Разработка урока "Окислительно - восстановительные реакции"

• 1 слайд

  ОКИСЛИТЕЛЬНО - ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ
  

• 2 слайд

  Определение
  Степень окисления – это условный заряд атома химического элемента в соединении, вычисленный на основе предположения, что все соединения состоят только из ионов. Степень окисления может быть положительной, отрицательной или равняться нулю, что зависит от природы соответствующих соединений.
  

• 3 слайд

  Правила определения степени окисления:
  Одни элементы имеют постоянные степени окисления, другие — переменные.
  Например, к элементам с постоянной положительной степенью окисления относят щелочные металлы: Li+1, Na+1, K+1, Rb+1, Cs+1, Fr+1, следующие элементы II группы периодической системы: Ве+2, Mg+2, Ca+2, Sr+2, Ва+2, Ra+2, Zn+2, а также элемент III А группы - А1+3 и некоторые другие. Металлы в соединениях всегда имеют положительную степень окисления.
  Из неметаллов постоянную отрицательную степень окисления (-1) имеет F.
  В простых веществах, образованных атомами металлов или неметаллов, степени окисления элементов равны нулю, например: Na°, Al°, Fe°, Н20, О20, F20, Cl20, Br20.
  Для водорода характерны степени окисления: +1 (Н20), -1 (NaH).
  Для кислорода характерны степени окисления: -2 (Н20), -1 (Н2О2), +2 (OF2).
  Следует помнить, что в целом молекула электронейтральна, поэтому в любой молекуле алгебраическая сумма степеней окисления равна нулю, а в сложном ионе – заряду иона.
  

• 4 слайд

  Определите степень окисления х/э:
  O2
  Cl2O7
  K2MnO4
  Ca(NO3)2
  Na2Cr2O7
  Са(НСО3)2
  (NH4)2Cr2O7
  

• 5 слайд

  ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ
  Окислительно-восстановительными
  называют реакции, которые сопровождаются изменением степеней окисления химических элементов, входящих в состав реагентов.
   
  
  

• 6 слайд

  ПРОЦЕСС ОКИСЛЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ
  Восстановлением называют процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом, который сопровождается понижением степени окисления. 
  
  Окислением называют процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом, который сопровождается повышением степени окисления. 
  
  

• 7 слайд

  Окислитель и восстановитель
   
  Окислителем называют реагент, который принимает электроны в ходе окислительно-восстановительной реакции. 
  
  Восстановителем называют реагент, который отдает электроны в ходе окислительно-восстановительной реакции.
  

• 8 слайд

• 9 слайд

  В предложенных схемах укажите число отданных/принятых электронов, укажите процесс (окисление/восстановление) и укажите окислитель/восстановитель.
  

• 10 слайд

  Составление окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса
  Метод основан на сравнении степеней окисления атомов в исходных веществах и продуктах реакции и на балансировании числа электронов, смещаемых от восстановителя к окислителю.
  Метод применяют для составления уравнений реакций, протекающих в любых фазах. В этом универсальность и удобство метода.
  Недостаток метода — при выражении сущности реакций, протекающих в растворах, не отражается существование реальных частиц.
  
  
  

• 11 слайд

  Расставьте коэффициенты в схеме уравнения химической реакции МЭБ:
  
  
  
  MnO2 + H2SO4 → MnSO4 + O2 + H2O
  

• 12 слайд

  Правила определения функции соединения в окислительно-восстановительных реакциях.
  
  1. Если элемент проявляет в соединении высшую степень окисления, то это соединение может быть окислителем.
  2. Если элемент проявляет в соединении низшую степени окисления, то это соединение может быть восстановителем.
  3. Если элемент проявляет в соединении промежуточную степень окисления, то это соединение может быть как воcстановителем, так и окислителем.
  Задание:
  Предскажите функции веществ в окислительно-восстановительных реакциях:
   
  
  

• 13 слайд

  Важнейшие окислители и восстановители:
  

• 14 слайд

  Влияние некоторых факторов на характер протекания реакции
  Степень окисления элемента в продуктах реакции зависит от условия проведения этой реакции:
  
  от силы окислителя и восстановителя
  от концентрации окислителя и восстановителя
  от характера среды (кислотности раствора)
  от температуры
  
  

• 15 слайд

  Влияние среды на изменение степеней окисления атомов химических элементов
  

• 16 слайд

  Влияние среды на изменение степеней окисления атомов химических элементов
  

• 17 слайд

  Влияние среды на изменение степеней окисления атомов химических элементов
  

• 18 слайд

  Влияние среды на изменение степеней окисления атомов химических элементов
  

• 19 слайд

  
  
  
  KMnO4 + Na2SO 3 + H2O
  
  
  
  
  
  Допишите продукты реакции, расставьте коэффициенты МЭБ:
  

• 20 слайд

  Домашнее задание:
  Учебник стр. 155-158,теория в тетради;
  Закончите уравнения реакций и расставьте в них коэффициенты МЭБ:
  Ag + HNO3 (конц.) → AgNO3 + NO2 + H2O
  KBr + KMnO4 + H2SO4 →
  Сообщение «Практическое значение ОВР».
  

