Презентация Окислительно восстановительные реакции

• 1 слайд

  
  Окислительно-восстановительные
  реакции
  
  Учитель химии МБОУ СОШ №14 г Рязань
  Веретенникова И.И.
  
  

• 2 слайд

  Окислительно-восстановительными называют реакции протекающие с изменением степеней окисления элементов, входящих в состав реагирующих веществ.
  Именно окислительно-восстановительные реакции лежат в основе жизнедеятельности организма, с ними связаны процессы дыхания и обмена веществ в живых организмах, фотосинтез в растениях, их используют для получение металлов, кислот, солей и других ценных продуктов. Реакции электролиза и коррозии также относятся к окислительно-восстановительным. Наконец, эти реакции лежат в основе работы гальванических элементов, аккумуляторами топливных элементов, превращающих химическую энергию в электрическую.
  
  

• 3 слайд

  Важнейшими химическими терминами этой темы являются:
  окисление,
  восстановление,
  окислитель,
  восстановитель,
  степень окисления,
  электронный баланс.
  
  

• 4 слайд

  Окисление, с точки зрения элёктронной теории, — процесс отдачи электронов атомами, молекулами или ионами, например:
  
  При окислении степень окисления элемента повышается.
  

• 5 слайд

  Восстановление — процесс присоединения электронов атомами, молекулами или ионами:
  При восстановлении степень окисления элемента понижается.
  

• 6 слайд

  Восстановитель — элемент, отдающий электроны (или вещество, содержащее такой элемент). Восстановитель в ходе реакции окисляется.
  Окислитель — элемент, принимающий электроны (или вещество, содержащее такой элемент). Окислитель в ходе реакции восстанавливается.
  Степень окисления — это условный заряд, который возник бы на атоме в соединении в предположении, что все связи в соединении — ионные (т.е. все связывающие электронные пары полностью смещены к более электроотрицательному атому). Степени окисления могут быть как отрицательными (минимальная -4), так и положительными (максимальная +8).
  
  

• 7 слайд

  Помните:
  Для данного элемента максимально возможная положительная степень окисления, как правило равна номеру группы в Периодической системе Д.И. Менделеева.
  Так, для азота и фосфора наивысшая степень окисления равна +5 (элементы V группы), для углерода и свинца +4 (элементы IV группы).
  Степень окисления атома, входящего в состав простого вещества, равна 0.
  Сумма всех степеней окисления равна заряду частицы (нулю для молекулы или заряду данного иона).
  
  

• 8 слайд

  Типичные восстановители и окислители
  К типичным окислителям относятся:
  галогены,
  кислород О2,
  озон О3,
  пероксиды Н2О2,
  производные элементов в высшей или достаточно высокой степени окисления (например, КМnО4, К2Сr2О7, HNO3, РЬО4),
  кислородные соединения галогенов (Cl2O).
  
  

• 9 слайд

  Типичные восстановители и окислители
  
  К типичным восстановителям могут быть отнесены:
  простые вещества — металлы (наиболее сильные восстановители из них — щелочные и щелочноземельные);
  некоторые простые вещества — неметаллы (например, водород и углерод);
  производные элементов в низших или невысоких степенях окисления (например, H2S, SO2, СО, СН4, HI, NH3, Н3РО3, SnCl2, FeCl2);
  многие органические соединения (углеводороды, альдегиды, спирты, муравьиная и щавелевая кислоты, глюкоза).
  
  

• 10 слайд

  Типичные восстановители и окислители
  Очевидно, что элемент в высшей степени окисления может проявлять только окислительные свойства, в то время как элемент в низшей степени окисления —только восстановительные.
  Производные в промежуточной степени окисления могут быть как окислителями, так и восстановителями, например:
  
  
  
  Видно, что в первой реакции железо (III) восстанавливается до железа (II), в то время как во второй — окисляется до железа (VI).
  
