Овр еге хімія теорія. Як вирішувати задачі С1 (30) на ЄДІ з хімії

Лінія УМК Кузнєцової. Хімія (10-11) (У)

Лінія УМК Кузнєцової. Хімія (10-11) (Б)

Лінія УМК Н. Є. Кузнєцової. Хімія (10-11) (баз.)

Організація підготовки до ЄДІ з хімії: окисно-відновні реакції

Як потрібно організувати роботу на уроці, щоб школярі досягли добрих результатів на іспиті?

Матеріал підготовлений за матеріалами вебінару «Організація підготовки до ЄДІ з хімії: окислювально-відновлювальні реакції»

«Ми розглядаємо організацію підготовки до успішного виконання завдань, пов'язаних із окислювально-відновними реакціями. Якщо ми подивимося на специфікацію та демо-версію, то такі реакції безпосередньо пов'язані із завданнями №10 та №30, але це ключова тема шкільного курсу хімії. Вона зачіпає різні питання, різні властивості хімічних речовин. Вона дуже велика», - наголошує Лідія Асанова, провідна вебінара, кандидат педагогічних наук, автор методичних посібників.

Завдання №30, що розглядає окисно-відновні реакції, - завдання високого рівня складності. Щоб отримати найвищий бал (3) за його виконання, у відповіді учня має бути:

визначення ступеня окислення елементів, які є окислювачем та відновником;
окислювач та відновник (елементи або речовини);
процеси окислення та відновлення, та на їх основі складений електронний (електронно-іонний) баланс;
визначення відсутніх у рівнянні реакції речовин.

Однак учні часто пропускають, не розставляють коефіцієнти, не вказують окислювач та відновник, ступеня окислення. Як же потрібно організувати роботу на уроці, щоб досягти хороших результатів на іспиті?

Особливу увагу у підручнику О. С. Габрієляна для 10 класу, призначеного для вивчення предмета в обсязі 3–4 години на тиждень, приділено прикладним темам: у посібнику висвітлюються питання екології, медицини, біології та культури, пов'язані з хімією. В 11 класі відбувається завершення та узагальнення курсу.

1. Підготовка до іспиту повинна здійснюватися у процесі викладання навчального предмета і не можна зводити підготовку лише до тренування у виконанні завдань, аналогічних до завдань екзаменаційної роботи. Таке «натягування» не розвиває мислення, не поглиблює розуміння. Адже, між іншим, в екзаменаційному завданні зазначено, що допускаються інші формулювання відповіді, які не спотворюють її сенсу. Це означає, що творчо, з розумінням підійшовши до вирішення поставленого завдання, можна отримати вищий бал за виконання, навіть якщо відповідь сформульована інакше.

Головне завдання підготовки до іспиту - цілеспрямована робота з повторення, систематизації та узагальнення вивченого матеріалу, щодо приведення до системи знань ключових понять курсу хімії. Звісно, обов'язковий досвід проведення реального хімічного експерименту.

2. Є список тем і понять, які школярам зовсім не можна забувати. Серед них:

правила для визначення ступенів окислення атомів (у простих речовинах ступінь окислення елементів дорівнює нулю, найвищий (максимальний) ступінь окислення елементів II-VII груп, як правило, дорівнює номеру групи, в якій знаходиться елемент у періодичній таблиці, нижчий (мінімальний) ступінь окислення металів дорівнює нулю і т.д.);
найважливіші окислювачі та відновники, а також те, що процес окислення завжди супроводжується процесом відновлення;
окисно-відновна двоїстість;
типи ОВР (міжмолекулярні, внутрішньомолекулярні, реакції конпропорціонування, реакції диспропорціонування (самоокислення-відновлення)).

У таблицю занесені типи окислювально-відновних реакцій, чинники, що впливають перебіг реакцій (фото сторінок). Докладно розібрано приклади, а, крім того, є завдання на тему «ОВР» у форматі ЄДІ.

Наприклад:

«Використовуючи метод електронного балансу, складіть рівняння хімічної реакції:

N 2 O + KMnO 4 + … = NO 2 + … + K 2 SO 4 + Н 2 О

Вкажіть окислювач та відновник».

Втім, для відпрацювання вирішення завдань дано різні приклади. Наприклад, у посібнику «Хімія. Поглиблений рівень. 11 клас. Контрольні роботи» є такі:

«Виходячи з теорії окисно-відновних процесів, вкажіть схеми неможливих реакцій.

SO 2 + H 2 S → S + H 2 O

S + H 2 SO 4 → SO 2 + H 2 O

S + H 2 SO 4 → H 2 S + H 2 O

K 2 SO 3 + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + K 2 CrO 4 + H 2 O

KMnO 4 + HCl → Cl2 + MnCl 2 + KCl + H 2 O

I 2 + SO 2 + H 2 O → HIO 3 + H 2 SO 4

Відповідь обґрунтуйте. Перетворіть схеми можливих процесів на рівняння реакцій. Вкажіть окислювач та відновник»

«Складіть рівняння реакцій відповідно до схеми зміни ступенів окислення атомів вуглецю: С 0 → С – 4 → С –4 → С +4 → С +2 → С –2».

Дані речовини: вуглець, оксид азоту(IV), оксид сірки (IV), водний розчин гідроксиду калію. Напишіть рівняння чотирьох можливих реакцій між цими речовинами, не повторюючи кількох реагентів».

