Урок "Валентность и степень окисления химических элементов" (11 класс)

• 1 слайд

  Валентность и степень окисления химических элементов.
  Подготовка к ЕГЭ.
  
  Бирюкова Светлана Евгеньевна
  учитель химии,
  МОУ «Лицей № 12»
  г. Железногорск, Курская область
  
  
  

• 2 слайд

  
  Вопрос 3.
  Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов.
  

• 3 слайд

  
  1. Электроотрицательность (ЭО) – способность атомов химического элемента оттягивать к себе общие электронные пары, участвующие в образовании химической связи.
  Для элементов главных подгрупп электроотрицательность:
  1) в периоде увеличивается слева направо
  2) в группе увеличивается снизу вверх, т.е.
  чем меньше радиус атома, тем он сильнее способен оттягивать общие электроны, тем больше его электроотрицательность.
  
  Фтор – самый активный неметалл и имеет
  самую большую электроотрицательность.
  

• 4 слайд

  
  Задание. Расположите элементы сера, фосфор, калий, хлор в порядке уменьшения электроотрицательности.
  
  

• 5 слайд

  
  Задание1. Расположите элементы сера, фосфор, калий, хлор в порядке уменьшения электроотрицательности.
  Решение.
  1) Определяем положение элементов в Периодической системе.
  Сера S находится в 3-м периоде, VI группе главной подгруппе
  Фосфор P находится в 3-м периоде, V группе главной подгруппе
  Калий K находится в 4-м периоде, I группе главной подгруппе
  Хлор Cl находится в 3-м периоде, VII группе главной подгруппе.
  

• 6 слайд

  
  Электроотрицательность по периоду увеличивается слева направо, по группе – снизу вверх.
  Сера, фосфор, хлор находятся в одном периоде (3-ем периоде).
  Вывод: электроотрицательность уменьшается в порядке Cl → S → P
  электроотрицательность калия меньше, чем натрия.
  

• 7 слайд

  Ответ: электроотрицательность уменьшается в последовательности:
  Cl → S → P → K
  
  Задание 1. Расположите элементы: сера, фосфор, калий, хлор в порядке уменьшения их электроотрицательности.
  

• 8 слайд

  Задание 2. Расположите элементы: селен, кислород, мышьяк, сера, хлор в порядке увеличения их электроотрицательности.
  Решение.
  1) Определяем положение элементов в Периодической системе.
  Селен Sе находится в 4-м периоде, VI группе главной подгруппе
  Кислород О находится во 2-м периоде, VI группе главной подгруппе
  Мышьяк As находится в 4-м периоде, V группе главной подгруппе
  Сера S находится в 3-м периоде, VI группе главной подгруппе
  Хлор Cl находится в 3-м периоде, VII группе главной подгруппе.
  

• 9 слайд

  
  Электроотрицательность по периоду увеличивается слева направо, по группе – снизу вверх.
  Мышьяк и селен находятся в одном периоде (4-ом периоде).
  Сера и хлор находятся в 3-ем периоде.
  Кислород находится во 2-м периоде.
  
  

• 10 слайд

  Вывод: электроотрицательность увеличивается в порядке: As → S е→ S → Cl → О
  
  Задание 2. Расположите элементы: селен, кислород, мышьяк, сера, хлор в порядке увеличения их электроотрицательности.
  

• 11 слайд

  
  Степень окисления - условный заряд атома в соединении, вычисленный исходя из предположения, что все связи – ионные, то есть
  электронные пары полностью смещены в сторону атома с большей электроотрицательностью.
  

• 12 слайд

  Правила для определения степени окисления.
  Степень окисления
  
  
  Положительная
  Отрицательная
  Нулевая
  

• 13 слайд

  Степень окисления простых веществ и свободных атомов всегда равна нулю (0):
  0
  О2
  0
  Cl2
  
  0
  Fe
  
  

• 14 слайд

  У атома кислорода (О) степень окисления в соединениях равна -2, кроме соединений со фтором (+2)
  +2 -1
  ОF2, -1
  и в пероксидах (-1) Н2О2
  
  
  
  
  
  
  
  
  Степень окисления фтора (F) в соединениях всегда равна -1
  

• 15 слайд

  У металлов степень окисления всегда положительная и равна номеру группы (для металлов главных подгрупп).
  1) У металлов I группы С.О.= +1
  2) У металлов II группы С.О.= +2
  3) У металлов III группы С.О.= +3
  

• 16 слайд

  Высшая степень окисления элемента (положительная) равна наибольшему числу электронов, которые атом может отдать при образовании химических связей. Высшая степень окисления для элементов главных подгрупп равна номеру группы.
  
