Готовимся к ЕГЭ Окислительно- восстановительные реакции

Готовимся к ЕГЭ Окислительно- восстановительные реакции

Окислительно- восстановительные реакции (ОВР) - – химические реакции, в которых происходит изменение степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ.

Степень окисления n Степень окисления атомов Mgº, Cl 2º, O 2º элементов простых веществ равна нулю +1 -1 n Степень окисления водорода в HCl, H 2 O, Na. H соединениях +1, кроме гидридов n Степень окисления кислорода в -2 -1 +2 соединениях -2, кроме пероксидов H 2 O, Н 2 О 2, OF 2 и соединений с фтором +1 +6 -2 n Сумма всех степеней окисления H 2 SO 4 атомов в соединении равна нулю 2(+1)+6+4(-2)=0 n Сумма всех степеней окисления +6 -2 атомов в ионе равна значению SO 4 заряда иона 6+4(-2)=-2

Распознавание уравнений ОВР n Запишите значения степеней окисления атомов всех элементов в уравнении реакции n Определите изменяется ли степень окисления атомов элементов. +2 -2 +1 -1 +2 -1 +1 -2 Pb. O + 2 HCl → Pb. Cl 2 + H 2 O Степень окисления не изменяется => реакция не окислительно- восстановительная +4 -2 +1 -1 +2 -1 0 +1 -2 Pb. O 2 + 2 HCl → Pb. Cl 2 + 2 H 2 O Степень окисления изменяется => реакция окислительно- восстановительная

Распознавание окислителя и восстановителя +4 -2 +1 -2 0 SO 2 + 2 H 2 S → 3 S + 2 H 2 O +4 SO 2 4 окислитель 3 2 1 0 -1 -2 H 2 S восстановитель

Метод электронного баланса +4 -2 +1 -2 0 +4 -2 +1 -2 SO 2 + 2 H 2 S → 3 S + 2 H 2 O +4 0 +4 _ 0 0 S → S S +4 e → S 1 _ +4 → 0 взял e – восстановление +4 +(-4)=0 _ -2 0 -2 0 0 S → S S – 2 e → S 2 _ -2 → 0 отдал e – окисление -2 - (-2)=0

Влияние среды на характер протекания реакции + H 2+ Mn +7 H 2 O Mn +4 _ Mn. O 2↓ (Mn. O 4) - OH +6 Mn 2 - (Mn. O 4)

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции: Fe. SO 4+KMn. O 4+…→…+K 2 SO 4+K 2 Mn. O 4 n Степень окисления Mn изменяется от +7 до +6 в щелочной среде! n Fe. SO 4 окисляется в щелочной среде до Fe(OH)3 n Fe. SO 4+KMn. O 4+3 KOH→ Fe(OH)3 +K 2 SO 4+K 2 Mn. O 4 n Fe. SO 4 – восстановитель, KMn. O 4 – окислитель

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение pеакции: Zn+KMn. O 4+…→…+K 2 SO 4+Mn. SO 4 +Н 2 О n Степень окисления Mn изменяется от +7 до +2 в кислой среде! n Электронный баланс: Mn+7 + 5 e- → Mn+2 2 Zn 0 – 2 e- → Zn+2 5 n 5 Zn+2 KMn. O 4+8 H 2 SO 4→ 5 Zn. SO 4 + +K 2 SO 4+2 Mn. SO 4 +8 Н 2 О

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции: K 2 SO 3+KMn. O 4+…→…+Mn. O 2 +… n Степень окисления Mn изменяется от +7 до +4 в нейтральной среде! n Электронный баланс: Mn+7 + 3 e- → Mn+4 2 S+4 – 2 e- → S+6 3 3 K 2 SO 3+2 KMn. O 4+H 2 O→ 3 K 2 SO 4+2 Mn. O 2 +2 KОH

Влияние среды на характер протекания реакции + H 3+ Cr +6 H 2 O Cr Cr(OH)3↓ 2 - (Cr 2 O 7 ) - 2 - OH (Cr. O 4) [Cr(OH)6]3 -