Все це дозволяє максимально повно вивчити тему окислювально-відновних реакцій і відпрацювати вирішення різних завдань.

*З травня 2017 року об'єднана видавнича група «ДРОФА-ВЕНТАНА» входить до . До корпорації також увійшли видавництво «Астрель» та цифрова освітня платформа «LECTA». Генеральним директором призначено Олександра Бричкина, випускника Фінансової академії при Уряді РФ, кандидата економічних наук, керівника інноваційних проектів видавництва «ДРОФА» у сфері цифрової освіти (електронні форми підручників, «Російська електронна школа», цифрова освітня платформа LECTA). До приходу у видавництво «ДРОФА» обіймав позицію віце-президента зі стратегічного розвитку та інвестицій видавничого холдингу «ЕКСМО-АСТ». Сьогодні видавнича корпорація «Російський підручник» має найбільший портфель підручників, включених до Федерального переліку - 485 найменувань (приблизно 40%, без урахування підручників для корекційної школи). Видавництвам корпорації належать найбільш затребувані російськими школами комплекти підручників з фізики, креслення, біології, хімії, технології, географії, астрономії - галузей знань, які необхідні розвитку виробничого потенціалу країни. До портфелю корпорації входять підручники та навчальні посібники для початкової школи, удостоєні Премії Президента в галузі освіти. Це підручники та посібники з предметних областей, які необхідні розвитку науково-технічного і виробничого потенціалу Росії.

Лінія УМК Кузнєцової. Хімія (10-11) (У)

Лінія УМК Кузнєцової. Хімія (10-11) (Б)

Лінія УМК Н. Є. Кузнєцової. Хімія (10-11) (баз.)

Організація підготовки до ЄДІ з хімії: окисно-відновні реакції

Як потрібно організувати роботу на уроці, щоб школярі досягли добрих результатів на іспиті?

визначення ступеня окислення елементів, які є окислювачем та відновником;
окислювач та відновник (елементи або речовини);
процеси окислення та відновлення, та на їх основі складений електронний (електронно-іонний) баланс;
визначення відсутніх у рівнянні реакції речовин.

2. Є список тем і понять, які школярам зовсім не можна забувати. Серед них:

правила для визначення ступенів окислення атомів (у простих речовинах ступінь окислення елементів дорівнює нулю, найвищий (максимальний) ступінь окислення елементів II-VII груп, як правило, дорівнює номеру групи, в якій знаходиться елемент у періодичній таблиці, нижчий (мінімальний) ступінь окислення металів дорівнює нулю і т.д.);
найважливіші окислювачі та відновники, а також те, що процес окислення завжди супроводжується процесом відновлення;
окисно-відновна двоїстість;
типи ОВР (міжмолекулярні, внутрішньомолекулярні, реакції конпропорціонування, реакції диспропорціонування (самоокислення-відновлення)).

Наприклад:

«Використовуючи метод електронного балансу, складіть рівняння хімічної реакції:

N 2 O + KMnO 4 + … = NO 2 + … + K 2 SO 4 + Н 2 О

Вкажіть окислювач та відновник».

«Виходячи з теорії окисно-відновних процесів, вкажіть схеми неможливих реакцій.

SO 2 + H 2 S → S + H 2 O

S + H 2 SO 4 → SO 2 + H 2 O

S + H 2 SO 4 → H 2 S + H 2 O

K 2 SO 3 + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + K 2 CrO 4 + H 2 O

KMnO 4 + HCl → Cl2 + MnCl 2 + KCl + H 2 O

I 2 + SO 2 + H 2 O → HIO 3 + H 2 SO 4

*З травня 2017 року об'єднана видавнича група «ДРОФА-ВЕНТАНА» входить до корпорації «Російський підручник». До корпорації також увійшли видавництво «Астрель» та цифрова освітня платформа «LECTA». Генеральним директором призначено Олександра Бричкина, випускника Фінансової академії при Уряді РФ, кандидата економічних наук, керівника інноваційних проектів видавництва «ДРОФА» у сфері цифрової освіти (електронні форми підручників, «Російська електронна школа», цифрова освітня платформа LECTA). До приходу у видавництво «ДРОФА» обіймав позицію віце-президента зі стратегічного розвитку та інвестицій видавничого холдингу «ЕКСМО-АСТ». Сьогодні видавнича корпорація «Російський підручник» має найбільший портфель підручників, включених до Федерального переліку - 485 найменувань (приблизно 40%, без урахування підручників для корекційної школи). Видавництвам корпорації належать найбільш затребувані російськими школами комплекти підручників з фізики, креслення, біології, хімії, технології, географії, астрономії - галузей знань, які необхідні розвитку виробничого потенціалу країни. До портфелю корпорації входять підручники та навчальні посібники для початкової школи, удостоєні Премії Президента в галузі освіти. Це підручники та посібники з предметних областей, які необхідні розвитку науково-технічного і виробничого потенціалу Росії.

Продовжуємо обговорювати вирішення завдання виду С1 (№ 30), яке обов'язково зустрінеться всім, хто складатиме ЄДІ з хімії. У першій частині статті ми виклали загальний алгоритм розв'язання задачі 30, у другій частині розібрали кілька складних прикладів.

Третю частину почнемо з обговорення типових окислювачів та відновників та їх перетворень у різних середовищах.

