Методическая разработка по химии по теме "Окислительно-восстановительные реакции"

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение московской области «профессиональный КОЛЛЕДЖ «московия»

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»

Вариант I	Вариант II	Вариант III	Вариант IV	Вариант V
1.  H2 → 2H+ 2.  S0  →  S-2 3. Cu+2  → Cu0 4. N+3   →  N+5 5. Sn+4 →  Sn+2	1. N+5  →  N+3 2. Cl2  → 2Cl- 3. Cs0 → Cs+1 4. O2  → 2O2- 5. Fe+2 → Fe+3	1. Mg +2  → Mg0 2. Cu0     → Cu+2 3. Cr+6→ Cr+3 4. Se0  →  Se-2 5. Na+ →   Na0	1.Al +3  → Al0 2. S+4  →  S+6 3. Ni0  →  Ni+2 4. Mn+7 → Mn+4 5. Ni+3   →  Ni+2	1. S+4  →  S-2 2.Cr0 → Cr+3 3.Cu+2  → Cu0 4. F02 → 2F- 5. C+4 → C+2
Вариант VI	Вариант VII	Вариант VIII	Вариант IX	Вариант X
1. Al+3 → Al0 2. N+4   →  N+5 3. K0  → K+1 4. Mn+7→Mn+2 5. C+2 → C+4	1. Mn+7 → Mn+2 2. Li0  → Li+1 3. N-3   →  N+5    4.  C-4 → C+4 5. S-2  →  S+4	1. O2 → 2O2- 2. Cа0 → Cа+2 3. Cr+6→ Cr+3 4.  Ni+3 →   Ni0 5. Mo+3 → Mo0	1. Al +3→ Al0 2.Si0  →  Si+4 3. N-3  →  N+4 4. C-4 → C+4 5. 2Cl- →  Cl2	1. Cu+2 → Cu0 2.W+3 → W0 3. C0 → C+4 4. S0  →  S-2 5. Si-4  →  Si+4

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»

Вариант I	Вариант II	Вариант III	Вариант IV	Вариант V
1.  H2 + O2 → 2.  S + H2 →  3. Cu +HCl  → 4. NO2  +O2 →  5. SnCl 2+ Fe →	1. Na + H2O  →  2. NaBr  +  Cl2 → 3.Cu + HNO3 (к) → 4. SO2 + O2    → 5. Fe + CuSO4  →	1. Mg + N2 → 2.Cu + HNO3(к)  →   3. Cr + O2   → 4. S  + Al   →                             5. NaCl+ F2  →	1.Al  + Cr2O3 → 2. H2S + O2 →  3. Ni + CuCl2 →  4. Fe + HCl  → 5. Na2S + O2 →	1. S + O2 → 2.CH4 + O2→ 3.Al + Fe2O3 t→ 4. F2 +HBr → 5. Co + HCl →
Вариант VI	Вариант VII	Вариант VIII	Вариант IX	Вариант X
1.Al + H2SO4 (к) →                    2. NH3 + O2 Kt→                          3. KBr + Cl2 → 4. Mn2O3  + Al →                5. C2H4 + O2 →	1. Cu +H2O  →                2. Li  + HNO3(р)  →             3. NH3 + O2   →                    4. KClO3 + S→ 5. P + HNO3 →	1. SO2  + H2S  →                                  2. Cа  + H2O →                         3. Ag NO3  →                             4. Fe + H2O + O2→                          5. Al + HCl →	1. N2 + Mg →                           2.CO2 +Mg  →  3. Na +H2  →  4. HCl +KMnO4 →                      5.Fe + Cl2  →	1. CuSO4 +Zn → 2.W2O3 +Al → 3. C  +NO  → 4. Zn +HNO3 (к)  →  5. SO2 + H2S →

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.

Вариант 1		Вариант 2
Номер вопроса	Верный ответ	Номер вопроса	Верный ответ
1	4	1	3
2	1	2	3
3	4	3	2
4	2	4	3
5	3	5	1
6	4	6	3
7	3	7	1
8	2	8	3
9		9
10	3	10	1

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)

Количество баллов	Оценка
0 -  4	2 (неудовлетворительно)
5 -6	3 (удовлетворительно)
7 -8	4 (хорошо)
9 - 10	5 (отлично)

                             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.