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение pеакции: H 2 S+K 2 Cr 2 O 7+…→…+Cr 2(SO 4)3+…+H 2 O n Соли Cr(III) образуются в кислой среде! n Электронный баланс: 2 Cr+6 + 6 e- → 2 Cr+3 1 S-2 – 2 e- → S 0 3 3 H 2 S+K 2 Cr 2 O 7+4 H 2 SO 4 → 3 S ↓ +Cr 2(SO 4)3+K 2 SO 4+7 H 2 O

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение pеакции: H 2 S+K 2 Cr. O 4+…→…+Cr(OH)3 ↓ +KOH n Гидроксид хрома(III) образуется в нейтральной среде. n Электронный баланс: Cr+6 +3 e- →Cr+3 2 S-2 – 2 e- → S 0 3 3 H 2 S+2 K 2 Cr. O 4+2 H 2 O → 3 S↓ +2 Cr(OH)3 ↓ +4 KOH

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение pеакции: K 2 Cr. O 4+H 2 O 2+…→K 3[Cr(OH)6]+O 2↑+… n Комплексный анион [Cr(OH)6]3 - образуется в щелочной среде. n Электронный баланс: Cr+6 +3 e- →Cr+3 2 2 O-1 – 2 e- → O 2 3 2 K 2 Cr. O 4+3 H 2 O 2+2 KOH+2 H 2 O → 2 K 3[Cr(OH)6]+3 O 2↑ Т. к. в правой части уравнения в составе гидроксокомплекса содержится уже 6 атомов водорода, вода переносится в левую часть уравнения.

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение pеакции: Na. Cr. O 2+…+Na. OH→…+Na. Br +H 2 O n Соединения хрома(III) при окислении в щелочной среде образуют хроматы (Cr. O 42 -). Степень окисления хрома увеличивается от +3 до +6, следовательно Na. Cr. O 2 является восстановителем, а окислителем будет служить Br 2, степень окисления которого снижается от 0 до -1. n Электронный баланс: Cr+3 -3 e-→ Cr+6 2 Br 2+2 e-→ 2 Br- 3 n 2 Na. Cr. O 2+3 Br 2+8 Na. OH→ 2 Na 2 Cr. O 4+6 Na. Br +4 H 2 O

ОВР азотной кислоты

ОВР азотной кислоты 0 +5 +2 +1 4 Ca + 10 HNO 3(конц. ) → 4 Ca(NO 3)2 + N 2 O + 5 H 2 O 0 _ +2 Ca – 2 e → Ca 4 +5 _ +1 2 N + 8 e → 2 N 1 Ca – восстановитель HNO 3 – окислитель 0 +5 +2 +4 Cu + 4 HNO 3(конц. )→Cu(NO 3)2 +2 NO 2 + 2 H 2 O

ОВР азотной кислоты n S 0 + 6 HNO 3(конц) = H 2 S+6 O 4 + 6 NO 2 + 2 H 2 O n B 0 + 3 HNO 3 (конц)= H 3 B+3 O 3 + 3 NO 2 n 3 P 0 + 5 HNO 3 + 2 H 2 O = 5 NO + 3 H 3 P+5 O 4 n P 0 + 5 HNO 3 (конц) = 5 NO 2 + H 3 P+5 O 4+H 2 O

ОВР азотной кислоты +2 -1 +5 +3 +6 +4 Fe. S 2 + 18 HNO 3(конц. )→Fe(NO 3)3+2 H 2 SO 4+15 NO 2+7 H 2 O +2 _ +3 Fe – 1 e → Fe _ – 15 e 1 -1 _ +6 2 S – 14 e → 2 S +5 _ +4 N + e → N 15 Fe. S 2 – восстановитель HNO 3 – окислитель

ОВР с участием органических соединений Окисление алкенов в нейтральной среде: C 2 H 4 + 2 KMn. O 4 + 2 H 2 O→ CH 2 OH–CH 2 OH + 2 Mn. O 2 + 2 KOH Окисление алкенов в кислой среде: CH 3 CH=CH 2 +2 KMn. O 4 +3 H 2 SO 4 →CH 3 COOH +CO 2 +2 Mn. SO 4 +K 2 SO 4 +4 H 2 O Окисление алкенов в щелочной среде: CH 3 CH=CH 2 + 10 KMn. O 4 + 13 KOH→ CH 3 COOK + K 2 CO 3 + 8 H 2 O + 10 K 2 Mn. O 4