П'ятий крок: обговорюємо типові ОВР, які можуть зустрітися в задачі №30

Хотілося б нагадати кілька моментів, пов'язаних із поняттям ступеня окислення. Ми вже зазначали, що постійний ступінь окислення характерна лише щодо невеликого числа елементів (фтору, кисню, лужних і лужноземельних металів тощо.) Більшість елементів може виявляти різні ступені окислення. Наприклад, для хлору можливі всі стани -1 до +7, хоча найбільш стабільні непарні значення. Азот виявляє ступеня окиснення від -3 до +5 і т.д.

Слід чітко запам'ятати два важливі правила.

1. Вища ступінь окислення елемента - неметалла найчастіше збігається з номером групи, у якій перебуває цей елемент, а нижчий ступінь окислення = номер групи - 8.

Наприклад, хлор знаходиться у VII групі, отже, його найвищий ступінь окислення = +7, а нижчий - 7 - 8 = -1. Селен знаходиться у VI групі. Найвищий ступінь окислення = +6, нижчий - (-2). Кремній розташований у IV групі; відповідні значення дорівнюють +4 і -4.

Запам'ятайте, що з цього правила є винятки: найвищий ступінь окислення кисню = +2 (і навіть вона проявляється тільки у фториді кисню), а найвищий ступінь окислення фтору = 0 (у простій речовині)!

2. Метали не здатні виявляти негативні ступені окислення.Це досить важливо з огляду на те, що понад 70% хімічних елементів відносяться саме до металів.

А тепер питання: "Чи може Mn(+7) виступати у хімічних реакціях у ролі відновника?" Не поспішайте, спробуйте відповісти самостійно.

Правильна відповідь: "Ні, не може!" Пояснити це дуже просто. Погляньте на положення цього елемента в періодичній системі. Mn знаходиться у VII групі, отже, його ВИЩИЙ ступінь окислення дорівнює +7. Якби Mn(+7) виступав у ролі відновника, його ступінь окислення підвищилася б (згадайте визначення відновника!), але це неможливо, оскільки вона і так має максимальне значення. Висновок: Mn(+7) може бути лише окислювачем.

З тієї ж причини ТІЛЬКИ ОКИСЛЮВАЛЬНІ властивості можуть виявляти S(+6), N(+5), Cr(+6), V(+5), Pb(+4) і т. д. Погляньте на положення цих елементів у періодичній системі і переконайтеся у цьому самі.

І ще питання: "Чи може Se(-2) виступати у хімічних реакціях у ролі окислювача?"

І знову негативна відповідь. Ви, мабуть, уже здогадалися, в чому справа. Селен знаходиться в VI групі, його нижчий ступінь окислення дорівнює -2. Se(-2) неспроможна ПРИДБАТИ електрони, т. е., може бути окислювачем. Якщо Se(-2) бере участь у ОВР, то тільки в ролі ВІДНОВЛЮВАЧА.

З аналогічної причини ТІЛЬКИ ВІДНОВНИКОМ може бути N(-3), P(-3), S(-2), Te(-2), I(-1), Br(-1) і т.д.

Остаточний висновок: елемент, що у нижчої ступеня окислення, може у ОВР лише у ролі відновника, а елемент із вищим ступенем окислення - лише ролі окислювача.

"А що, якщо елемент має проміжний ступінь окиснення?" - Запитайте ви. Ну тоді можливо і його окислення, і його відновлення. Наприклад, сірка реакції з киснем окислюється, а реакції з натрієм - відновлюється.

Напевно, логічно припустити, кожен елемент найвищою мірою окислення буде вираженим окислювачем, а нижчою - сильним відновником. У більшості випадків це справді так. Наприклад, всі сполуки Mn(+7), Cr(+6), N(+5) можна віднести до сильних окислювачів. Але, наприклад, P(+5) та С(+4) відновлюються насилу. А вже змусити Ca(+2) або Na(+1) виступити в ролі окислювача практично неможливо, хоча формально кажучи, +2 і +1 - це теж вищі ступені окислення.

Навпаки, багато сполук хлору (+1) є потужними окислювачами, хоча ступінь окислення +1 у разі далека від вищої.

F(-1) і Cl(-1) - погані повстанці, а їх аналоги (Br(-1) і I(-1)) - хороші. Кисень у нижчому ступені окислення (-2) мало виявляє відновлювальні властивості, а Te(-2) - потужний відновник.

Ми бачимо, що все не так очевидно, як хотілося б. У ряді випадків здатність до окислення - відновлення можна легко передбачити, в інших випадках - потрібно просто запам'ятати, що речовина Х - це, скажімо, хороший окислювач.

Здається, ми нарешті дісталися списку типових окислювачів і відновників. Хотілося б, щоб ви не просто "визубрили" ці формули (хоча і це буде непогано!), але й змогли б пояснити, чому та чи інша речовина потрапила до відповідного списку.

