Личные инструменты

2168
з математики

132
учня

168
для 11 класу

443
відкореговано


Вашій увазі

24638
уроків


Окисно-відновні реакції, їхнє значення. Процеси окиснення, відновлення, окисники, відновники

Гіпермаркет Знань>>Хімія>>Хімія 9 клас>> Окисно-відновні реакції, їхнє значення. Процеси окиснення, відновлення, окисники, відновники

ОКИСНО-ВІДНОВНІ РЕАКЦІЇ, ЇХНЄ ЗНАЧЕННЯ. ПРОЦЕСИ ОКИСЛЕННЯ, ВІДНОВЛЕННЯ, ОКИСНИКИ, ВІДНОВНИКИ


Окисно-відновні реакції


Ступінь окиснення, як ви вже знаєте, є загальною характеристико атомів хімічних елементів. Так називають умовний заряд, який виникає на атомі внаслідок переходу електронів від одних атомів до інших або зміщення спільних електронних пар у бік атомів більш електронегативних елементів. Незважаючи на широке застосування у хімії, понятьтя «ступінь окиснення» є суто формальним. Наприклад, у молекулі гідроген хлориду експериментально визначені часткові заряди на атомах Гідрогену, і Хлору становлять +0,17 і -0,17 (а ступені окиснення +1 і -1). У кристалах цинк сульфіду часткові заряди на атомах Цинку і Сульфуру дорівнюють +0,86 і -0,86. Однак формальні ступені окиснення цих елементів сполуці становлять +2 і -2 відповідно.

Пригадаймо:

Ступені окиснення позначають у формулах речовин над символам елементів:

Ступені окиснення. фото

Ступінь окиснення елементів у простих речовинах дорівнює нулю:

Ступінь окиснення у простих речовинах. фото

Максимальний позитивний ступінь окиснення елемента зазвичай дорівнює номеру групи, в якій він розміщений.

Мінімальний (негативний) ступінь окиснення неметалічного елемента дорівнює різниці між номером групи і числом вісім.

Ступінь окиснення Гідрогену в сполуках з неметалічними елементами, зазвичай, становить +1, а з металічними —1:

Ступінь окиснення гідрогену. фото

Флуор в усіх сполуках з іншими елементами має ступінь окиснення -1:

Ступінь окислення флуору. фото

Оксиген практично в усіх сполуках з іншими елементами виявляє ступінь окиснення -2. Утім трапляються й сполуки, де цей елемент має ступінь окиснення -1. У сполуці з Флуором ступінь окиснення Оксигену +2:

Ступінь окиснення оксигену. фото

Сума ступенів окиснення всіх атомів у сполуці дорівнює нулю (пересвідчіться у цьому на прикладі сульфатної та карбонатної кислот):

Сума ступенів окиснення. фото

Визначення ступенів окиснення елементів за формулами сполук розгляньмо докладніше. Приміром, з'ясуймо, які ступені окиснення Калію, Фосфору та Оксигену у калій ортофосфаті К3Р04. Ступінь окиснення Калію становить +1, він дорівнює номеру групи, в якій розміщений цей хімічний елемент. Ступінь окиснення Оксигену в сполуках зазвичай дорівнює -2. Сума ступенів окиснення трьох катіонів Калію становить 3•(+1) = 3. Сума ступенів окиснення чотирьох атомів Оксигену становить 4•(-2) = -8. Додаючи ці два числа, дістаємо -5. Тож ступінь окиснення Фосфору має становити +5, адже сума ступенів окиснення всіх атомів у сполуці дорівнює нулю:

формула. фото

Зміна ступенів окиснення хімічних елементів (чи їхня незмінність) - одна з ознак, за якими класифікують хімічні реакції.

Окисно-відновні реакції супроводжуються переходом або зміщенням валентних електронів від атомів з меншою електронегативністю до атомів з більшою електронегативністю (мал. 14.1).

Окисно-відновний процес. фото

З-поміж двох реакцій - взаємодії хлоридної кислоти з магнієм та магній оксидом - лише одна є окисно-відновною. Аби визначити, яка саме, запишімо їхні схеми й зазначмо ступені окиснення елементів:

формула. фото

Вочевидь, унаслідок перебігу реакції між магній оксидом і хлоридною кислотою ступені окиснення елементів не змінюються. Натомість реакція магнію з хлоридною кислотою є окисно-відновною.

Завдання

Визначте, яка з-поміж двох реакцій є окисно-відновною - горіння сірки чи реакція між калій гідроксидом і нітратною кислотою.

Процес втрати електронів атомом називають окисненням, а процес приєднання електронів - відновленням. Атоми або йони, які приєднують електрони, називають окисниками, а ті, які віддають електрони, - відновниками (мал. 14.1).