Окисление алкинов в нейтральной среде: 3 CH≡CH +8 KMn. O 4→ 3 KOOC – COOK +8 Mn. O 2 +2 КОН +2 Н 2 О 2 C-1 – 8 e- → 2 C+3 3 Mn+7 +3 e- →Mn+4 8 в кислой среде: 5 CH≡CH +8 KMn. O 4 +12 H 2 SO 4 → 5 HOOC– COOH +8 Mn. SO 4 +4 К 2 SO 4 +12 Н 2 О CH≡CH + 2 KMn. O 4 +3 H 2 SO 4 =2 CO 2 + 2 Mn. SO 4 + 4 H O + K SO

Окисление гомологов бензола H O ↓-3 +3 H → C ← H C | O – H +7 +2 5 + 6 KMn. O 4 + 9 H 2 SO 4 → 5 + 6 Mn. SO 4 + 3 K 2 SO 4 +4 H 2 O восстано- окисли- среда витель -3 _ +3 С – 6 e → C 5 +7 _ +2 Mn + 5 e → Mn 6

Окисление гомологов бензола n Обратите внимание, что только α-углеродные атомы (непосредственно связанные с бензольным кольцом) окисляются до карбоксильных групп, остальные атомы углерода – до углекислого газа. 5 C 6 H 5 -CH 2 CH 3 + 12 KMn. O 4+18 H 2 SO 4→ → 5 С 6 Н 5 СООН+CO 2+12 Mn. SO 4 +6 K 2 SO 4 +28 H 2 O C-2 -5 e- →C+3 5 C-3 -7 e- →C+4 Mn+7 +5 e-→Mn+2 12

Окисление стирола В нейтральной среде: 3 C 6 H 5 -CH =CH 2+2 KMn. O 4+ H 2 O→ 3 C 6 H 5 -CH(OH) -CH 2(OH)+2 Mn. O 2+2 KOH В кислой среде: C 6 H 5 -CH=CH 2 +2 KMn. O 4+3 H 2 SO 4→ С 6 Н 5 СООН+CO 2+2 Mn. SO 4 +K 2 SO 4 +H 2 O

Окисление спиртов 3 C 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 = 3 CHO + K 2 SO 4 + Cr 2(SO 4)3 + 7 H 2 O 3 СН 2(ОН) – СН 2(ОН) + 8 КMn. O 4→ 3 KOOC – COOK +8 Mn. O 2 +2 КОН +8 Н 2 О 5 СН 2(ОН) – СН 2(ОН) + 8 КMn. O 4 -+12 H 2 SO 4→ → 5 HOOC – COOH +8 Mn. SO 4 +4 К 2 SO 4 +22 Н 2 О

Окисление альдегидов 3 CH=O + 2 KMn. O 4 = CH 3 COOH + + 2 CH 3 COOK + 2 Mn. O 2 + H 2 O 3 CH=O + K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 = = 3 CH 3 COOH + Cr 2(SO 4)3 + 7 H 2 O 3 СН 2 О + 2 K 2 Cr 2 O 7 + 8 H 2 SO 4 = = 3 CO 2 +2 K 2 SO 4 + 2 Cr 2(SO 4)3 + 11 H 2 O

Окисление карбоновых кислот n НСООН + Hg. Cl 2 =CO 2 + Hg + 2 HCl n HCOOH+ Cl 2 = CO 2 +2 HCl n HOOC-COOH+ Cl 2 =2 CO 2 +2 HCl

Список источников и литературы n 1. Ахлебинин А. К. , Нифантьев Э. Е. , Анфилов К. Л. Органическая химия. Решение качественных задач. – М. : Айрис-пресс, 2006 n 2. Габриелян О. С. Химия: пособие для школьников старших классов и поступающих в вузы. – М. : Дрофа, 2006 n 3. Слета Л. А. Химия: Справочник. – Харьков: Фолио; М. : ООО «Издательство АСТ» , 2000 n 4. http: //www 1. ege. edu. ru/ n 5. http: //www. it-n. ru (сообщества «Химоза» и «Подготовка к ЕГЭ по химии» )