Типові окислювачі

Прості речовини - неметали: F2, O2, O3, Cl2, Br2.
Концентрована сірчана кислота (H 2 SO 4), азотна кислота (HNO 3) у будь-якій концентрації, хлорноватиста кислота (HClO), хлорна кислота (HClO 4).
Перманганат калію та манганат калію (KMnO 4 та K 2 MnO 4), хромати та біхромати (K 2 CrO 4 та K 2 Cr 2 O 7), вісмутати (напр., NaBiO 3).
Оксиди хрому (VI), вісмуту (V), свинцю (IV), марганцю (IV).
Гіпохлорити (NaClO), хлорати (NaClO 3) та перхлорати (NaClO 4); нітрати (KNO 3).
Пероксиди, надпероксиди, озоніди, органічні перекису, пероксокислоти, решта речовин, що містять угруповання -O-O- (напр., пероксид водню - H 2 O 2 , пероксид натрію - Na 2 O 2 , надпероксид калію - KO 2).
Іони металів, розташованих у правій частині ряду напруги: Au 3+ , Ag + .

Типові відновники

Прості речовини - метали: лужні та лужноземельні, Mg, Al, Zn, Sn.
Прості речовини - неметали: H 2 C.
Гіриди металів: LiH, CaH 2 , алюмогідрид літію (LiAlH 4), боргідрид натрію (NaBH 4).
Гіриди деяких неметалів: HI, HBr, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te, PH 3 , силани та борани.
Йодиди, броміди, сульфіди, селеніди, фосфіди, нітриди, карбіди, нітрити, гіпофосфіти, сульфіти.
Чадний газ (CO).

Хотілося б наголосити на кількох моментах:

Я не ставив собі за мету перерахувати всі окислювачі та відновники. Це неможливо, та й не потрібно.
Одна і та ж речовина може виступати в одному процесі в ролі окислювача, а в іншому – у ролі в-теля.
Ніхто не може гарантувати, що в екзаменаційній задачі C1 вам обов'язково зустрінеться одна з цих речовин, але ймовірність цього дуже висока.
Важливо не механічне запам'ятовування формул, а РОЗУМІННЯ. Спробуйте перевірити себе: випишіть упереміш речовини з двох списків, а потім спробуйте самостійно розділити їх на типові окислювачі та відновники. Керуйтеся тими міркуваннями, які ми обговорювали на початку цієї статті.

А тепер невелика контрольна робота. Я запропоную вам кілька неповних рівнянь, а ви спробуєте знайти окислювач та відновник. Дописувати праві частини рівнянь поки що не обов'язково.

Приклад 12. Визначте окислювач та відновник в ОВР:

HNO 3 + Zn = ...

CrO 3 + C 3 H 6 + H 2 SO 4 = ...

Na 2 SO 3 + Na 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = ...

O 3 + Fe(OH) 2 + H 2 O = ...

CaH 2 + F 2 = ...

KMnO 4 + KNO 2 + KOH = ...

H 2 O 2 + K 2 S + KOH = ...

Думаю, ви впоралися з цим завданням легко. Якщо виникли проблеми, прочитайте ще раз початок цієї статті, попрацюйте над списком типових окислювачів.

"Все це чудово! - Вигукне нетерплячий читач. - Але де ж обіцяні завдання С1 з неповними рівняннями? Так, у прикладі 12 ми змогли визначити окислювач і в-тель, але головне не в цьому. Головне - зуміти доповнити рівняння реакції, а хіба список окислювачів зможе нам у цьому допомогти?

Так, зможе, якщо розуміти, ЩО ВІДБУВАЄТЬСЯ з типовими окислювачами в різних умовах. Саме цим ми зараз і займемося.

Шостий крок: перетворення деяких окислювачів у різних середовищах "Доля" перманганатів, хроматів, азотної та сірчаної кислот

Отже, ми повинні не тільки вміти розпізнавати типові окислювачі, але й розуміти, на що перетворюються ці речовини під час ОВР. Очевидно, що без цього розуміння ми не зможемо правильно розв'язати задачу 30. Ситуація ускладнюється тим, що продукти взаємодії неможливо зазначити однозначно. Безглуздо запитувати: "На що перетвориться перманганат калію під час відновлення?" Все залежить від багатьох причин. У випадку KMnO 4 головна з них – це кислотність (pH) середовища. В принципі характер продуктів відновлення може залежати від:

використовуваного під час процесу відновника,
кислотності середовища,
концентрацій учасників реакції,
температури процесу.

Ми не будемо зараз говорити про вплив концентрації та температури (хоча допитливі юні хіміки можуть згадати, що, наприклад, хлор та бром по-різному взаємодіють з водним розчином лугу на холоді та при нагріванні). Зосередимося на рН середовища та силі відновника.

Інформацію, наведену нижче, слід легко запам'ятати. Не треба намагатися аналізувати причини, просто ЗАПАМ'ЯТАЙТЕ продукти реакцій. Запевняю вас, на ЄДІ з хімії це може стати вам у пригоді.

Продукти відновлення перманганату калію (KMnO 4) у різних середовищах

Приклад 13. Доповніть рівняння окисно-відновних реакцій:

KMnO 4 + H 2 SO 4 + K 2 SO 3 = ...
KMnO 4 + H 2 O + K 2 SO 3 = ...
KMnO 4 + KOH + K 2 SO 3 = ...

Рішення. Керуючись списком типових окислювачів та відновників, приходимо до висновку, що окислювачем у всіх цих реакціях є перманганат калію, а відновником – сульфіт калію.

H 2 SO 4 H 2 O і КОН визначають характер розчину. У першому випадку реакція йде в кислому середовищі, у другому - у нейтральному, у третьому - у лужному.