  +5 -2 +4 -2 +6 -2
  P2O5; СO2; SO3
  Исключения – фтор и кислород.
  Фтор - высшая степень окисления равна 0 (F2), положительных степеней окисления не имеет).
  Кислород – высшая степень окисления +2 (OF2 ),
  

• 17 слайд

  Низшая степень окисления элемента (отрицательная) равна числу электронов, которые атом может принять для перехода в состояние с завершённым внешним энергетическим уровнем.
  Низшая степень окисления для элементов главных подгрупп равна (номер группы – 8)
  
  . -3 +1 -4 +1 +1 -2
  PH3; СН4; Н2S
  
  
  

• 18 слайд

  У атома водорода степень окисления равна +1
  +1 -2
  Н2О,
  Кроме соединений с металлами (-1):
  +1 -1
  NaH
  
  
  
  

• 19 слайд

  +1 -2
  Na2O
  +3 -1
  AlCl3
  +2 -1
  BaH2
  
  
  
  Суммарная степень окисления в молекуле всегда равна 0
  

• 20 слайд

  Алгебраическая сумма степеней окисления химических элементов в соединении равна 0.
  

• 21 слайд

• 22 слайд

  Например:
  Определить степень окисления хрома в дихромате калия
  +1 x -2
  K2 Cr2 O7
  1). Составляем следующее управление, в котором неизвестную степень окисления хрома обозначаем x (а т.к. в соединении K2 Cr2 O7 – два атома хрома, то x · 2):
  (+1) · 2 + x · 2 + (-2) · = 0
  2). Решаем это уравнение
  (+1) · 2 + x · 2 + (-2) · 7 = 0
  2 + 2x – 14 = 0
  x = 6
  3). Следовательно, степень окисления хрома в этом соединении равна +6:
  +1 +6 -2
  K2 Cr2 O7
  Для самоконтроля правильности нахождения степени окисления нужно подсчитать общую сумму положительных и отрицательных степеней окисления. Если оно равно 0, то формула составлена правильно:
  +1 +6 -2
  K2 Cr2 O7
  (+1) · 2 + (+6) · 2 + (-2) · 7 = 0
  

• 23 слайд

  
  В ионе сумма степеней окисления всех элементов равна заряду иона
  
  
  
  2-
  [Cr2O7]
  

• 24 слайд

  
  В ионе сумма степеней окисления всех элементов равна заряду иона
  
  x -2 2-
  [Cr2O7 ]
  
  
  2x + 7(–2) = –2
  x = +6
  
  
  
  
  
  +6 -2 2-
  [Cr2O7 ]
  

• 25 слайд

  Составление химических формул бинарных соединений
  по степени окисления
  

• 26 слайд

  
  Задание № 3 (из ЕГЭ)
  Пример 1.
  Имеется ряд химических элементов:
  1) C 2) S 3) Cl 4) Se 5) O
  Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, у которых высшая степень окисления равна +6
  
  

• 27 слайд

  
  Решение.
  Определяем положение элементов в Периодической системе
  1) Углерод C находится во 2-м периоде, IV группе главной подгруппе
  2) Сера S находится в 3-м периоде, VI группе главной подгруппе
  3) Хлор Cl находится в 3-м периоде, VII группе главной подгруппе.
  4) Селен Se находится в 4-м периоде, VI группе главной подгруппе
  5) Кислород O находится во 2-м периоде, VI группе главной подгруппе.
  Задание № 3 (из ЕГЭ)
  Пример 1.
  Имеется ряд химических элементов:
  1) C 2) S 3) Cl 4) Se 5) O
  Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, у которых высшая степень окисления равна +6
  

• 28 слайд

  
  
  1) Высшая степень окисления для элементов главных подгрупп равна номеру группы, исключения – фтор и кислород.
  Вывод : степень окисления +6 имеют сера (2) и селен (4).
  
