- 01.10.2020
- 484
- 12
Выбранный для просмотра документ Применение метода электронного баланса для расстановки коэффициентов в неорганических реакциях.Романова Алёна Леонидовна.docx
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа № 6
г. Братска Иркутской области
Применение метода электронного баланса для расстановки коэффициентов в неорганических реакциях.
(Подготовка к ЕГЭ по химии часть С1)
учитель химии
Романова Алёна Леонидовна
г. Братск
Применение метода электронного баланса для расстановки коэффициентов в неорганических реакциях.
Решение заданий части С 1 ЕГЭ требует от учащихся комплекса знаний и умений.
- Умение расставлять степени окисления элементов в молекулярных формулах веществ.
- Умение составлять электронный баланс, то есть определять количество и направление перехода электронов.
- Умние расставлять коэффициенты.
Умение расставлять степени окисления элементов в молекулярных формулах веществ.
Для того, чтобы определить степени окисления элементов, нужны следующие знания.
1. Электроотрицательность – способность атомов притягивать к себе общие электронные пары. Притягивая к себе электроны, атомы приобретают частичный отрицательный заряд. Наиболее электроотрицательными являются неметаллы: фтор, кислород и азот. Металлы, как правило, смещают электроны от себя, приобретая положительный заряд.
2. Степень окисления. Понятие степени окисления весьма формально: это заряд, который приобрел бы атом, если бы все связи в молекуле стали ионными.
При определении степени окисления в неорганических веществах чаще всего пользуются алгебраическим методом и находят усредненное значение степени окисления. Именно поэтому иногда степень окисления выражается нецелыми числами. Степень окисления каждого отдельного атома должна быть целым числом (потому что смещается целое количество электронов).
3. Значение степени окисления некоторых элементов.
Ученики должны знать, что:
· Степень окисления элементов в простых веществах равна 0.
· Фтор в соединениях имеет степень окисления – 1.
· Металлы 1-2 группы главной подгруппы в соединениях имеют степень окисления +№ группы. (В принципе, можно сказать, что бор и алюминий тоже имеют степень окисления +№ группы, так как в школьном курсе с другими степенями окисления этих элементов мы не сталкиваемся. Но строго говоря, у алюминия, галлия, индия и таллия есть соединения, в которых они проявляют степень окисления +1)
· Водород в большинстве соединений проявляет степень окисления +1, и только в гидридах (соединениях с металлами) может быть – 1.
· Кислород чаще всего проявляет степень окисления – 2. Однако, в соединениях с фтором может быть +1 или +2, в соединениях с активными металлами и водородом может проявлять степень окисления – 1 (пероксиды), и дробные степени окисления (надпероксиды и озониды).
· Все остальные неметаллы могут проявлять переменные степени окисления от (№ группы – 8) – низшая степень окисления до + № группы – высшая степень окисления. Если атом неметалла является в молекуле наиболее электроотрицательным, то его степень окисления скорее всего будет низшей (№ группы – 8).
· Металлы побочных подгрупп и главных подгрупп 4 – 6 групп могут иметь только положительные степени окисления в соединениях, причем у элементов побочных подгрупп номер группы не всегда соответствует высшей степени окисления (например, медь +2, золото +3, железо +6, никель +2, кобальт +3 и т.д.). Степень окисления этих элементов можно определить только по формуле.
Алгебраический метод определения степени окисления исходит из того, что молекула в целом электронейтральна, то есть сумма степеней окисления всех элементов равна нулю.
Например, определим степени окисления элементов в молекуле серной кислоты H2SO4. Так как водород в этой молекуле не связан с металлом, то его степень окисления +1(на 2 атома водорода приходится +2), кислород не связан с фтором, перед нами явно не пероксид и не озонид, поэтому его степень окисления – 2 (на 4 атома кислорода приходится –8). Обозначим степень окисления серы за х. Тогда +2–8+х = 0; х = +6.
Этот метод хорош и для определения степени окисления элементов в ионах. Например, ортофосфат-анион PO43–.
У кислорода степень окисления – 2, на 4 атома кислорода приходится –8, пусть степень окисления фосфора х, тогда сумма степеней окисления равна заряду иона, то есть: х–8 = –3, откуда х = +5
ЗАДАНИЕ1. Любым из выше указанных способов определите степени окисления всех элементов в соединениях, объясняя последовательность действий: NO2F, BaO2, NH4F, NaH2PO2, Ca(SCN)2, K4[Fe(CN)6].
Умение составлять электронный баланс, то есть определять количество и направление перехода электронов.
