Образовательный портал

Электронный журнал Экстернат.РФ, cоциальная сеть для учителей, путеводитель по образовательным учреждениям, новости образования

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

Учебно-методическое пособие по химии

Окислительно-восстановительные реакции
для подготовки к ЕГЭ

  Бражникова Алла Михайловна,
учитель химии ГБОУ школа №332
Невского района Санкт-Петербурга

 

     Содержание

Данное пособие предназначено для обучающихся 10 и 11 классов. В пособии  отражена классификация окислительно-восстановительных реакций, рассмотрены важнейшие  окислительно-восстановительные реакции в органической и неорганической химии, рассмотрен подход к определению продуктов окисления-восстановления наиболее важных восстановителей и окислителей в зависимости от условий реакции. В пособии собраны задания с решениями, которые предлагались в тестах ЕГЭ  прошлых лет.

 

             Классификация окислительно-восстановительных реакций      

                  1)МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫЕ.

     Различают несколько типов межмолекулярных

     реакций:

    а) Исходные вещества содержат только окислитель    

   и восстановитель:

     2H2S-2+S+4O2=3S0  +2H2O

 б) Кроме окислителя и восстановителя в реакции

  участвуетсолеобразователь:

     K2Cr+62O7 +3Na2S-2 +7H2SO4 =Cr+32(SO4)3 + 3S 0  + K2SO4++3Na2SO4 +7H2O

                                                           

    в) Окислитель или восстановитель одновременно

  выполняют роль солеобразователя:

    Mn+4O2 +4HCl =1=Mn+2CL2 +CL2 +2H2O

     2)РЕАКЦИИ ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНОГО ОКИСЛЕНИЯ-ВОССТАНОВЛЕНИЯ               

2NaN+5O-23=2NaN+3O2+O02

     3)Реакции диспропорционирования 

    это реакции, в которых  атомы одного и того  же  элемента находятся в промежуточной  с.о., являются и окислителем, и восстановителем

      CL02 +2NaOH =NaCL-1 +NaCL+1O +H2O

    К окислителям относятся:

   1)простые вещества:F2. O2. O3.CL2.  Br2.I2

2)Bещества, содержащие элементы в высших степенях

   окисления: KMnO4, K2Cr2O7, KBiO3, HNO3, HClO4,

                         H2SO4, PbO2  и другие.

      К восстановителям относятся:

       1)простые в-ва: металлы.

       2)В-ва, cодержащие элементы в низших степенях

        окисления:HCL, HBr, NaI, H2S, CaH2,KBr  и другие.

        Окислительно-восстановительная двойственность характерна:

        1)для ряда простых веществ CL2, Br2, I2, S, H2, N2и ….

         2)ионов ряда металлов:

      Cu+,Fe2+ ,Cr3+и т. д.

        3)анионов неметаллов в промежуточных степенях окисления и других соединениях, содержащих элементы в промежуточных степенях

окислениях: NO2-, SO32-, CLO-, CLO3-, H3PO3, SO2, ит.д.

Важнейшие окислительно-восстановительные реакции в неорганической                      химии.

1)Превращение соединений марганца в окислительно-восстановительных реакциях.

                              1)кислая  → Mn+2(соль)

 

             Mn+7 →   2)щелочная → Mn+6  (K2MnO4)        

                                   

                              3)нейтральная→ Mn+4(MnO2)

 

                 Закончить уравнения реакций:

 1)KMnO4 +KJ +H2O=

 2) KMnO4+HCL=

 3) MnSO4+NaCLO+H2O=MnO2+NaCL +H2SO4

 4)MnO2 +KCLO 3+KOH =K2MnO4+KCL+?

 5)KMnO4  +Na2SO3 +H2O =

 6) KMnO4+KJ +H2SO4=

 7) KMnO4+H2S +H2SO4=

 8) MnO2+NaJ +H2SO4=

 9) KMnO4 +KJ +KOH=

 10) KMnO4 +KNO2+ H2SO4=KNO3+?