Висновок: у першому випадку перманганат буде відновлено до солі Mn(II), у другому – до діоксиду марганцю, у третьому – до манганату калію. Доповнимо рівняння реакцій:

KMnO 4 + H 2 SO 4 + K 2 SO 3 = MnSO 4 + ...
KMnO 4 + H 2 O + K 2 SO 3 = MnO 2 + ...
KMnO 4 + KOH + K 2 SO 3 = K 2 MnO 4 + ...

А на що перетвориться сульфіт калію? Ну, звичайно, в сульфат. Очевидно, що К у складі K 2 SO 3 окислювати далі просто нікуди, окислення кисню вкрай малоймовірно (хоча, в принципі, можливо), а ось S(+4) легко перетворюється на S(+6). Продукт окислення - K 2 SO 4 можна додати цю формулу в рівняння:

KMnO 4 + H 2 SO 4 + K 2 SO 3 = MnSO 4 + K 2 SO 4 + ...
KMnO 4 + H 2 O + K 2 SO 3 = MnO 2 + K 2 SO 4 + ...
KMnO 4 + KOH + K 2 SO 3 = K 2 MnO 4 + K 2 SO 4 + ...

Наші рівняння практично готові. Залишилося додати речовини, які безпосередньо не беруть участь у ОВР та розставити коефіцієнти. До речі, якщо розпочати з другого пункту, можливо, буде навіть простіше. Побудуємо, наприклад, електронний баланс для останньої реакції

Mn(+7) + 1e	=	Mn(+6)	(2)
S(+4) - 2e	=	S(+6)	(1)

Ставимо коефіцієнт 2 перед формулами KMnO 4 і K 2 MnO 4; перед формулами сульфіту і сульфату калію маємо на увазі коеф. 1:

2KMnO 4 + KOH + K 2 SO 3 = 2K 2 MnO 4 + K 2 SO 4 + ...

Праворуч бачимо 6 атомів калію, ліворуч - поки що лише 5. Треба виправляти положення; ставимо перед формулою КОН коефіцієнт 2:

2KMnO 4 + 2KOH + K 2 SO 3 = 2K 2 MnO 4 + K 2 SO 4 + ...

Останній штрих: у лівій частині бачимо атоми водню, праворуч їх немає. Очевидно, треба терміново знайти якусь речовину, яка містить водень у мірі окислення +1. Давайте візьмемо воду!

2KMnO 4 + 2KOH + K 2 SO 3 = 2K 2 MnO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

Перевіряємо ще раз рівняння. Так, все чудово!

"Цікаве кіно! - зауважить пильний юний хімік. - А чому це ви додали на останньому кроці саме воду? А якщо я захочу додати перекис водню або просто Н 2 або гідрид калію або Н 2 S? Ви додали воду, тому що її НЕОБХІДНО було додати або вам просто так захотілося?

Що ж, розбираймося. Ну, по-перше, додавати речовини до рівняння реакції за своїм бажанням ми, звичайно, не маємо права. Реакція відбувається саме так, як вона йде; як розпорядилася природа. Наші симпатії та антипатії не в змозі вплинути на перебіг процесу. Ми можемо спробувати змінити умови реакції (підвищити температуру, додати каталізатор, змінити тиск), але якщо умови реакції задані, її результат не може залежати від нашої волі. Отже, формула води у рівнянні останньої реакції - це моє бажання, а факт.

По-друге, ви можете спробувати зрівняти реакцію у випадках, коли замість води будуть присутні перелічені вами речовини. Запевняю вас: у жодному разі ви не зможете цього зробити.

По-третє, варіанти з H 2 O 2 , Н 2 , KH або Н 2 S просто неприйнятні в даному випадку з тих чи інших причин. Наприклад, у першому випадку змінюється ступінь окислення кисню, у другому і 3-му - водню, а ми домовилися, що ступінь окислення зміниться тільки у Mn і S. У четвертому випадку сірка взагалі виступила в ролі окислювача, а ми домовилися, що S - відновник. Крім того, гідрид калію навряд чи "виживе" у водному середовищі (а реакція, нагадаю, йде у водному розчині), а H 2 S (навіть якби ця речовина і утворилося) неминуче вступить у р-цію з КОН. Як бачите, знання хімії дозволяє нам відкинути ці в-ва.

"Але чому саме вода?" - Запитайте ви.

Так, тому, наприклад, що в цьому процесі (як і в багатьох інших) вода виступає як розчинник. Тому, наприклад, якщо ви проаналізуєте всі реакції, написані вами за 4 роки вивчення хімії, виявиться, що Н 2 O зустрічається майже половині рівнянь. Вода - взагалі досить "популярне" у хімії з'єднання.

Зрозумійте, я не стверджую, що кожного разу, коли в задачі 30 вам треба "кудись відправити водень" або "звідки взяти кисень", необхідно хапатися за воду. Але, напевно, це буде перша речовина, про яку слід подумати.

Схожа логіка використовується для рівнянь реакцій у кислому та нейтральному середовищах. У першому випадку необхідно додати до правої частини формулу води, у другому - гідроксиду калію:

KMnO 4 + H 2 SO 4 + K 2 SO 3 = MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O,
KMnO 4 + H 2 O + K 2 SO 3 = MnO 2 + K 2 SO 4 + KOH.

Розстановка коефіцієнтів у досвідчених молодих хіміків має викликати жодних труднощів. Остаточна відповідь:

2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 + 5K 2 SO 3 = 2MnSO 4 + 6K 2 SO 4 + 3H 2 O,
2KMnO 4 + H 2 O + 3K 2 SO 3 = 2MnO 2 + 3K 2 SO 4 + 2KOH.

