Часть С на ЕГЭ по химии начинается с задания С1, которое
предполагает составление окислительно-восстановительной реакции (содержащей уже
часть реагентов и продуктов). Оно сформулировано таким образом:
Теоретические
сведения.
Перманганат
калия как окислитель.
+
восстановители
|
в кислой среде
|
в нейтральной среде
|
в щелочной среде
|
(соль
той кислоты, которая участвует в реакции)
|
|
Манганат или , -
|
Дихромат
и хромат как окислители.
(кислая
и нейтральная среда), (щелочная
среда) + восстановители всегда
получается
|
кислая среда
|
нейтральная среда
|
щелочная среда
|
Соли
тех кислот, которые участвуют в реакции:
|
|
в
растворе, или в
расплаве
|
Повышение
степеней окисления хрома и марганца.
+
очень сильные окислители (всегда
независимо от среды!)
|
,
соли, гидроксокомплексы
|
+
очень сильные окислители:
а),
кислородсодержащие соли хлора (в щелочном расплаве)
б) (в
щелочном растворе)
|
Щелочная среда:
образуется хромат
|
,
соли
|
+
очень сильные окислители в кислой среде или
|
Кислая среда:
образуется дихромат илидихромовая
кислота
|
—
оксид, гидроксид, соли
|
+ очень сильные окислители:
,
кислородсодержащие соли хлора (в расплаве)
|
Щелочная
среда:
—
манганат
|
—
соли
|
+
очень сильные окислители в кислой среде или
|
Кислая среда:
—
перманганат
—
марганцевая кислота
|
Азотная
кислота с металлами.
— не выделяется водород, образуются
продукты восстановления азота.
Чем
активнее металл и чем меньше концентрация кислоты, тем дальше
восстанавливается азот
|
|
|
|
|
|
Неактивные
металлы (правее железа) + конц. кислота
Неметаллы + конц. кислота
|
Неактивные
металлы (правее железа) + разб. кислота
|
Активные
металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + конц. кислота
|
Активные
металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + кислота среднего разбавления
|
Активные
металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + очень разб. кислота
|
Пассивация: с
холодной концентрированной азотной кислотой не реагируют:
|
Не
реагируют с азотной кислотой ни
при какой концентрации:
|
Серная
кислота с металлами.
— разбавленная серная
кислота реагирует как обычная минеральная кислота с металлами левее в
ряду напряжений, при этом выделяется
водород;
— при реакции с металлами концентрированной серной
кислоты не выделяется водород, образуются
продукты восстановления серы.
|
|
|
|
Неактивные
металлы (правее железа) + конц. кислота
Неметаллы + конц. кислота
|
Щелочноземельные
металлы + конц. кислота
|
Щелочные
металлы и цинк + концентрированная кислота.
|
Разбавленная
серная кислота ведет себя как обычная минеральная кислота (например, соляная)
|
Пассивация: с
холодной концентрированной серной кислотой не реагируют:
|
Не
реагируют с серной кислотой ни
при какой концентрации:
|
Диспропорционирование.
Реакции диспропорционирования —
это реакции, в которых один и тот жеэлемент
является и окислителем, и восстановителем, одновременно и повышая, и понижая
свою степень окисления:
Диспропорционирование
неметаллов — серы, фосфора, галогенов (кроме фтора).
Сера
+ щёлочь 2
соли, сульфид и сульфит металла (реакция идёт при кипячении)
|
и
|
Фосфор
+ щелочь фосфин и
сольгипофосфит (реакция
идёт при кипячении)
|
и
|
Хлор,
бром, иод + вода (без нагревания) 2
кислоты,
Хлор, бром, иод + щелочь (без нагревания) 2
соли, и и
вода
|
и
|
Бром,
иод + вода (при нагревании) 2
кислоты,
Хлор, бром, иод + щелочь (при нагревании) 2
соли, и и
вода
|
и
|
Диспропорционирование
оксида азота (IV) и солей.
Активность
металлов и неметаллов.
Для анализа активности металлов используют либо электрохимический
ряд напряжений металлов, либо их положение в Периодической таблице. Чем
активнее металл, тем легче он будет отдавать электроны и тем более хорошим
восстановителем он будет в окислительно-восстановительных реакциях.
Электрохимический
ряд напряжений металлов.
Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn
Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb
Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au
|
Активность неметаллов так же можно определить по их положению в
таблице Менделеева.
Запомните! Азот — более активный неметалл, чем хлор!
