ДЕЯКІ АСПЕКТИ НАВЧАЛЬНОЇ ТЕМИ «ОКИСНО-ВІДНОВНІ РЕАКЦІЇ» ПОПЕЛЬ П. П.

Київський національний університет ім. Тараса Шевченка [email protected]

1

Зміст теми “Окисно-відновні реакції” в 9 класі середньої школи

• • • Класифікація реакцій за ознаками зміни чи збереження ступенів окиснення елементів (реакції другого типу називають по-різному). Процеси окиснення і відновлення, окисники і відновники.

Добір коефіцієнтів у готових схемах окисно відновних реакцій. Метод електронного балансу. Прогнозування продуктів реакцій між простими речовинами, металів з водою, кислотами, лугами, солями.

2

Додаткові вправи для 9 класу

У наведених прикладах учні мають змогу обґрунтовано передбачати всі продукти кожної реакції: 1. FeO + O 2 → … 6. Al + NaOH → … 2. FeCl 2 + O 2 + HCl → … 7. Fe 2 O 3 + CO → … 3. S + H 2 SO 4 (конц.) → … 8. H 2 S + SO 2 → … 4. Cl 2 + H 2 SO 3 + H 2 O → … 9. FeCl 3 + KI → … 5. FeSO 4 + Cl 2 → … 10. FeCl 3 + H 2 S → … 3

Використання йонно-молекулярних рівнянь

Вправа: Na 2 SO 3 + Cl 2 + H 2 O → … За правильні вважаємо два молекулярні рівняння: Na 2 SO 3 + Cl 2 + H 2 O = Na 2 SO 4 + 2HCl; Na 2 SO 3 + Cl 2 + H 2 O = H 2 SO 4 + 2NaCl.

Для обох молекулярних рівнянь отримуємо одне й те саме йонно-молекулярне рівняння: SO 3 2 + Cl 2 + H 2 O = SO 4 2 + 2H + + 2Cl .

Цей запис передає суть хімічної реакції.

4

Тема “Окисно-відновні реакції” в курсі загальної хімії вищої школи

Головна складова теми – хімічний аспект окисно-відновних реакцій, прогнозування їхніх продуктів.

Серед типових вправ – складання рівнянь реакцій за участю сполук Мангану. Студенти запам’ятовують залежність цих перетворень від характеру середовища (рН розчину), але, на жаль, не намагаються її пояснити.

5

Варіант пояснення перетворень сполук Мангану

• • При відновленні чи окисненні Мангану утворюється така форма цього елемента, яка використовує наявне середовище і є стійкою в ньому: у лужному середовищі — аніони MnO не добутого кислотного оксиду MnO 3 ; 4 2 , похідні у кислому середовищі — катіони Mn 2+ , похідні оснóвного оксиду MnO.

Якщо середовище нейтральне, слабкокисле чи слабколужне, продукт реакції – сполука Мангану(IV).

6

Загальна тенденція в хімії металічних елементів

Відновленню сполук металічних елементів сприяє кисле середовище, а їх окисненню — лужне.

• • Приклади з хімії Хрому: хромат-іони CrO 4 2 відновлюються йодид-іонами І лише в кислому середовищі; катіони Cr 3+ H 2 O 2 окиснюються гідроген пероксидом лише в лужному середовищі.

7

Вправи пошукового характеру (1)

► Чому цинк взаємодіє з нітратною кислотою, а з розчином калій нітрату не реагує, хоча кислота і сіль містять один і той же окисник — Нітроген у ступені окиснення +5? Варіант пояснення. Розчин калій нітрату є нейтральним, а нітратна кислота дисоціює з утворенням катіонів Н + . Цинк відновлює ці йони, а утворюваний атомарний водень — йони NO 3 молекули HNO 3 .

і 8

Вправи пошукового характеру (2)

► Чому цинк не взаємодіє з водним розчином калій нітрату, але відновлює цю сполуку, якщо в розчині наявний луг? Варіант пояснення. Механізм цієї реакції може бути аналогічним попередньому: спочатку атоми металу відновлюють йони ОН , а утворювані атоми Гідрогену відновлюють нітрат-іони. «Підсумкове» хімічне рівняння: 4Zn + KNO 3 + 7KOH + 6H 2 O = NH 3 + 4K 2 Zn(OH) 4 .

9

Вправи пошукового характеру (3)

► Чому цинк не реагує з водним розчином натрій перхлорату, взаємодіє з розбавленою перхлоратною кислотою з виділенням водню, а концентровану кислоту, взяту в надлишку, відновлює до хлору? ► Чому залізо не реагує з водним розчином натрій нітрату, взаємодіє з розбавленою нітратною кислотою з утворенням ферум(ІІ) нітрату, а концентрованою кислотою окиснюється до сполук Феруму(ІІІ)? 10

Неоголошувані умови проведення окисно-відновних реакцій

Якщо роль окисника чи відновника виконує сильна кислота, то вважають, що ця сполука наявна в надлишку і створює кисле середовище. В усіх підручниках і посібниках наведено схеми KMnO 4 + HCl → Cl 2 + MnCl 2 + KCl + H 2 O, Pb + HNO 3 (розб.) → Pb(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O, але не KMnO 4 + HCl → Cl 2 + MnO (або Mn(OH) 2 ) + KOH + H 2 O, Pb + HNO 3 (розб.) → PbO (або Pb(OH) 2 ) + NO + H 2 O.

11

Нейтральне середовище: враховуємо співвідношення атомів (йонів) елементів у реагентах

► FeSO 4 + O 2 + H 2 O → FeOHSO 4 (але не Fe 2 (SO 4 ) 3 ).

► Fe(OH) 2 + Cl 2 → FeCl 3 , Fe(OH)Cl 2 чи Fe(OH) 2 Cl?

Зіставляємо кількості електронів, що приймає окисник і віддає відновник, та визначаємо коефіцієнти перед формулами цих речовин: 2Fe(OH) 2 + Cl 2 → … .

Очевидно, що продуктом реакції має бути сіль із співвідношенням Fe 3+ : Cl = 1 : 1, тобто Fe(OH) 2 Cl: 2Fe(OH) 2 + Cl 2 = 2Fe(OH) 2 Cl.

12