У розглянутій реакції між магнієм і хлоридною кислотою Магній - відновник {поясніть, чому), а Гідроген - окисник (поясніть, чому).

Унаслідок окиснення відновника його ступінь окиснення зростає, натомість відновлення окисника веде до зменшення його ступеня окиснення.

Також окисниками чи відновниками називають речовини, до складу яких входять атоми або йони, що окиснилися чи відновилися. Тобто окисниками чи відновниками можуть бути атоми, молекули, прості й складні йони. Приміром, атоми металічних елементів (відновники втрачаючи електрони (окиснюючись), перетворюються на катіони:

формула. фото

Завдання

Виберіть записи процесів окиснення:

завдання. фото

Завдання

Виберіть записи процесів, у яких Манган - окисник:

завдання. фото

Знаючи формулу сполуки й визначивши ступені окиснення хімічних елементів у ній, можна спрогнозувати, який з елементів виявлятиме окисні, а який - відновні властивості. Приміром, ступінь окиснення Нітрогену в нітратній кислоті максимальний (який саме?), а у леткій сполуці з Гідрогеном (амоніаку) - мінімальний {який саме?). Це означає, що атом Нітрогену в складі нітратної кислоти не має електронів, аби їх віддати, тому виявляє тільки окисні властивості. У молекулі амоніаку зовнішній енергетичний рівень атома Нітрогену завершений, тому жодного електрона він прийняти не може. Отже, виявляє лише відновні властивості. У нітроген(ІІ) оксиді Нітроген виявляє проміжний ступінь окиснення (який саме?). Тож може бути як окисником, так і відновником.

Завдання

Зиберіть формули сполук, у яких Сульфур може виявляти як окисні, так і відновні властивості: А S; Б Н2S; В Н2S04; Г Н2S03; Д S03; Е S02.

Окиснення та відновлення - дві протилежні сторони одного окисно-відновного процесу. Кількість електронів, які приймає окисник, дорівнює кількості електронів, які віддає відновник, - існує електронний баланс. Методом електронного балансу добирають коефіцієнти в окисно-відновних реакціях. Розгляньмо це докладніше на прикладі реакції МІЖ натрієм і хлором (мал. 14.2).

Окисно-відновна реакція. фото

Позначмо ступені окиснення хімічних елементів у реагентах і продуктах реакції:

формула. фото

Вочевидь, Натрій і Хлор змінили ступені окиснення, тож складімо схеми переходу електронів. Кількість відданих і приєднаних електронів запишімо за вертикальною рискою праворуч. Аби дотримати електронного балансу, обчислімо найменше спільне кратне для кількості відданих і приєднаних електронів: воно дорівнює двом. Запишімо найменше спільне кратне після другої вертикальної риски. Діленням найменшого спільного кратного на кількості відданих і приєднаних електронів дістанемо додаткові множники, які будуть коефіцієнтами перед відповідними формулами у хімічному рівнянні. Позначмо після третьої вертикальної риски окисник і відновник, а після четвертої - процеси окиснення і відновлення. Доберімо решту коефіцієнтів:

Реакція між міддю та аргентум нітратом у розчині. фото

Реакції окиснення. фото

Оскільки ця реакція відбувається у розчині, маємо підстави записати рівняння у йонному вигляді:

Cu0 + 2Ag+ + 2NOZnak4 1.jpg = 2Ag0 + Cu2+ + 2NOZnak4 1.jpg

Cu0 + 2Ag+ = 2Ag0 + Cu2+

Отже, суть цієї окисно-відновної реакції - окиснення атомів Купруму катіонами Аргентуму(І) (або відновлення катіонів Аргентуму(І) атомами Купруму).

Знання про окисно-відновні процеси допоможе вам по-новому подивитися на принцип розташування металів у ряді активності (мал. 14.4) й глибше осягнути його.

Завдання

За малюнком 14.5 розгляньте з точки зору окиснення-відновлення реакцію заліза з купрум(ІІ) сульфатом у розчині. Виберіть окисник у цій реакції: А Fе0; Б Сu0; В Fе+2; Г Сu+2.

Реакція заліза з купрум сульфатом у розчині. фото

Значення реакцій окиснення й відновлення у природі, техніці та повсякденному житті важко переоцінити. Окисно-відновні процеси надзвичайно поширені. Дихання, кровообіг, обмін речовин у живих організмах, фотосинтез у рослин пов'язані з окисно-відновними реакціями.

Феєрверк - захоплююче видовище (мал. 14.6). До складу будь-якої піротехнічної суміші входять речовини-окисники і горючі речовини-відновники.