Более активный неметалл будет окислителем, а менее активный будет
довольствоваться ролью восстановителя, если
они реагируют друг с другом.
Ряд
электроотрицательности неметаллов:
|
увеличение электроотрицательности
|
Особенности
поведения некоторых окислителей и восстановителей.
а) кислородсодержащие соли и кислоты хлора в реакциях с
восстановителями обычно переходят в хлориды:
б) если в реакции участвуют вещества, в которых один и тот же
элемент имеет отрицательную и положительную степени окисления — они встречаются
в нулевой степени окисления (выделяется простое вещество).
Необходимые
навыки.
1.
Расстановка степеней окисления.
Необходимо помнить, что степень окисления — это гипотетическийзаряд
атома (т.е. условный, мнимый), но он должен не выходить за рамки здравого
смысла. Он может быть целым, дробным или равным нулю.
Задание 1: Расставьте
степени окисления в веществах:
2.
Расстановка степеней окисления в органических веществах.
Помните, что нас интересуют степени окисления только тех атомов углерода,
которые меняют своё окружение в процессе ОВР, при этом общий заряд атома
углерода и его неуглеродного окружения принимается за 0.
Задание 2: Определите
степень окисления атомов углерода, обведённых рамкой вместе с неуглеродным
окружением:
2-метилбутен-2: –=
ацетон:
уксусная
кислота: –
3.
Не забывайте задавать себе главный вопрос: кто в этой реакции
отдаёт электроны, а кто их принимает, и во что они переходят? Чтобы не
получалось, что электроны прилетают из ниоткуда или улетают в никуда.
Пример:
В этой
реакции надо увидеть, что иодид калия может
являтьсятолько восстановителем, поэтому нитрит калия будет
принимать электроны, понижая свою
степень окисления.
Причём в этих условиях (разбавленный раствор) азот
переходит из в
ближайшую степень окисления .
4.
Составление электронного баланса сложнее, если формульная единица
вещества содержит несколько атомов окислителя или восстановителя.
В этом случае это необходимо учитывать в полуреакции, рассчитывая число
электронов.
Самая частая проблема — с дихроматом калия ,
когда он в роли окислителя переходит в :
Эти же
двойки нельзя забыть при уравнивании, ведь они
указывают число атомов данного вида в уравнении.
Задание 3: Какой
коэффициент нужно поставить перед и
перед
Задание 4: Какой
коэффициент в уравнении реакции будет стоять перед магнием?
5.
Определите, в какой среде (кислой, нейтральной или щелочной)
протекает реакция.
Это можно сделать либо про продуктам восстановления марганца и хрома, либо по
типу соединений, которые получились в правой части реакции: например, если в
продуктах мы видим кислоту, кислотный
оксид — значит, это точно не щелочная среда, а если
выпадает гидроксид металла — точно не кислая. Ну и разумеется, если в левой
части мы видим сульфаты металлов, а в правой — ничего похожего на соединения
серы — видимо, реакция проводится в присутствии серной кислоты.
Задание 5: Определите
среду и вещества в каждой реакции:
6.
Помните, что вода — вольный путешественник, она может как
участвовать в реакции, так и образовываться.
Задание 6: В
какой стороне реакции окажется вода? Bо что перейдёт цинк?
Задание 7: Мягкое
и жесткое окисление алкенов.
Допишите и уравняйте реакции, предварительно расставив степени окисления в
органических молекулах:
(хол.
р-р.)
(водн.р-р)
|
|
|
|
7.
Иногда какой-либо продукт реакции можно определить, только
составив электронный баланс и поняв, каких частиц у нас больше:
Задание 8: Какие
продукты ещё получатся? Допишите и уравняйте реакцию:
8.
Во что переходят реагенты в реакции?
Если ответ на этот вопрос не дают выученные нами схемы, то нужно
проанализировать, какие в реакции окислитель и восстановитель — сильные или не
очень?
Если окислитель средней силы, вряд ли он может окислить, например, серу из в ,
обычно окисление идёт только до .
И наоборот, если —
сильный восстановитель и может восстановить серу из до , то —
только до .
Задание 9: Во
что перейдёт сера? Допишите и уравняйте реакции:
(конц.)
9.
Проверьте, чтобы в реакции был и окислитель, и восстановитель.
Задание 10: Сколько
ещё продуктов в этой реакции, и каких?
10.
Если оба вещества могут проявлять свойства и восстановителя, и
окислителя — надо продумать, какое из них более активный
окислитель. Тогда второй будет восстановителем.
Задание 11: Кто
из этих галогенов окислитель, а кто восстановитель?