У наступній частині ми поговоримо про продукти відновлення хроматів та біхроматів, про азотну та сірчану кислоти.

Окисно-відновні реакції

За правильне виконане завдання отримаєш 2 бали. На рішення приділяється приблизно 10-15 хвилин.

Для виконання завдання 30 з хімії необхідно:

знати що таке
вміти складати рівняння окисно-відновних реакцій

Завдання для тренування

Для виконання завдання використовуйте перелік речовин: перманганат калію, гідрокарбонат калію, сульфіт натрію, сульфат барію, гідроксид калію. Допустимо використання водних розчинів речовин.

З запропонованого переліку речовин виберіть речовини, між якими можлива окислювально-відновна реакція, та запишіть рівняння цієї реакції. Складіть електронний баланс, вкажіть окислювач та відновник.

Рішення

Використовуйте перелік речовин: оксид сірки (IV), хлорид калію, сульфат натрію, перманганат барію, гідроксид алюмінію. Допустимо використання водних розчинів.

Рішення
Використовуйте наступний перелік речовин: сульфід натрію, хлорид калію, сірчана кислота, перманганат калію, гідроксид літію. Допустимо використання водних розчинів.

З запропонованого переліку виберіть речовини, між якими можлива окислювально-відновна реакція. Запишіть рівняння цієї реакції. Складіть електронний баланс, вкажіть окислювач та відновник.

Рішення
Використовуйте перелік речовин: дихромат калію, хлорид літію, ортофосфат натрію, хлорид калію, сульфіт калію. Допустимо використання водних розчинів.

З запропонованого переліку виберіть речовини, між якими можлива окислювально-відновна реакція. Запишіть рівняння цієї реакції. Складіть електронний баланс, вкажіть окислювач та відновник.

Рішення
Використовуйте наступний список речовин: нітрат срібла, хлорид амонію, фосфін, ацетат рубідія, оксид цинку. Допустимо використання водних розчинів.

З запропонованого переліку виберіть речовини, між якими можлива окислювально-відновна реакція. Запишіть рівняння цієї реакції. Складіть електронний баланс, вкажіть окислювач та відновник.

Як розв'язувати задачі С1 (36) на ЄДІ з хімії. Частина I

Завдання N 36 на ЄДІ з хімії присвячене темі "Окислювально-відновлювальні реакції". Раніше завдання цього входило у варіант ЄДІ під номером С1.

Сенс завдання С1: необхідно розставити коефіцієнти рівняння реакції методом електронного балансу. Зазвичай за умови завдання дається лише ліва частина рівняння, учень повинен самостійно дописати праву частину.

Повне вирішення завдання оцінюється у 3 бали. Один бал дається за визначення окислювача та відновника, ще один – безпосередньо за побудову електронного балансу, останній – за правильну розстановку коефіцієнтів у рівнянні реакції.

На мій погляд, найскладніше у цьому процесі – це перший крок. Не всім вдається правильно передбачити результат реакції. Якщо ж продукти взаємодії вказані правильно, всі наступні етапи - це справа техніки.

Перший крок: згадуємо ступеня окиснення

Ми повинні почати з поняття ступеня окиснення елемента. Якщо ви ще не знайомі з цим терміном, зверніться до розділу "Ступінь окислення" у довіднику з хімії. Ви повинні навчитися впевнено визначати ступеня окислення всіх елементів у неорганічних сполуках і навіть найпростіших органічних речовин. Без 100%-ного розуміння цієї теми рухатися далі безглуздо.

Крок другий: окислювачі та відновники. Окисно-відновні реакції

Хочу нагадати, що всі хімічні реакції в природі можна поділити на два типи: окислювально - відновлювальні та окислення, що протікають без зміни ступенів.

У ході ОВР (саме таке скорочення ми будемо використовувати далі для окисно-відновних реакцій) деякі елементи змінюють свої ступені окислення.

Приклад 1. Розглянемо реакцію сірки із фтором:

S + 3F2 = SF6.

Розставте самостійно ступеня окиснення всіх елементів. Ми, що ступінь окислення сірки підвищується (від 0 до +6), а ступінь окислення фтору знижується (від 0 до -1). Висновок: S – відновник, F 2 – окислювач. У процесі сірка окислюється, а фтор - відновлюється.

Приклад 2. Обговоримо реакцію оксиду марганцю (IV) із соляною кислотою:

MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O.

У результаті реакції ступінь окислення марганцю знижується (від +4 до +2), а ступінь окислення хлору підвищується (від -1 до 0). Висновок: марганець (у складі MnO 2) – окислювач, хлор (у складі HCl – відновник). Хлор окислюється, марганець відновлюється.

Зверніть увагу: в останньому прикладі не всі атоми хлору змінили рівень окислення. Це ніяк не вплинуло на наші висновки.

Приклад 3. Термічне розкладання біхромату амонію:

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.

Ми бачимо, що і окислювач, і відновник перебувають у складі однієї "молекули": хром змінює ступінь окислення від +6 до +3 (тобто є окислювачем), а азот - від -3 до 0 (отже азот - відновник).

Приклад 4. Взаємодія діоксиду азоту з водним розчином лугу:

2NO 2 + 2NaOH = NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O.