  Ответ: 2, 4
  Пример 1.
  Имеется ряд химических элементов:
  1) C 2) S 3) Cl 4) Se 5) O
  Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, у которых высшая степень окисления равна +6
  Задание № 3 (из ЕГЭ)
  

• 29 слайд

  Пример 2.
  Имеется ряд химических элементов:
  
  1) K 2) Sr 3) Cl 4) Fe 5) Zn
  Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые могут проявлять разные степени окисления в соединениях.
  
  Задание № 3 (из ЕГЭ)
  Непостоянную степень окисления могут проявлять элементы:
  1) Неметаллы;
  2) Металлы побочных подгрупп, исключение: Ag (+1); Zn (+2).
  
  Следовательно это: 3) Cl и 4) Fe
  

• 30 слайд

  Электроны, принимающие участие в образовании химических связей называют валентными.
  Валентные электроны располагаются на внешнем уровне (для главных подгрупп) + предвнешнем d-подуровне (для побочных подгрупп)
  

• 31 слайд

  Количество электронных пар, которое может образовать атом с другими атомами, зависит, в первую очередь, от числа его неспаренных электронов. Например, в атоме углерода в основном состоянии находится два неспаренных электрона – на 2р-орбиталях. По числу неспаренных электронов определяем , что атом углерода может проявлять валентность, равную II.
  

• 32 слайд

  В возбужденном состоянии в атоме углерода распариваются 2s-электроны, один из которых переходит на свободную 2р-орбиталь. Четыре неспаренных электрона могут участвовать в образовании четырех ковалентных связей. Возбужденное состояние атома принято обозначать «звездочкой». Атом углерода в возбужденном состоянии проявляет валентность IV.
  

• 33 слайд

  2p
  2s
  H
  N
  H
  H
  1s
  1s
  1s
  аммиак NH3
  Валентность определяется числом неспаренных электронов в атоме
  Азот может образовать три общие электронные пары с тремя другими электронами, например атомов водорода. С образованием молекулы аммиака NH3
  

• 34 слайд

  2p
  2s
  N
  H
  H
  H
  H+
  1s
  1s
  1s
  1s
  Образование связи происходит за счет пары электронов атома-донора и вакантной орбитали атома-акцептора. Образование 4-й ковалентная связь в ионе аммония NH4+
  Донорно-акцепторный механизм.
  Пара электронов на 2s-орбитали тоже может участвовать в образовании связи, но по другому механизму, образуя четвертую связь.
  Распаривание 2s-электронов в атоме азота невозможно, т. к. на втором электронном слое нет d-подуровня. Поэтому высшая валентность азота равна IV
  

• 35 слайд

  Электронная конфигурация S – 3s23p4
  В нормальном состоянии
  * S
  S
  + E
  

• 36 слайд

  + E
  * S
  * S
  *
  3p
  3s
  3d
  3d
  3p
  3s
  Электронная конфигурация S – 3s23p 33d1
  В первом возбужденном состоянии *
  Электронная конфигурация S – 3s13p 33d2
  Во втором возбужденном состоянии **
  + E
  

• 37 слайд

  
  
  Валентные возможности атомов определяются:
  
  
  1) числом неспаренных электронов в основном и возбужденном состояниях;
  
  2) наличием свободных АО;
  
  3) наличием неподеленных электронных пар на внешнем энергетическом уровне атома.
  

• 38 слайд

  Сравним понятия «степень окисления» и «валентность», а точнее, разграничим их.
  Даже если абсолютные значения степени окисления и валентности совпадают, их нельзя отождествлять.
  Валентность, характеризующая число химических связей может не иметь знака
  Валентность не может равняться нулю (по определению)
  Валентность не может быть дробным числом
  Валентность имеет определённый предел применения.
  Степень окисления имеет знак
  Степень окисления элемента может быть равна нулю
  Степень окисления может быть дробным числом
  Степень окисления атомов химических элементов можно определять в любых веществах
  
  

• 39 слайд

  Задание (из ЕГЭ)
  Имеется ряд химических элементов:
  1) C 2) Fe 3) Sn 4) Pb 5) Сr
  Определите, у атомов каких из указанных в ряду элементов валентные электроны находятся на s и d – подуровнях.
  

• 40 слайд

• 41 слайд

  +50Sn)2)8)18)18)4
  
  1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p2.
  +82Pb)2)8)18)32)18)4
  Ответ: 2) Fe и 5) Сr