11.
Если же один из реагентов — типичный окислитель или восстановитель
— тогда второй будет «выполнять его волю», либо отдавая электроны окислителю,
либо принимая у восстановителя.
Пероксид
водорода — вещество с двойственной природой, в
роли окислителя (которая ему более характерна) переходит в воду, а в роли
восстановителя — переходит в свободный газообразный кислород.
Задание 12: Какую
роль выполняет пероксид водорода в каждой реакции?
Последовательность
расстановки коэффициентов в уравнении.
Сначала проставьте коэффициенты, полученные из электронного
баланса.
Помните, что удваивать или сокращать их можно только вместе.
Если какое-либо вещество выступает и в роли среды, и в роли окислителя
(восстановителя) — его надо будет уравнивать позднее, когда почти все
коэффициенты расставлены.
Предпоследним уравнивается водород, а по
кислороду мы только проверяем!
1.
Задание 13: Допишите и
уравняйте:
Не спешите, пересчитывая атомы кислорода! Не забывайте умножать, а
не складывать индексы и коэффициенты.
Число атомов кислорода в левой и правой части должно сойтись!
Если этого не произошло (при условии, что вы их считаете правильно), значит,
где-то ошибка.
Возможные
ошибки.
1.
Расстановка степеней окисления: проверяйте каждое вещество
внимательно.
Часто ошибаются в следующих случаях:
а) степени окисления в водородных соединениях неметаллов: фосфин —
степень окисления у фосфора — отрицательная;
б) в органических веществах — проверьте ещё раз, всё ли окружение атома учтено;
в) аммиак и соли аммония — в них азот всегда имеет
степень окисления ;
г) кислородные соли и кислоты хлора — в них хлор может иметь степень окисления ;
д) пероксиды и надпероксиды — в них кислород не имеет степени окисления ,
бывает , а
в —
даже ;
е) двойные оксиды: — в
них металлы имеют две разные степени
окисления, обычно только одна из них участвует в переносе электронов.
Задание 14: Допишите
и уравняйте:
Задание 15: Допишите
и уравняйте:
2.
Выбор продуктов без учёта переноса электронов — то есть, например,
в реакции есть только окислитель без восстановителя или наоборот.
Пример: в
реакции свободный
хлор часто теряется. Получается, что электроны к марганцу прилетели из космоса…
3.
Неверные с химической точки зрения продукты: не может получиться
такое вещество, которое вступает во взаимодействие со средой!
а) в кислой среде не может получиться оксид металла, основание,
аммиак;
б) в щелочной среде не получится кислота или кислотный оксид;
в) оксид или тем более металл, бурно реагирующие с водой, не образуются в
водном растворе.
Задание 16: Найдите
в реакциях ошибочные продукты,
объясните, почему они не могут получаться в этих условиях:
Ответы и
решения к заданиям с пояснениями.
Задание 1:
Задание 2:
2-метилбутен-2:
–=
ацетон:
уксусная кислота: –
Задание 3:
Так
как в молекуле дихромата 2 атома хрома, то и электронов они отдают в 2 раза
больше — т.е. 6.
Задание 4:
Так
как в молекуле два
атома азота, эту двойку надо учесть в электронном балансе — т.е. перед
магнием должен быть коэффициент .
Задание 5:
Если
среда щелочная, то фосфор будет
существовать в виде соли —
фосфата калия.
Если среда кислая, то фосфин переходит в фосфорную кислоту.
Задание 6:
Так
как цинк — амфотерный металл,
в щелочном растворе он образуетгидроксокомплекс. В результате
расстановки коэффициентов обнаруживается, что вода
должна присутствовать в левой части реакции:
Задание 7:
Электроны
отдают два атома в
молекуле алкена. Поэтому мы должны учестьобщее количество
отданных всей молекулой электронов:
(хол.
р-р.)
Обратите внимание, что из 10 ионов калия 9 распределены между
двумя солями, поэтому щелочи получится только
одна молекула.
Задание 8:
В процессе составления баланса мы видим, что на 2
иона приходится
3 сульфат-иона. Значит, помимо сульфата калия образуется ещё серная
кислота(2 молекулы).
Задание 9:
(перманганат не очень сильный окислитель в растворе; обратите внимание, что
вода переходит в
процессе уравнивания вправо!)
(конц.)
(концентрированная азотная кислота очень сильный окислитель)
Задание 10:
Не
забудьте, что марганец принимает электроны,
при этом хлор их должен отдать.
Хлор выделяется в виде простого вещества.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.