Практическая работа "Составление уравнений реакций окисления-восстановления, подбор коэффициентов в них"

Практическая работа

Составление уравнений реакций окисления–восстановления, Подбор коэффициентов в них

Цель работы: составление окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса, определение окислителя, восстановителя (ОК03, ОК05)

Задачи работы: закрепить знания по составлению уравнений ОВР методом электронного баланса.

Пояснения к работе:

В результате изучения химии на базовом уровне студент должен:

знать/понимать:

- важнейшие химические понятия: вещество, химический элемент, степень окисления, окислитель и восстановитель, окисление и восстановление;

уметь:

- определять: степень окисления химических элементов, окислитель и восстановитель, принадлежность веществ к различным классам органических соединений;

- использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

- понимания взаимосвязи учебного предмета с особенностями профессий и профессиональной деятельности, в основе которых лежат знания по данному учебному предмету.

Оснащение занятия:

1. Габриелян О.С. Химия для профессий и специальностей технического профиля [Текст]: учебник/О.С.Габриелян, И.Г.Остроумов.-2-е изд; стер.-М.: Издательский центр «Академия»,-2016.-с.97;

2. Раздаточный материал.

Задания: Познакомьтесь с теоретическим материалом по теме «Окислительно-восстановительные реакции». Выполните нижеприведенные задания.

1. Какие соединения и простые вещества могут проявлять только окислительные свойства? Выпишите такие вещества из предложенного перечня, укажите степень окисления элемента-окислителя:

1. Какие соединения и простые вещества могут проявлять только восстановительные свойства? Выпишите такие вещества из предложенного перечня, укажите степень окисления элемента-восстановителя:

1. Подберите коэффициенты в следующих уравнениях окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель:

1. вариант

1. NH₃ + O₂ → NO + H₂O

2. PH₃ + Cl₂ →  PCl₃ + HCl

3. CuO + NH₃ →  Cu + N₂ + H₂O

4. Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄+ H₂S + 4H₂O

5. KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄ → MnSO₄ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O

1. вариант

1. P + N₂O→  N₂ + P₂O₅

2. Н₂S + Cl₂ → S + HCl

3. HCl + MnO₂ → Cl₂ + MnCl₂ + H₂O

4. Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ +NO + H₂O

5. H₂S + KMnO₄ + H₂SO₄ →  MnSO₄ + S + K₂SO₄ + H₂O

Предварительная подготовка. Краткие теоретические сведения по теме

«Окислительно-восстановительные реакции»

Степень окисления элемента - это условный заряд атома в молекуле, вычисленный исходя из предположения, что молекула состоит только их ионов.

Реакции, в ходе которых происходит изменение степени окисления элементов, называются окислительно-восстановительными.

 Например: Zn + H₂SO₄= ZnSO₄ + H₂

                        Zn⁰ – 2e = Zn⁺²   процесс окисления;  Zn⁰ - восстановитель

                       2H⁺¹ + 2e = H₂⁰    процесс восстановления; Н⁺ - окислитель

Металлический цинк Отдает электроны, Окисляется, а сам является Восстановителем (восстановитель – это тот, кто электроны отдает).

Катионы водорода Взяли электроны, Восстановились, а сами являются  Окислителями.

Соединение, содержащее элемент в высшей степени окисления, может быть только окислителем (например: KMnO₄).

Соединение, содержащее элемент в низшей степени окисления, может быть только восстановителем (например: H₂S).

Соединение, содержащее элемент в промежуточной степени окисления, может быть и окислителем, и восстановителем в зависимости от его роли в конкретной химической реакции (например: H₂SO₃).

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

методом электронного баланса

Алгоритм составления уравнений

Напишем уравнение реакции между алюминием и кислородом и определим степени окисления элементов

Al⁰ + O₂⁰ = Al₂⁺³ O₃^-2

Чтобы получить степень окисления +3, атом алюминия должен отдать 3 электрона. Молекула кислорода, чтобы превратиться в кислородные атомы со степенью окисления -2, должна принять 4 электрона:

 Al⁰ - 3e = Al⁺³       4 восст-ль, ок-ся

O₂⁰ + 4e = 2O^-2     3 ок-ль, восст-ся

 Чтобы количество отданных и принятых электронов выровнялось, первое уравнение надо умножить на 4, а второе – на 3. Для этого достаточно переместить числа отданных и принятых электронов против верхней и нижней строчки так, как показано на схеме вверху.

Если теперь в уравнении перед восстановителем (Al) мы поставим найденный нами коэффициент 4, а перед окислителем (O₂) – найденный нами коэффициент 3, то количество отданных и принятых электронов выравнивается и становится равным 12.

Электронный баланс достигнут. Видно, что перед продуктом реакции Al₂O₃ необходим коэффициент 2. Теперь уравнение окислительно-восстановительной реакции уравнено: 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Все преимущества метода электронного баланса проявляются в более сложных случаях:

KMnO₄ + KCl + H₂SO₄ = Cl₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ +H₂O

Электронный баланс: Mn⁺⁷ + 5e = Mn⁺²        2 ок-ль, восст-ся

2Cl^-1  - 2e = Cl₂          5 восст-ль, ок-ся

2KMnO₄ + 10KCl + 8H₂SO₄ = 5Cl₂ + 2MnSO₄ + 6K₂SO₄+8H₂O

Требования к содержанию и оформлению отчёта по практической работе

Запишите в журнал лабораторно-практических занятий:

1.Наименование работы и её цель

2.Ход работы: решение задач оформить в соответствии с образцом.

3.Письменно ответить на задания контрольных вопросов для самопроверки.

Контрольные вопросы для самопроверки:

1. Высшая степень окисления элемента определяется:

а) по номеру периода б) по номеру группы

в) по порядковому номеру г) по подгруппе

2. Степень окисления восстановителя в окислительно-восстановительной реакции:

а) повышается б) понижается

в) остается без изменения г) сначала повышается, затем понижается

3. Схема, отражающая процесс окисления:

а) S⁰ → S^-2 б) S⁺⁶ → S⁺⁴

в) S⁺⁴→ S⁺⁶ г) S⁺⁶ → S^-2

4. Укажите вещество, в котором атом углерод имеет наибольшую степень окисления:

а) CО₂ б) CH₄

в) СО г) СаС₂

5. Степень окисления атома азота в ионе аммония NH₄⁺:

а) – 3 б) - 4

в) +3 г) + 4

Список литературы и Интернет - источников

1. Габриелян О.С. Химия для профессий и специальностей технического профиля [Текст]: учебник/О.С.Габриелян, И.Г.Остроумов.-2-е изд; стер.-М.: Издательский центр «Академия»,-2016.-с.94

2. Окислительно-восстановительные реакции [Электронный ресурс]/http://chemege.ru/.- Режим доступа: http://chemege.ru/materials/ovr/- свободный.-Загл. с экрана