Застосування окисно-відновних реакцій у піротехниці. фото

Окисно-відновні реакції відбуваються й тоді, коли ми запалюємо сірник. До складу головки сірника входить сірка, а на бічну стінку коробки нанесено суміш червоного фосфору з калій хлоратом. Теплової енергії, яка виділяється внаслідок тертя головки сірника об стінку коробки, достатньо, аби в результаті сублімації червоного фосфору утворився білий фосфор - легкозаймиста речовина. Він взаємодіє з киснем повітря з виділенням великої кількості теплоти, необхідної для подальшого перебігу низки окисно-відновних реакцій.

Завдання
Перетворіть схеми реакцій на хімічні рівняння, використовуючи метод електронного балансу:

Р + 02 → Р205;     Р + КСlOз → Р205 + KCl;     S + КСlO3 → KCl + S02

ЗБЕРІГАЙТЕ СІРНИКИ поза полем зору малих дітей та в недосяжних для них місцях. Діти віком від двох років здатні самостійно їх запалити. НІКОЛИ НЕ ЗАОХОЧУЙТЕ дітей бавитися із сірниками!

Окисно-відновні реакції відбуваються й під час виверження вулканів Це руйнівне явище супроводжується виділенням отруйних газів, зокрема гідроген сульфіду.

Завдання

Перетворіть, використовуючи метод електронного балансу, схему реакції  на  хімічне рівняння: Н2S + 02 → S02 + Н20.

Під час грози також відбуваються окисно-відновні процеси. Внаслідок цього ґрунт збагачується солями нітратної кислоти, яка утворюється з нітроген(ІV) оксиду.

Завдання

Перетворіть, використовуючи метод електронного балансу, схеми реакцій ні хімічні рівняння:

а) N2 + 02 → N0:    б) N0 + 02 → N02:    в)* N02 + Н20 → НN02 + НN03

Не злічити всіх окисно-відновних процесів навколо нас! Це і горіння палива, і окисно-відновні реакції в акумуляторі. Виробництво кисломолочних продуктів і хлібобулочних виробів, вибілювання й дезінфекція, фарбування і хімічна завивка волосся, ржавіння заліза, потемніння срібла, поява патини на бронзових пам'ятниках тощо пов'язані з процесами окиснення та відновлення. Добування неорганічних і органічних речовин, очищення повітря, природних і стічних вод також ґрунтуються на окисно-відновних процесах.

Біогаз (докладніше про нього ви дізнаєтеся з § 20) - суміш метану й вуглекислого газу - також продукт окисно-відновних процесів. Біогаз утворюється у спеціальних реакторах (метантенках) унаслідок бродіння без доступу повітря органічних відходів. Перевага процесу переробки біомаси - значно менший уміст хвороботворних мікроорганізмів у його відходах, ніж у вихідному матеріалі. Енергія, одержувана під час спалювання біогазу, сягає від 60 до 90 % тієї, яку мав вихідний матеріал.

Про енергетичні ефекти хімічних реакцій йтиметься у наступному параграфі.

Стисло про головне

Ступінь окиснення - загальна характеристика атомів хімічних елементів. Так називають умовний заряд, який виникає на атомі внаслідок переходу електронів від одних атомів до інших або зміщення спільних електронних пар у бік атомів більш електронегативних елементів. Ступені окиснення позначають у формулах речовин над символами елементів.

Зміна ступенів окиснення хімічних елементів (чи їхня незмінність) - одна з ознак, за якими класифікують хімічні реакції.

Окисно-відновні реакції супроводжуються переходом або зміщенням валентних електронів від атомів з меншою електронегативністю до атомів з більшою електронегативністю.

Процес втрати електронів атомом називають окисненням, а процес гриєднання електронів - відновленням. Атоми або йони, які приєднують - електрони, називають окисниками, а ті, які віддають електрони, - відновниками. Також окисниками чи відновниками називають речовини, доскладу яких входять ці атоми або йони.

Окиснення і відновлення - дві протилежні сторони одного окисно-відновного процесу. Кількість електронів, які приймає окисник, дорівнює кількості електронів, які віддає відновник, - існує електронний баланс. Методом електронного балансу добирають коефіцієнти в окисно-відновних реакціях.

Застосуйте свої знання й уміння

1. Виберіть запис, який відповідає процесу окиснення:

формула. фото

2. Остап і Тарас посперечалися. Тарас стверджував, що згоряння вугілля у грубці - процес окиснення Карбону. Остап переконував його, що це процес відновлення Оксигену. Долучіться до їхньої дискусії й поясніть, хто з хлопців має рацію.

3. Опишіть перебіг хімічних реакцій, схематично зображених на малюнку 1 Поясніть спостережувані зовнішні ефекти, розглянувши реакції з точки зору окиснення-відновлення. Запишіть у повному та скороченому йонному вигляді відповідні хімічні рівняння.