• 21 слайд

  Классификация ОВР
  ОВР
  
  
  реакции межмолекулярного окисления-восстановления
  реакции внутримолекулярного окисления-восстановления,
  реакции диспропорционирования, дисмутации или самоокисления-самовосстановления
  
   
  

• 22 слайд

  Межмолекулярные реакции:
  
  Частицы- доноры электронов (восстановители) и частицы- акцепторы электронов (окислители) – находятся в разных веществах.
  К этому типу относится большинство ОВР.
  
  

• 23 слайд

  Внутримолекулярные реакции
  Донор электронов - восстановитель и акцептор электронов – окислитель – находятся в одном и том же веществе.
  
  

• 24 слайд

  Реакции дисмутации, или диспропорционирования, или самоокисления-самовосстановления
  Атомы одного и того же элемента в веществе выполняют одновременно функции и доноров электронов (восстановителей) и акцепторов электронов (окислителей).
  Эти реакции возможны для веществ, содержащих атомы химических элементов в промежуточной степени окисления.
  
  

Тема урока: Окислительно-восстановительные реакции.  11 класс

Цель урока: Обобщить, систематизировать и расширить знания учащихся об окислительно-восстановительных реакциях, важнейших окислителях и продуктах их восстановления, используя дифференцированный подход в обучении.

Задачи:

Обучающие:

1.     Закрепить умение определять степени окисления элементов, окислитель и восстановитель, расставлять коэффициенты методом электронного баланса.

2.     Совершенствовать умение определять окислительно-восстановительные свойства веществ, прогнозировать продукты реакций в зависимости от активности металлов, концентрации кислот и реакции среды раствора.

3.     Выработать умение составлять уравнения химических реакций, протекающих в различных средах на примере соединений марганца.

4.     Показать разнообразие и значение ОВР в природе и повседневной жизни.

5.     Продолжить подготовку к ЕГЭ по химии.

Воспитательные:

ü актуализировать личностный смысл учащихся к изучению данной темы и обеспечить дальнейшее развитие рефлексивных умений учащихся.

Развивающие:

ü содействовать развитию у учащихся таких мыслительных операций как анализ, сопоставление, обобщение, прогнозирование; создать условия для развития коммуникативных способностей учащихся, самостоятельности в овладении знаниями.

Ход урока

Вступительное слово учителя: Здравствуйте. Я напоминаю, что мы с вами находимся на этапе изучения большого блока тем "Химические реакции".

Сегодня мы с вами поподробнее поговорим об ОВР. Окислительно-восстановительные реакции принадлежат к числу наиболее распространенных химических реакций и имеют огромное значение в теории и практике. Важнейшие процессы на планете связаны именно с этим типом химических реакций. Человечество давно пользовалось ОВР, вначале не понимая их сущности. Лишь к началу XX века была создана электронная теория окислительно – восстановительных процессов. На уроке предстоит вспомнить основные теоретические основы темы ОВР, метод электронного баланса, мы будем составлять уравнения химических реакций, протекающих в растворах, и выясним,  от чего зависят продукты таких реакций (в этом вопросе нам предстоит углубить наши познания).

Для вас тема ОВР не нова, она проходит красной нитью через весь курс химии. Поэтому предлагаю повторить некоторые понятия и умения по данной теме.

На ваших столах лежат маршрутные листы с заданиями, которые вы будете выполнять по ходу урока, а так же необходимый справочный материал. В конце урока маршрутные листы сдаются и оцениваются.

Первый вопрос: «Что такое степень окисления?». Без этого понятия и умения расставлять степени окисления химических элементов не возможно рассмотрение данной темы.

/Степень окисления – это условный заряд атома химического элемента в соединении, вычисленный на основе предположения, что все соединения состоят только из ионов. Степень окисления может быть положительной, отрицательной или равняться нулю, что зависит от природы соответствующих соединений./

Одни элементы имеют постоянные степени окисления, другие — переменные.