1. Окисление – процесс отдачи электронов. (Небольшой мнемонический приём: Окисление – Отдача, начинаются с одной буквы)
Восстановление – процесс принятия электронов.
2. Окисление происходит с восстановителем. Значит, восстановитель отдает электроны, окисляется, его степень окисления повышается.
Восстановление происходит с окислителем. Значит, окислитель принимает электроны, восстанавливается, его степень окисления понижается.
Кому не нравится такой подход, предлагаю графический метод:
Сколько электронов принимает или отдает атом элемента, можно посчитать по координатной прямой.
После того, как учащиеся научатся определять количество и направление перехода электронов, и записывать это в виде электронного баланса, можно переходить к расстановке коэффициентов.
Умение расставлять коэффициенты методом электронного баланса.
ПРИМЕР 1.
Cu + HNO3 ® Cu(NO3)2 + NO + H2O
1) Определяем степени окисления всех элементов;
2) Выбираем те элементы, у которых изменилась степень окисления;
3) Составляем электронный баланс
Cu0
– 2e ® Cu+2 3 восстановитель
Окисление
N +5 +3e ® N+2 2 окислитель
Восстановление
Число принятых и отданных электронов переносим крест-накрест и сокращаем. Это множители, которые позволяют осуществить закон сохранения: число принятых электронов должно быть равно числу отданных электронов.
Теперь эти множители нужно внести в схему реакции, они должны стать коэффициентами. Перед атомами меди в левой и правой части уравнения нужно поставить коэффициент 3. В этом действии можно не сомневаться, так как медь в левой и правой части встречается только по одному разу.
3 Cu + HNO3 ® 3Cu(NO3)2 + NO + H2O
А вот с азотом возникает вопрос: к какому из атомов азота относится коэффициент 2? Ответ: к тому, степень окисления которого в уравнении встречается единожды, то есть +2. Ставим коэффициент 2 перед NO.
3 Cu + HNO3 ® 3Cu(NO3)2 + 2NO + H2O
Дальше сравниваем левую и правую часть схемы и достраиваем коэффициенты в таком порядке: в правой части после выставления коэффициентов из баланса перед всеми атомами азота есть коэффициенты, пересчитаем азот в правой части – 8, ставим этот коэффициент перед азотной кислотой.
3 Cu + 8HNO3 ® 3Cu(NO3)2 + 2NO + H2O
Теперь в левой части поставлен коэффициент перед водородом, число его атомов 8. Ставим в правую часть перед водой 4.
3 Cu + 8HNO3 ® 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Осталось сравнить число атомов кислорода в левой и правой части уравнения. Если равно – коэффициенты расставлены правильно, если нет – ищем ошибку.
ПРИМЕР 2.
KMnO4 + K2SO3 + H2SO4 ® MnSO4 + K2SO4 + H2O
1) Определяем степени окисления всех элементов;
2) Выбираем те элементы, у которых изменилась степень окисления;
3) Составляем электронный баланс
S+4
– 2e ® S+6 5 восстановитель
Окисление
Mn+7 +5e ® Mn+2 2 окислитель
Восстановление
Перед атомами марганца в левой и правой части уравнения нужно поставить коэффициент 2. В этом действии можно не сомневаться, так как марганец в левой и правой части встречается только по одному разу.
2KMnO4 + K2SO3 + H2SO4 ® 2MnSO4 + K2SO4 + H2O
С серой возникает вопрос: к какому из атомов серы относится коэффициент 5? К тому, степень окисления которого в уравнении встречается единожды, то есть +4. Ставим коэффициент 5 перед K2SO3.
2KMnO4 + 5K2SO3 + H2SO4 ® 2MnSO4 + K2SO4 + H2O
Дальше сравниваем левую и правую часть схемы и достраиваем коэффициенты в таком порядке: калий ( в левой части 10+2=12, перед K2SO4 поставим 6)
2KMnO4 + 5K2SO3 + H2SO4 ® 2MnSO4 + 6K2SO4 + H2O
Теперь в правой части поставлены коэффициенты перед серой, число её атомов 8. В левой части уже есть коэффициент перед серой 5, не хватает еще 3.
2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 ® 2MnSO4 + 6K2SO4 + H2O
Сравниваем число атомов водорода. Ставим перед водой 3.
2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 ® 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O
Осталось сравнить число атомов кислорода в левой и правой части уравнения. 35 и 35.
Случаи, когда индекс при химическом элементе вносится в электронный баланс.