завдання. фото

4. За схематичними зображеннями на малюнку 14.8 визначте, у якій з реє Бром є відновником. За таблицею розчинності визначте, йодиди й броміди яких саме металічних елементів можна використати у цій реакції. Складіть хімічні рівняння обох реакцій, розгляньте їх з точки зору окиснення-відновлення, запишіть у повному й скороченому йонному вигляді. Поясніть, чого після закінчення реакції (1) до її продуктів добавили неполярний чинник ССІ4.

Дія брому та хлору на водний розчин броміду. фото

5. Виберіть загальне число приєднаних електронів в електронному балансі реакції, схема якої С + 02 → С02: А 1; Б 2; В 3; Г 4.

6. Виберіть загальне число приєднаних електронів в електронному балансі реакції між алюмінієм і хлоридною кислотою: АЗ; Б 6; В 9; Г 12.

7. Виберіть відновник у реакції між цинком і розбавленою сульфатною кислотою: А Н+;Б S+6;В Zn°;Г O-2.

8.  Доповніть запис електронного балансу і складіть за ним рівняння окисно-відновної реакції:

формула. фото

9. Виберіть схеми реакцій, у яких Гідроген - окисник:
А N2 + Н2 → NN3;
Б СН4 → С + Н2;
В Zn + НСІ → ZnСІ2 + Н2↑;
Г Н2S04 + КОН → К2S04 + Н20;
Д Н2 + СІ2 → НСІ;
Е СuО + Н2 → Сu + Н20.

10. Виберіть окисно-відновні процеси:
А Розрядження акумулятора; Б Плавлення льоду; В Реакція нейтралізації; Г Ржавіння заліза; Д Вибілювання волосся; Ж Гниття.

11. Наведіть по два приклади окисно-відновних реакцій, які водночас є реакціями: а) сполучення; б) розкладу; в) заміщення.

12. На уроці української мови учні наводили приклади антонімів. Марійка склала таку таблицю:

Кислий
    Лужний
Окисник     Відновлення
Аналіз     Синтез
Сполучення     Заміщення
Катіон     Аніон

Оцініть правильність виконання завдання, аргументуйте свою думку.

13. Руслана, характеризуючи реакцію заліза із сіркою з точки зору окиснення-відновлення, вжила такі слова: метал, неметал, оксид, відновник, окиснення, відновлення, залізна ожарина. Оцініть правильність виконання завдання, аргументуйте свою думку.

14. Проаналізуйте зміст третьої колонки таблиці 13.1 й визначте, про що ви дізналися і чого навчилися, опрацювавши § 14.

Скарбничка досвіду

Дізнайтеся, використовуючи різноманітні джерела інформації, про так звані дерева Діани, Юпітера та Сатурна. Яке з цих «дерев» не можна вирощувати в шкільній хімічній лабораторії? Чому? Під керівництвом учителя виконайте досліди й зафіксуйте спостереження. Розгляньте пророблені реакції з точки зору окиснення-відновлення. За результатами дослідження підготуйте презентацію.

Г. А. Лашевська, Хімія, 9 клас
Вислано читачами з інтернет-сайтів


Планування з хімії, підручники та книги онлайн, курси та завдання з хімії для 9 класу


Зміст уроку
1236084776 kr.jpg конспект уроку і опорний каркас                      
1236084776 kr.jpg презентація уроку 
1236084776 kr.jpg акселеративні методи та інтерактивні технології
1236084776 kr.jpg закриті вправи (тільки для використання вчителями)
1236084776 kr.jpg оцінювання 

Практика
1236084776 kr.jpg задачі та вправи,самоперевірка 
1236084776 kr.jpg практикуми, лабораторні, кейси
1236084776 kr.jpg рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
1236084776 kr.jpg домашнє завдання 

Ілюстрації
1236084776 kr.jpg ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
1236084776 kr.jpg реферати
1236084776 kr.jpg фішки для допитливих
1236084776 kr.jpg шпаргалки
1236084776 kr.jpg гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
1236084776 kr.jpg зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
1236084776 kr.jpg підручники основні і допоміжні 
1236084776 kr.jpg тематичні свята, девізи 
1236084776 kr.jpg статті 
1236084776 kr.jpg національні особливості
1236084776 kr.jpg словник термінів                          
1236084776 kr.jpg інше 

Тільки для вчителів
1236084776 kr.jpg ідеальні уроки 
1236084776 kr.jpg календарний план на рік 
1236084776 kr.jpg методичні рекомендації 
1236084776 kr.jpg програми
1236084776 kr.jpg обговорення


Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.