Например, к элементам с постоянной положительной степенью окисления относят щелочные металлы: Li⁺¹, Na⁺¹, K⁺¹, Rb⁺¹, Cs⁺¹, Fr⁺¹, следующие элементы II группы периодической системы: Ве⁺², Mg⁺², Ca⁺², Sr⁺², Ва⁺², Ra⁺², Zn⁺², а также элемент III А группы - А1⁺³ и некоторые другие. Металлы в соединениях всегда имеют положительную степень окисления.

Из неметаллов постоянную отрицательную степень окисления (-1) имеет F.

В простых веществах, образованных атомами металлов или неметаллов, степени окисления элементов равны нулю, например: Na°, Al°, Fe°, Н₂⁰, О₂⁰, F₂⁰, Cl₂⁰, Br₂⁰.

Для водорода характерны степени окисления: +1 (Н₂0), -1 (NaH).

Для кислорода характерны степени окисления: -2 (Н₂0), -1 (Н₂О₂), +2 (OF₂).

Следует помнить, что в целом молекула электронейтральна, поэтому в любой молекуле алгебраическая сумма степеней окисления равна нулю, а в сложном ионе – заряду иона.

Например, рассчитаем степень окисления хрома в дихромате калия K₂Cr₂O₇.

1.     Степень окисления калия +1, кислорода -2.

2.     Подсчитаем число отрицательных зарядов: 7 • (-2) = -14

3.     Число положительных зарядов должно быть + 14. На калий приходится два положительных заряда, следовательно, на хром – 12.

4.     Так как в формуле два атома хрома, 12 делим на два: 12 : 2 = 6.

5.     + 6 – это степень окисления хрома.

Проверка: алгебраическая сумма положительных и отрицательных степеней окисления элементов равна нулю, молекула электронейтральна.

Самостоятельная работа № 1 по маршрутному листу заданий:

Пользуясь приведенными сведениями, рассчитайте степени окисления элементов в соединениях:

MnO₂, H₂SO₄,  KMnO_4, (NH₄)₃PO_4, Ва(НСО₃)_2.

Mn₂O₇, H₂SO₃, KClO_3, Mg(H₂PO₄)₂ (NH₄)₂SO₄.

Что же представляют собой окислительно – восстановительные реакции с точки зрения понятия «степень окисления химических элементов»?

1.     Окислительно - восстановительные реакции – это такие реакции, при которых происходит переход электронов от одних атомов, молекул или ионов к другим.

2.     Окисление – это процесс отдачи электронов, степень окисления при этом повышается.

3.     Восстановление – это процесс присоединения электронов, степень окисления при этом понижается.

4.     Атомы, молекулы или ионы, отдающие электроны, окисляются; являются восстановителями.
Атомы, ионы или молекулы, принимающие электроны, восстанавливаются; являются окислителями.

5.     Окисление всегда сопровождается восстановлением, восстановление связано с окислением.

6.     Окислительно – восстановительные реакции – единство двух противоположных процессов: окисления и восстановления.

Самостоятельная работа № 2 по маршрутному листу заданий:

В предложенных схемах укажите число отданных/принятых электронов, укажите процесс (окисление/восстановление) и укажите окислитель/восстановитель.

2H+1 ------ H20 Fe0 ------- Fe+2 Mn+7 ------- Mn+2 S-2 -------- S+6 N+5 --------- N-3

2O-2 ------ O20 Fe+3 ------- Fe0 Mn+7 ------- Mn+6 S+6 -------- S-2 N-3 --------- N+2

После того, как мы вспомнили основные понятия и навыки вопроса ОВР, давайте непосредственно к ним перейдём. Вы знаете, что коэффициенты в уравнениях ОВР мы находим при помощи МЭБ:

•      Метод основан на сравнении степеней окисления атомов в исходных веществах и продуктах реакции и на балансировании числа электронов, смещаемых от восстановителя к окислителю.

•      Метод применяют для составления уравнений реакций, протекающих в любых фазах. В этом универсальность и удобство метода.

•      Недостаток метода — при выражении сущности реакций, протекающих в растворах, не отражается существование реальных частиц.

Давайте выполним задание: методом электронного баланса найдите и поставьте коэффициенты в следующей схеме окислительно –восстановительной реакции:

MnO₂ + H₂SO₄ → MnSO₄ + O₂ + H₂O (2MnO₂ + 2H₂SO₄ → 2MnSO₄ + O₂ +2H₂O)

Однако научиться находить коэффициенты в ОВР еще не значит уметь их составлять. Нужно знать поведение веществ в ОВР, предусматривать ход реакций, определять состав образующихся продуктов в зависимости от условий реакции.

Давайте рассмотрим правила определения функции соединения в окислительно-восстановительных реакциях.