1) Если формула простого вещества записывается с индексом:
NH3 +O2 ® NO + H2O
N-3 – 5e ® N+2 4 восстановитель
Окисление
O20 +4e ® 2O-2 5 окислитель
Восстановление
5 ставим перед простым веществом – кислородом, 4 – перед азотом в левой и правой части уравнения, уравниваем водород, проверяем кислород.
4NH3 +5O2 = 4NO + 6H2O
2) Если в молекуле атомы одного элемента соединены между собой (то есть присутствует ковалентная неполярная связь): пероксиды, дисульфиды, тиосульфат, веселящий газ, органические вещества:
Cr(OH)3 + H2O2 + KOH ® K2CrO4 + H2O
Cr+3 – 3e ® Cr+6 2 восстановитель
Окисление
2O-1 +2e ® 2O-2 3 окислитель
Восстановление
3 ставим перед пероксидом водорода, 2 – перед хромом в левой и правой части уравнения, уравниваем калий, потом - водород, проверяем кислород.
2Cr(OH)3 + 3H2O2 + 4KOH = 2 K2CrO4 + 8H2O
3) Если у одного элемента в левой и правой части уравнения есть одинаковый индекс:
K2Cr2O7 + K2SO3 + H2SO4 ® Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
S+4– 2e ® S+6 6 3 восстановитель
Окисление
2Cr+6 +6e ® 2Cr+3 2 1 окислитель
Восстановление
Перед сульфитом ставим 3, перед хромом в левой и правой части коэффициент не нужен, уравниваем калий (в правой части перед сульфатом калия ставим 4), затем – серу (в левой части перед серной кислотой – 4), водород – перед водой 4, проверяем кислород.
K2Cr2O7 + 3K2SO3 + 4H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 4H2O
ЗАДАНИЕ 2. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса в следующих схемах реакций:
1) Na + HNO3 ® NaNO3 + N2O + H2O
2) K2FeO4 + H2SO4 ® Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O + O2
3) H2O2 + KMnO4 + HNO3 ® Mn(NO3)2 + KNO3 + H2O + O2
4) Ti2(SO4)3 + KClO3 + H2O ® TiOSO4 + KCl + H2SO4
5) Mn3O4 + KClO3 + K2CO3 ® K2MnO4 + KCl + CO2
6) Na2S4O6 + KMnO4 + HNO3 ®Na2SO4 + H2SO4 + Mn(NO3)2 + KNO3 + H2O
Источники:
1. http://himik.pro/okislitelno-vosstanovitelnyie-reaktsii-2/metod-elektronnogo-balansa
2. http://www.superhimik.com/t5776-topic#7140
3. http://techemy.com/forum/viewtopic.php?f=11&t=190
4. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D5%E8%EC%E8%F7%E5%F1%EA%EE%E5_%F3%F0%E0%E2%ED%E5%ED%E8%E5
5. http://chimical-docs.ru/index.php?action=full&id=373
6. http://www.himhelp.ru/section23/section7/section44/52.html
7. А. В. Кульша. О расстановке стехиометрических коэффициентов
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
Применение метода электронного баланса для расстановки коэффициентов в неорганических реакциях.
Решение заданий части С 1 ЕГЭ требует от учащихся комплекса знаний и умений.
- Умение расставлять степени окисления элементов в молекулярных формулах веществ.
- Умение составлять электронный баланс, то есть определять количество и направление перехода электронов.
- Умние расставлять коэффициенты.
1. Значение степени окисления некоторых элементов.
Ученики должны знать, что:
· Степень окисления элементов в простых веществах равна 0.
· Фтор в соединениях имеет степень окисления – 1.
· Металлы 1-2 группы главной подгруппы в соединениях имеют степень окисления +№ группы. (В принципе, можно сказать, что бор и алюминий тоже имеют степень окисления +№ группы, так как в школьном курсе с другими степенями окисления этих элементов мы не сталкиваемся. Но строго говоря, у алюминия, галлия, индия и таллия есть соединения, в которых они проявляют степень окисления +1)
· Водород в большинстве соединений проявляет степень окисления +1, и только в гидридах (соединениях с металлами) может быть – 1.
· Кислород чаще всего проявляет степень окисления – 2. Однако, в соединениях с фтором может быть +1 или +2, в соединениях с активными металлами и водородом может проявлять степень окисления – 1 (пероксиды), и дробные степени окисления (надпероксиды и озониды).
6 655 620 материалов в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Романова Алёна Леонидовна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Ваша скидка на курсы
40%
Курс профессиональной переподготовки
500/1000 ч.
Курс повышения квалификации
36 ч. — 180 ч.
Курс повышения квалификации
36 ч. — 144 ч.
Мини-курс
4 ч.
Мини-курс
4 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.