 11) MnO2 + KNO3+KOH=

 12) MnO2+KBr+H2SO4=

 13) MnO2+Fe(NO3)2 +HNO3=

14)Mn(NO3)2+Ca(CLO)2 +H2O = MnO2+CaCL2 +HNO3

 15)MnCL2+ KMnO4+H2O=MnO2+KCL +HCL

 16)MnSO4+ KMnO4+H2O=MnO2+K2SO4+H2SO4

17) Mn(NO3)2+ KMnO4+H2O=MnO2+KNO3+HNO3

 18) ) MnO2 + NaNO3+KOH=K2MnO4+NaNO2+?

 19) KMnO4+FeSO4+ H2SO4=Fe2(SO4)3+?

 2)Превращение соединений хрома в окислительно-восстановительных реакциях.

                K2CrO4                                   CrO2-              

                  Î в щелочной                          Î в щелочной

                   Cr+6                        ⇔            Cr+3 вH2O    Cr(OH)3

                  В кислой:                               в кислой:

                 K2Cr2O7                                  Cr3+(соль)

Закончить уравнения реакций, подобрать коэффициенты методом электронного баланса.

1) K2Cr2O7+SO2+ H2SO4=

2)Cr2(SO4)3 +Br2  +NaOH=

3)Cr2O3  +KOH +KMnO4 =K2CrO4 +K2MnO4 +H2O

4)Cr2O3 +KOH + KClO3 =K2CrO4 +KCl +H2O

5)K2Cr2O7+HCL =

6)Na2CrO4 +H2O2 +H2O = Cr(OH)3 + NaOH + O2

7)K2Cr2O7 +H2S +H2SO4 =

8)K2Cr2O7+KJ +H2O=

9) K2Cr2O7 + KJ +H2SO4=

10) K2Cr2O7 +KNO2 + H2SO4=

11) K2Cr2O7 +H2S  +H2S O4=

12) K2Cr2O7 +Na2SO3 +H2O =

13)CrCL3 +CL2 +KOH =

14) Cr2O3+KNO3 +KOH =

15) K2Cr2O 7+K2S+ H2O=

16) K2Cr2O7 + H2O2+ H2S O4=Cr2(SO4)3+K2SO4 +O2 +H2O

17)Cr(OH)3+Br2 +NaOH =Na2CrO4 +NaBr +H2O

18)NaCrO2+PbO2 +NaOH +H2O = Na2CrO4 +Na2(Pb(OH)4)

3)Окислительно-восстановительные реакции с участием пероксида водорода.

                                               1)кислая→ H2O

        H2O2 (окислитель) → 2)нейтральная→ OH-                                     

                                               3)щелочная→ OH-

 

                                                       1) Кислая→ O2+2H+

   H2O2 (востановитель-)   →    2) Нейтральная→ O2+H2O

                                                       3) Щелочная→ O2+H2O

 

  1. KMnO4 +H2O2+ H2SO4=  MnSO4+ O2 +H2O+…
  2. KMnO4 + H2O2 +H2O= MnO2+ O2 +…
  3. KMnO4 + H2O2 +KOH= K2MnO4 + O2 +…
  4. K2Cr2O7 + H2O2 +H2SO4 = Cr2(SO4)3 +O2 + H2O +…
  5. H2O2 + KJ + H2SO4= H2O +...
  6. H2O2 + HCL = CL2 +…

4) Уравнения окислительно-восстановительных реакции в тестах ЕГЭ 2009год (ДЕМО версия):

           1)   KMnO4+MnSO4+H2O=MnO2+… +…

Ответ: KMnO4 +MnSO4 +H2O =MnO2 +K2SO4 +H2SO4

 

  1. KNO2 +… +H2O =MnO2 +… +  KOH

      Ответ: KNO2 +KMnO4 + H2O =MnO2 +KNO3+ KOH

 

  1. Cr2O3 +… +KOH =KNO2  +K2CrO4 +…

                Ответ: Cr2O3 +KNO3  +  KOH = KNO2  + K2CrO4 +H2O

 