Реакции окисления – восстановления могут протекать в различных средах. В зависимости от среды может изменяться характер протекания реакции между одними и теми же веществами: среда влияет на изменение степеней окисления атомов.

Рассматривается влияние среды на изменение степеней окисления реагентов и состав продуктов реакции на примере соединений хрома, марганца и пероксида водорода.

Выполняется задание. Допишите продукты реакции, расставьте коэффициенты МЭБ:

KMnO4 + K2SO3 + H2O  →

Самостоятельная работа № 3 по маршрутному листу заданий: МЭБ найдите и поставьте коэффициенты в следующей схеме окислительно –восстановительной реакции:

MnO₂ + O₂ + KOH = K₂MnO₄ + H₂O

MnO₂ + HCI = MnCI₂ + CI₂ + H₂O  

Самостоятельная работа № 3* по маршрутному листу заданий: Допишите продукты реакции, расставьте коэффициенты МЭБ:

KMnO4 + K2SO 3 + H2SO4 –

KMnO4 + K2SO3  + КOH →

Подведение итогов.

Оценки за работу по маршрутным листам заданий я сообщу на следующий урок. А сейчас, подводя итог урока, давайте скажем, какие моменты темы «ОВР» мы сегодня с вами обобщили и систематизировали, а какие моменты рассмотрели углублённо.

Значение окислительно – восстановительных реакций

В рамках одного урока невозможно рассмотреть все многообразие окислительно-восстановительных реакций. Мы продолжим знакомство с ними на занятии элективного курса: посмотрим классификацию ОВР. Но их значение в химии, технологии, повседневной жизни человека трудно переоценить.

Ученик: Окислительно-восстановительные реакции лежат в основе получения металлов и сплавов, водорода и галогенов, щелочей и лекарственных препаратов.

С окислительно – восстановительными реакциями связано функционирование биологических мембран, многие природные процессы: обмен веществ, брожение, дыхание, фотосинтез. Без понимания сущности и механизмов протекания окислительно-восстановительных реакций невозможно представить работу химических источников тока (аккумуляторов и батареек), получение защитных покрытий, виртуозную обработку металлических поверхностей изделий.

Для целей отбеливания и дезинфекции пользуются окислительными свойствами таких наиболее известных средств, как пероксид водорода, перманганат калия, хлор и хлорная, или белильная, известь.

Хлор как сильный окислитель используют для стерилизации чистой воды и обеззараживания сточных вод.

Маршрутный лист заданий.

1 вариант.

I. Повторение и обобщение изученного ранее материала

Самостоятельная работа № 1. Рассчитайте степени окисления элементов в соединениях: MnO₂, H₂SO₄,  KMnO_4, (NH₄)₃PO_4, Ва(НСО₃)_2.

Самостоятельная работа № 2. В предложенных схемах укажите число отданных/принятых электронов, укажите процесс (окисление/восстановление) и укажите окислитель/восстановитель:

2H⁺¹ ------ H2⁰

Fe⁰ ------- Fe⁺²

Mn⁺⁷ ------- Mn⁺²

S^-2 -------- S⁺⁶

N⁺⁵ --------- N^-3

Самостоятельная работа № 3. Используя МЭБ,  расставьте коэффициенты в схеме:

MnO₂ + O₂ + KOH = K₂MnO₄ + H₂O

II. Углубление и расширение знаний:

Самостоятельная работа № 3*.

Допишите продукты реакции, расставьте коэффициенты МЭБ:

KMnO₄ + K₂SO ₃ + H₂SO₄ –

Маршрутный лист заданий.

2 вариант.

I. Повторение и обобщение изученного ранее материала

Самостоятельная работа № 1. Пользуясь приведенными сведениями, рассчитайте степени окисления элементов в соединениях: Mn₂O₇, H₂SO₃, KClO_3, Mg(H₂PO₄)₂ (NH₄)₂SO₄.

Самостоятельная работа № 2. В предложенных схемах укажите число отданных/принятых электронов, укажите процесс (окисление/восстановление) и укажите окислитель/восстановитель:

2O^-2 ------ O₂⁰

Fe⁺³ ------- Fe⁰

Mn⁺⁷ ------- Mn⁺⁶

S⁺⁶ -------- S^-2

N^-3 --------- N⁺²

Самостоятельная работа № 3. Используя МЭБ,  расставьте коэффициенты в схеме:

MnO₂ + HCI = MnCI₂ + CI₂ + H₂O

II. Углубление и расширение знаний:

Самостоятельная работа № 3*.

Допишите продукты реакции, расставьте коэффициенты МЭБ:

KMnO₄ + K₂SO₃  + КOH →

ПРИЛОЖЕНИЕ