  
  

• 11 слайд

  Классификация окислительно-восстановительных реакций
  
  Реакции межмолекулярного окисления-восстановления. В подобных реакциях восстановитель и окислитель — разные химические элементы, входящие в состав разных реагентов, например:
  

• 12 слайд

  Классификация окислительно-восстановительных реакций
  Реакции диспропорционирования.
  Так называются реакции, в которых и окислитель, и восстановитель — один и тот же химический элемент, входящий в состав одного вещества:
  
  Здесь бром в степени окисления 0 является и окислителем (понижая степень окисления до -1), и восстановителем (повышая степень окисления до +5).
  Недаром раньше подобные реакции называли реакциями самоокисления-самовосстановления.
  
  

• 13 слайд

  Классификация окислительно-восстановительных реакций
  Реакции сопропорционирования.
  Реакции сопропорционирования являются обратными по отношению к реакциям диспропорционирования и являются частным случаем реакций межмолекулярного окисления-восстановления. Примером такой реакции может быть взаимодействие иодоводорода и йодноватой кислоты:
  
  

• 14 слайд

  Классификация окислительно-восстановительных реакций
  Реакции внутримолекулярного окисления и восстановления.
  В этих реакциях окислитель и восстановитель — разные химические элементы, но входящие в состав одного вещества, например:
  
  

• 15 слайд

  Алгоритм написания окислительно-восстановительных реакций методом полуреакций
  
  Найти окислитель и восстановитель.
  Определить, какие ионы реально существуют.
  Записать полуреакции окисления и восстановления.
  Сбалансировать число атомов в каждой, добавляя Н+ или Н2О – в кислой среде,   ОН- или Н2О – в щелочной среде.
  Уравнять количество электронов (зарядов).
  Суммировать полуреакции в полное электронно-ионное уравнение (электроны сокращаются).
  Записать уравнение в молекулярном виде с коэффициентами.
  
  

• 16 слайд

  «Избыток» атомов кислорода в левой части уравнения связывается либо в воду (кислая среда), либо в гидроксогруппы (нейтральная или щелочная).
  «Недостаток» же атомов кислорода, напротив, возмещается из воды (кислая или нейтральная) и из удвоенного числа гидроксогрупп (щелочная среда).
  
  

• 17 слайд

  Присоединение атомов кислорода к восстановителю в процессе окисления
  

• 18 слайд

  Связывание атомов кислорода окислителя в процессе восстановления
  

• 19 слайд

  Влияние среды на изменение степеней окисления атомов химических элементов
  

• 20 слайд

  Влияние среды на изменение степеней окисления атомов химических элементов
  

• 21 слайд

  Влияние среды на изменение степеней окисления атомов химических элементов
  

• 22 слайд

  Влияние среды на изменение степеней окисления атомов химических элементов
  

• 23 слайд

  Ионно-электронный метод (полуреакций)
  Достоинства метода
  В нем применяются не гипотетические ионы, а реально существующие ( не Mn7+, а MnO4-) и вещества C6H12O6; CO2;
  Видна роль среды как активного участника всего процесса
  Не нужно знать все получающиеся вещества, они появляются при его выводе.
  При использовании этого метода нет необходимости определять степени окисления атомов отдельных элементов, что особенно важно в случае ОВР, протекающих с участием органических соединений, для которых подчас очень сложно сделать это.
  Этот метод дает не только сведения о числе электронов, участвующих в каждой полуреакции, но и о том, как изменяется среда.
  Сокращенные ионные уравнения лучше передают смысл протекающих процессов и позволяют делать определенные предположения о строении продуктов реакции.
  
  

• 24 слайд

  Метод полуреакций в неорганической химии
  

• 25 слайд

  … + KMnO4+ H2SO4 = Fe2(SO4)3 + … + K2SO4 + …
  Очевидно, что в этом уравнении кислая среда, значит MnO4- переходит в Mn2+. Ион железа Fe2+ может прейти только в Fe3+
  
  2 MnO4- + 8H+ +5e = Mn2+ + 4 H2O
  ок-ль
  5 2Fe2+ - 2e = 2Fe3+
  вост-ль
  
  2 MnO4- + 16H+ + 10 Fe2+ = 2 Mn2+ + 8 H2O + 10 Fe2+ + 10 Fe3+
  
  10 FeSO4 + 2KMnO4+ 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 +
  2MnSO4+ K2SO4 + 8H2O
  

• 26 слайд

  … + KCrO2 + … = K2CrO4 + KBr + …
  
  Очевидно, что в этом уравнении щелочная среда, так как CrO2- переходит в CrO42-. Бром Br20 может прейти только в ион Br-
  