  1.  J2 +K2SO3 +…  = K2SO4 + … +H2O

       Ответ: J2 +K2SO3 + KOH   =  K2SO4 + KJ  + H2O

 

  1. KMnO4 +MnSO4 +H2O =MnO2 +… +…

    Ответ: KMnO4 +MnSO4 +H2O =MnO2 + K2SO4 +H2SO4                           

5)Окислительно-восстановительные реакции в органической химии

В ОВР органических веществ с неорганическими органические вещества чаще всего являются восстановителями. Так, при сгорании органического вещества в избытке кислорода всегда образуется углекислый газ и вода. Сложнее протекают реакции при использовании менее активных окислителей. В этом параграфе рассмотрены только реакции представителей важнейших классов органических веществ с некоторыми неорганическими окислителями.

Алкены. При мягком окислении алкены превращаются в гликоли (двухатомные спирты). Атомы-восстановители в этих реакциях – атомы углерода, связанные двойной связью.

Реакция с раствором перманганата калия протекает в нейтральной или слабо щелочной среде следующим образом:

 

C2H4 + 2KMnO4 + 2H2O → CH2OH–CH2OH + 2MnO2 + 2KOH (охлаждение)

Электроны отдают два атома С в молекуле алкена. Поэтому мы должны учесть общее количество отданных всей молекулой электронов:

3СН3−1Н=С−2Н2 + 2KMn+7O4 + 4H2O (хол. р-р.) → 3CH3-C0HOH-C−1H2OH + 2Mn+4O2 + 2KOH

Mn+7 + 3e → Mn+4

|

2

С−1 − 1е → C0

}

− 2e

3

С−2 − 1е → C−1

 

3СН3−1Н=С−2Н2 + 10KMn+7O4

3CH3-C+3OOK + 3K2C+4O3 + 10Mn+4O2 + KOH + 4Н2О

 

Mn+7 + 3e → Mn+4

|

10

С−1 − 4е → C+3

}

− 2e

3

С−2 − 6е → C+4

 

В более жестких условиях окисление приводит к разрыву углеродной цепи по двойной связи и образованию двух кислот (в сильно щелочной среде – двух солей) или кислоты и диоксида углерода (в сильно щелочной среде – соли и карбоната):

1) 5CH3CH=CHCH2CH3 + 8KMnO4 + 12H2SO4 → 5CH3COOH + 5C2H5COOH + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 17H2O (нагревание)

2) 5CH3CH=CH2 + 10KMnO4 + 15H2SO4 → 5CH3COOH + 5CO2 + 10MnSO4 + 5K2SO4 + 20H2O (нагревание)

3) CH3CH=CHCH2CH3 + 6KMnO4 + 10KOH → CH3COOK + C2H5COOK + 6H2O + 6K2MnO4 (нагревание)

4) CH3CH=CH2 + 10KMnO4 + 13KOH → CH3COOK + K2CO3 + 8H2O + 10K2MnO4 (нагревание)

Дихромат калия в сернокислотной среде окисляет алкены аналогично реакциям 1 и 2.

Алкины. Алкины начинают окисляются в несколько более жестких условиях, чем алкены, поэтому они обычно окисляются с разрывом углеродной цепи по тройной связи. Как и в случае алканов, атомы-восстановители здесь – атомы углерода, связанные в данном случае тройной связью. В результате реакций образуются кислоты и диоксид углерода. Окисление может быть проведено перманганатом или дихроматом калия в кислотной среде, например:

5CH3CCH + 8KMnO4 + 12H2SO4 → 5CH3COOH + 5CO2 + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 12H2O (нагревание)

Иногда удается выделить промежуточные продукты окисления. В зависимости от положения тройной связи в молекуле это или дикетоны (R1–CO–CO–R2), или альдокетоны (R–CO–CHO).