Розставивши ступеня окислення (сподіваюся, ви робите це легко!), Виявляємо дивну картину: змінюється ступінь окислення лише одного елемента - азоту. Частина атомів N підвищують свій рівень окислення (від +4 до +5), частина - знижують (від +4 до +3). Насправді нічого дивного в цьому немає! У цьому процесі N(+4) є і окислювачем, і відновником.

Поговоримо трохи про класифікацію окисно-відновних реакцій. Нагадаю, що всі ОВР поділяються на три типи:

1) міжмолекулярні ОВР (окислювач та відновник перебувають у складі різних молекул);
2) внутрішньомолекулярні ОВР (окислювач та відновник знаходяться в одній молекулі);
3) реакції диспропорціонування (окислювач та відновник - це атоми одного елемента з однаковим початковим ступенем окислення у складі однієї молекули).

Думаю, що, спираючись на ці визначення, ви легко зрозумієте, що реакції з прикладів 1 і 2 відносяться до міжмолекулярних ОВР, розкладання біхромату амонію - приклад внутрішньомолекулярної ОВР, а взаємодія NO 2 з лугом - приклад реакції диспропорціонування.

Крок третій: починаємо освоювати метод електронного балансу

Щоб перевірити, наскільки добре ви засвоїли попередній матеріал, поставлю вам просте запитання: "Чи можна навести приклад реакції, в якій відбувається окислення, але немає відновлення, або, навпаки, є окислення, але немає відновлення?"

Правильна відповідь: "Ні, не можна!"

Справді, нехай у ході реакції ступінь окислення елемента Х підвищується. Це означає, що Х віддає електрони. Але ж кому? Адже електрони не можуть просто зникнути, зникнути без сліду! Є якийсь інший елемент Y, атоми якого прийматимуть ці електрони. Електрони мають негативний заряд, отже, рівень окислення Y буде знижуватися.

Висновок: якщо є відновник Х, обов'язково буде і окислювач Y! Більш того, число електронів, відданих одним елементом, буде точно дорівнює числу електронів, прийнятих іншим елементом.

Саме на цьому факті і ґрунтується метод електронного балансу, що використовується в задачі С1

Почнемо освоювати цей спосіб на прикладах.

Приклад 4

З + HNO 3 = CO 2 + NO 2 + H 2 O

шляхом електронного балансу.

Рішення. Почнемо з визначення ступенів окиснення (зробіть це самостійно!). Бачимо, що під час процесу два елементи змінюють ступеня окислення: З (від 0 до +4) і N (від +5 до +4).

Вочевидь, що вуглець є відновником (окислюється), а азот (+5) (у складі азотної кислоти) є окислювачем (відновлюється). До речі, якщо ви правильно визначили окислювач та в-тель, вам уже гарантовано 1 бал за завдання N 36!

Тепер починається найцікавіше. Напишемо т.з. напівреакції окислення та відновлення:

Атом вуглецю розлучається з 4 електронами, атом азоту - приймає 1 е. Число відданих електронів не дорівнює числу прийнятих. Це погано! Потрібно виправити ситуацію.

"Домножимо" першу напівреакцію на 1, а другу - на 4.

C(0) - 4e	=	C(+4)	(1)
N(+5) + 1e	=	N(+4)	(4)

Ось тепер все добре: на один атом вуглецю (що віддає 4 е) припадає 4 атоми азоту (кожен з яких приймає по одному е). Число відданих електронів дорівнює числу прийнятих!

Те, що ми зараз написали, власне, і називається електронним балансом. Якщо на реальному ЄДІ з хімії ви напишіть цей баланс правильно, то вам гарантовано ще 1 бал за завдання С1.

Останній етап: залишилося перенести отримані коефіцієнти рівняння реакції. Перед формулами З і СО 2 нічого не змінюємо (т.к. коефіцієнт 1 у рівнянні не ставиться), перед формулами HNO 3 і NO 2 ставимо четвірку (т.к. число атомів азоту в лівій та правій частинах рівняння має дорівнювати 4) :

+ 4HNO 3 = CO 2 + 4NO 2 + H 2 O.

Залишилося зробити останню перевірку: ми бачимо, що число атомів азоту однаково ліворуч і праворуч, те саме стосується атомів С, а ось з воднем і киснем поки що проблеми. Але все легко виправити: ставимо коефіцієнт 2 перед формулою Н 2 Про отримуємо остаточну відповідь:

+ 4HNO 3 = CO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O.

Ось і все! Завдання вирішене, коефіцієнти розставлені, а ми отримали ще один бал за правильне рівняння. Підсумок: 3 бали за ідеально вирішене завдання 1. З чим вас і вітаю!

Приклад 5. Розставте коефіцієнти рівняння реакції

NaI + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 S + I 2 + H 2 O

шляхом електронного балансу.

Рішення. Розставте самостійно ступеня окиснення всіх елементів. Бачимо, що в ході процесу два елементи змінюють ступеня окиснення: S (від +6 до -2) та I (від -1 до 0).

Сірка (+6) (у складі сірчаної кислоти) є окислювачем, а йод (-1) у складі NaI - відновником. У результаті реакції I(-1) окислюється, S(+6) - відновлюється.

Записуємо напівреакції окислення та відновлення:

Зверніть увагу на важливий момент: у молекулі йоду два атоми. У реакції неспроможна брати участь " половина " молекули, у відповідному рівнянні ми пишемо не I, саме I 2 .