  CrO2- + 4OH- -3e = CrO42- + 2H2O
  ок-ль
  Br20 + 2e = 2Br-
  вост-ль
  
  2 CrO2- + 8OH- + 3 Br20 = 2CrO42 + 4H2O + 6Br-
  
  3 Br2+ 2KCrO2 + 8KOH = 2K2CrO4 + 4KBr + 4H2O
  
  

• 27 слайд

  KMnO4 + K2SO3 + … = MnO2 + … + …
  Из уравнения виден переход MnO4 – в MnO2, значит среда нейтральная, очевиден переход SO32- в SO4 2-
  
  2 MnO4- + 2Н2О + 3е = MnO2 + 4ОН-
  ок-ль
  3 SO32- + Н2О -2е = SO4 2- + 2Н+
  вост-ль
  1
  2 MnO4-MnO4- + 3SO32- + 7Н2О = 2 MnO2 +
  3 SO4 2- + 8 ОН- + 6Н+
  6 Н2О + 2 ОН- 2KMnO4 + 3K2SO3 + Н2О = 2MnO2 + 3K2SO4+ 2КОН
  
  
  
  

• 28 слайд

  
  
  
  
  Метод полуреакций в органической химии
  

• 29 слайд

  Для нейтрального соединения сумма степеней окисления всех
  атомов равна нулю:
  
  -4 + -2 + - -4 + + +4 - - + + 0 -2
  С Н4 С Н3 Сl С Н3 Li C Cl4 С2 Н2 Н2 С О
  
  -3 + - + -2 + -3 + - + +3 -2
  С Н3 С Н2 О Н С Н3 С Н2 N О2
  
  
  
  
  
  

• 30 слайд

  Органические соединения, молекулы которых содержат несколько атомов
  углерода, как правило находятся в разной степени окисления:
  Н
  Ι
  Н─С-4─Н
  Ι
  Н
  -3
  СН3 Н
  -3 Ι0 Ι -3
  СН3─ С ─ С─Н
  -3 Ι Ι
  СН3 Н
  Н
  Ι -2
  Н ─ С ─ ОН
  Ι
  Н
  

• 31 слайд

  Окисление алкенов
  
  CH2=CH2 t˚C, H2SO4, KMnO4→ HO-C=O → H2O + CO2
                                                    │
                                                    OH
   
  R1-CH=CH-R2 t˚C, H2SO4, KMnO4→ R1-COOH + R2-COOH
   
  R1-C=CH-R2 t˚C, H2SO4, KMnO4→ R1-C=O + R2-COOH
       │                                              │
       R2                                             R2  
   
  R1-C=CH2 t˚C, H2SO4, KMnO4→ R1-C=O + H2O + CO2      
  
       │                                          │
       R2                                         R2  
   
  

• 32 слайд

  Окисление алкинов
  
  1) В кислой среде:
  H-C≡C-H KMnO4, H2SO4→ HOOC-COOH (щавелевая кислота)
   
  2) В кислой среде:
  R1-C≡C-R2 KMnO4, H2SO4→ R1-COOH + R2-COOH (смесь карбоновых кислот)
   
  3) В нейтральной или щелочной среде:
  R1-C≡C-R2 KMnO4, H2O/(OH)→ R1-COOK + R2-COOK (смесь солей карбоновых кислот)
  

• 33 слайд

  Окисление аренов
  1) В кислой среде:
  С6H5-CH2-R KMnO4, H2SO4→ С6H5-COOH бензойная кислота+ CO2↑
   
  2) В нейтральной или щелочной среде:
  С6H5-CH2-R KMnO4, H2O/(OH)→ С6H5-COOK + CO2↑
   
  3) Окисление гомологов бензола перманганатом калия или бихроматом калия при нагревании:
  С6H5-CH2-R KMnO4, H2SO4, t˚C→ С6H5-COOHбензойная кислота+ R-COOH
   