Ацетилен может быть окислен перманганатом калия в слабощелочной среде до оксалата калия:

3C2H2 + 8KMnO4 = 3K2C2O4 +2H2O + 8MnO2 + 2KOH

В кислотной среде окисление идет до углекислого газа:

C2H2 + 2KMnO4 +3H2SO4 =2CO2 + 2MnSO4 + 4H2O + K2SO4

Гомологи бензола. Гомологи бензола могут быть окислены раствором перманганата калия в нейтральной среде до бензоата калия:

C6H5CH3 +2KMnO4 = C6H5COOK + 2MnO2 + KOH + H2O (при кипячении)

C6H5CH2CH3 + 4KMnO4 = C6H5COOK + K2CO3 + 2H2O + 4MnO2 + KOH (при нагревании)

Окисление этих веществ дихроматом или перманганатом калия в кислотной среде приводит к образованию бензойной кислоты.

Спирты. Непосредственным продуктом окисления первичных спиртов являются альдегиды, а вторичных – кетоны.

Образующиеся при окислении спиртов альдегиды легко окисляются до кислот, поэтому альдегиды из первичных спиртов получают окислением дихроматом калия в кислотной среде при температуре кипения альдегида. Испаряясь, альдегиды не успевают окислиться.

3C2H5OH + K2Cr2O7 + 4H2SO4 = 3CH3CHOΠ+ K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O (нагревание)

С избытком окислителя (KMnO4, K2Cr2O7) в любой среде первичные спирты окисляются до карбоновых кислот или их солей, а вторичные – до кетонов. Третичные спирты в этих условиях не окисляются, а метиловый спирт окисляется до углекислого газа. Все реакции идут при нагревании.

Двухатомный спирт, этиленгликоль HOCH2–CH2OH, при нагревании в кислотной среде с раствором KMnO4 или K2Cr2O7 легко окисляется до углекислого газа и воды, но иногда удается выделить и промежуточные продукты (HOCH2–COOH, HOOC–COOH и др.).

Альдегиды. Альдегиды – довольно сильные восстановители, и поэтому легко окисляются различными окислителями, например: KMnO4, K2Cr2O7, [Ag(NH3)2]OH. Все реакции идут при нагревании:

3CH3CHO + 2KMnO4 = CH3COOH + 2CH3COOK + 2MnO2 + H2O
3CH3CHO + K2Cr2O7 + 4H2SO4 = 3CH3COOH + Cr2(SO4)3 + 7H2O
CH3CHO + 2[Ag(NH3)2]OH = CH3COONH4 + 2Ag + H2O + 3NH3

Формальдегид с избытком окислителя окисляется до углекислого газа.

 

        Использованная литература:

1)Чернобельская Г.М., Чертков И.И. Химия  М. Медицина,1985г

2)Беляев Н.Н.Окислительно-восстановительные реакции. Химико-фармацевтический институт. Ленинград 1991

3)Доронькин В.Н.,Бережная А.Г.,Сажнева Т.М.Химия .Тематические тесты.

Легион.Ростов –на Дону.2013г

4)Сайт  http://www.chem.msu.su/rus/school/zhukov/18b.html

 

You have no rights to post comments

Авторизация

Перевод сайта

 

СВИДЕТЕЛЬСТВО
о регистрации СМИ

Федеральной службы
по надзору в сфере связи,
информационных технологий
и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор)
Эл. № ФС 77-44758
от 25 апреля 2011 г.


 

Учредитель:
АНОО «Центр дополнительного
профессионального
образования «АНЭКС»

Главный редактор:
Ольга Дмитриевна Владимирская, к.п.н.,
директор АНОО «Центр ДПО «АНЭКС»

ПРИГЛАШАЕМ!

Приглашаем педагогов со стажем работы по специальности от 25 лет в Клуб ветеранов педагогического труда!

Только для вас - специальные образовательные мероприятия, интересные встречи и многие другие события.

Звоните по телефону: (812) 956-67-42 или пишите на e-mail: editor@ext.spb.ru

Просим всех, расскажите о Клубе своим коллегам, которые уже не работают в школе!

Ваши АНОО «АНЭКС» и Экстернат.РФ