"Домножимо" першу напівреакцію на 4, а другу - на 1.

2I(-1) - 2e	=	I 2 (0)	(4)
S(+6) + 8e	=	S(-2)	(1)

Баланс побудований, на 8 відданих електронів припадає 8 прийнятих.

Переносимо коефіцієнти рівняння реакції. Перед формулою I 2 ставимо 4, перед формулою H 2 S - маємо на увазі коефіцієнт 1 - це, думаю, очевидно.

NaI + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 S + 4I 2 + H 2 O

А ось далі можуть виникнути запитання. По-перше, неправильно ставитиме четвірку перед формулою NaI. Адже вже у самій напівреакції окислення перед символом I стоїть коефіцієнт 2. Отже, у ліву частину рівняння слід записати не 4, а 8!

8NaI + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 S + 4I 2 + H 2 O

По-друге, часто у такій ситуації випускники ставлять коефіцієнт 1 перед формулою сірчаної кислоти. Розмірковують так: "У напівреакції відновлення знайдено коефіцієнт 1, цей коефіцієнт відноситься до S, отже, перед формулою сірчаної кислоти має стояти одиниця".

Ці міркування помилкові! Не всі атоми сірки змінювали ступінь окислення, частина їх (у складі Na 2 SO 4) зберегла ступінь окислення +6. Ці атоми не враховані в електронному балансі та коефіцієнт 1 не має до них жодного відношення.

Проте все це не завадить нам довести рішення до кінця. Важливо лише розуміти, що в подальших міркуваннях ми спираємося вже не на електронний баланс, а просто на здоровий глузд. Отже, нагадую, що коефіцієнти перед H 2 S, NaI та I 2 "заморожені", їх міняти не можна. А ось решта - можна і потрібно.

У лівій частині рівняння знаходиться 8 атомів натрію (у складі NaI), у правій - поки всього 2 атоми. Ставимо перед формулою сульфату натрію коефіцієнт 4:

8NaI + H 2 SO 4 = 4Na 2 SO 4 + H 2 S + 4I 2 + H 2 O.

Тільки тепер можна зрівняти кількість атомів S. Справа їх 5 шт, отже, перед формулою сірчаної кислоти потрібно поставити коефіцієнт 5:

8NaI + 5H 2 SO 4 = 4Na 2 SO 4 + H 2 S + 4I 2 + H 2 O.

Остання проблема: водень та кисень. Ну, думаю, ви й самі здогадалися, що не вистачає коефіцієнта 4 перед формулою води у правій частині:

8NaI + 5H 2 SO 4 = 4Na 2 SO 4 + H 2 S + 4I 2 + 4H 2 O.

Ще раз ретельно все перевіряємо. Так, все вірно! Завдання вирішене, ми отримали свої законні 3 бали.

Отже, у прикладах 4 та 5 ми докладно обговорили алгоритм розв'язання задачі C1. У вашому вирішенні реального екзаменаційного завдання обов'язково повинні бути присутніми наступні моменти:

1) ступеня окиснення ВСІХ елементів;
2) вказівку на окислювач та відновник;
3) схема електронного балансу;
4) остаточне рівняння реакції з коефіцієнтами.

Кілька коментарів щодо алгоритму.

1. Повинні бути зазначені ступені окислення всіх елементів у лівій та правій частинах рівняння. Усіх, а не лише окислювача та відновника!

2. Окислювач та відновник повинні бути позначені чітко та ясно: елемент Х (+...) у складі... є окислювачем, відновлюється; елемент Y(...) у складі... є відновником, окислюється. Напис дрібним начерком "бл. в-ся" під формулою сірчаної кислоти не всі зможуть розшифрувати як "сірка (+6) у складі сірчаної кислоти - окислювач, що відновлюється".

Не шкодуйте букв! Ви ж не оголошення в газету даєте: "Сд. кімн. з нд. уд."

3. Схема електронного балансу – це просто схема: дві напівреакції та відповідні коефіцієнти.

4. Детальні пояснення, як саме ви розставляли коефіцієнти рівняння, на ЄДІ нікому не потрібні. Потрібно лише, щоб усі цифри були вірні, а сам запис зроблений розбірливим почерком. Обов'язково кілька разів перевірте себе!

І ще раз щодо оцінювання завдання С1 на ЄДІ з хімії:

1) визначення окислювача (окислювачів) та відновника (відновників) – 1 бал;
2) схема електронного балансу з вірними коефіцієнтами – 1 бал;
3) основне рівняння реакції з усіма коефіцієнтами – 1 бал.

Підсумок: 3 бали за повне розв'язання задачі N 36.

Я впевнений, що ви зрозуміли, у чому полягає ідея методу електронного балансу. Зрозуміли в основних рисах, як будується рішення прикладу С1. В принципі, все не так уже й складно!

На жаль, на реальному ЄДІ з хімії виникає така проблема: саме рівняння реакції дається в повному обсязі. Т. е., ліва частина рівняння присутня, а в правій або взагалі немає нічого або зазначена формула однієї речовини. Ви повинні будете самі, спираючись на свої знання, доповнити рівняння, а потім починати розстановку коефіцієнтів.

Це може бути дуже складним. Універсальних рецептів написання рівнянь немає. У наступній частині ми обговоримо це питання докладніше та розглянемо складніші приклади.