CuI + I₂ + KNО₃

2) MnS + HNО₃ (конц.) → MnSО₄ + NО₂ + H₂О

Вариант 6

1. Проставьте степени окисления каждого элемента в соединениях, формулы которых Na₂SО₃, КСЮ₃, NaCIO, Na₂CrО₄, NН₄СlO₄, BaMnО₄.

2. Напишите уравнения реакций: а) иодида лития с хлором; б) лития с соляной кислотой. Проставьте степени окисления всех элементов и коэффициенты по методу электронного баланса.

Вариант 7

1. Вычислите степени окисления марганца, хрома и азота в соединениях, формулы которых КMnO₄, Na₂Cr₂О₇, NH₄NО₃.

2. Проставьте степени окисления каждого элемента и рас­ставьте коэффициенты, используя метод электронного баланса в следующих схемах:

1) Fe + FeВr₃ → FeBr₂

2) H₂SО₃ + I₂ + H₂О → H₂SО₄ + HI

Вариант 8

1. Какова степень окисления углерода в оксиде углерода (IV) и изменяется ли она при взаимодействии углекислого газа с водой с образованием угольной кислоты?

2. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса в следующих схемах:

1) NH₃ + SO₂ → N₂ + S + H₂О

2) H₂S + H₂О₂ → H₂SО₄ + H₂О