  4) Окисление кумола кислородом в присутствии катализатора (кумольный способ получения фенола):
  C6H5CH(CH3)2 O2, H2SO4→ C6H5-OH фенол + CH3-CO-CH3 ацетон
  

• 34 слайд

  КМnO4
  С6Н12О6 → CO2
  С6Н12О6+КМnO4 +H2SO4 →CO2 +MnSO4 +K2SO4+H2O
  
  У углерода в методе полуреакций нет необходимости определить степень окисления
  
  5 С6Н12О6 + 13H2O -24е = 6СО2 + 7H2O + 24Н+
  24 MnO4- + 8H+ +5e = Mn2+ + 4 H2O
  72
  5 С6Н12О6 + 65 H2O + 24 MnO4- + 192H+ = 30СО2+120 Н+ + 24 Mn2+ + 66 131 H2O
  5 С6Н12О6+ 24КМnO4 + 36H2SO4 →30CO2 + 24MnSO4 +12K2SO4+66H2O
  

• 35 слайд

  КМnO4
  С6Н5СН3 → Х
  Очевидно, что в этой реакции получается бензойная кислота
  С6Н5СН3+КМnO4+H2SO4=С6Н5СООН+MnSO4+K2SO4+H2O
  
  6 MnO4- + 8H+ +5e = Mn2+ + 4 H2O
  5 С7Н8 + 2H2O -6е = С7Н602 + 6Н+
  
  18
  6 MnO4- + 48H+ + 5 С7Н8 +10H2O = 6 Mn2+ + 24 H2O + 5 С7Н602 + 30Н+ 14
  
  
  5С6Н5СН3+6КМnO4+9H2SO4=5С6Н5СООН+6MnSO4
  +3K2SO4 + 14H2O
  
  

• 36 слайд

  Закончить составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронно-ионных полуреакций:
  1. Cl2 + SO2 + H2O  H2SO4 + ...
  2. H2O2 + KMnO4 + H2SO4  O2 + ...
  3. I2 + K2SnO2 + KOH  K2SnO3 + ...
  4. KI + KMnO4 + H2SO4  I2 + ...
  5. H2S + HNO3(конц)  H2SO4 + ...
  6. FeSO4 + KMnO4 + KOH  Fe(OH)3 + ...
  

• 37 слайд

  Используемая литература.
  
  О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова; Химия 11. М.: Дрофа, 2006.
  
  О.С.Габриелян и другие. Готовимся к единому
  государственному экзамену. Химия. М.: Дрофа, 2003.
  
  Федеральный центр тестирования. ЕГЭ 2008.
  Экзаменационные материалы для подготовки к ЕГЭ
  по химии. М.: 2007.
  
  В.В.Сорокин, Э.Г.Злотников. Тесты по химии.
  Проверь свои знания. М.: «Просвещение» 2003.
  
  Научно- методический журнал Химия в школе; рубрика
  Готовим учащихся к ЕГЭ ; №1 2007 стр. 47-51,
  №3 2007 стр.30-39
  
  

• 38 слайд

  Володина, М.А, Решетникова, Л.П., Кузяков, Ю.А., Мастрюков, В.С., Чуранов, С.С. Пособие по химии. М.: Изд-во Московского университета, 1978
  Новошинский, И.И. Химия. 10 кл.: Учеб. для общеобразоват. Учреждений /И.И. Новошинский, Н.С. Новошинская. – М.: ООО «Издательство Оникс»:ООО «Издательство «Мтр и образование», 2005 – 352 с.: ил.
  Прошлецов, А.Н., Рунов, Н.Н. Справочник по химии для поступающих в ВУЗы. Ярославль: Изд-во ЯГПУ, 2006
  Химия. Медико-биологическое значение и применение в медицине металлов и их соединений. Ярославль, ЯГМА, 1998
  Хомченко, Г.П. Химия для поступающих в ВУЗы.: Учебное пособие. – 2- изд.,испр.- М.: Высшая школа, 1994Н.Б. Сухоржевская.
  Применение метода полуреакций в органической химии..//Приложение к газете «Первое сентября», Химия.№20,1996г.
  Г.М. Чернобельская, И.Н. Чертков Химия, «Учебная литература для медицинских училищ». М.: Медицина, 1986г.