Классификация химических реакций по изменению степени окисления

Классификация химических реакций по тепловому эффекту

Тепловой эффект химической реакции — это количество теплоты (Q), которое выделяется или поглощается в химической реакции.

Реакция	Определение	Пример
Эндотермическая	Реакция, проходящая с поглощением теплоты	N2 + O2 → 2NO - Q
Экзотермическая	Реакция, проходящая с выделением теплоты	Н2 + Сl2 → 2НСl + Q

Термохимическое уравнение — уравнение химической реакции, в котором указан тепловой эффект реакции:

2Н₂ + О₂ = 2Н₂O + 484 кДж

2NH₃ → N₂ + ЗН₂ –  46,36 кДж.

Термохимические расчеты основаны на законе Гесса:

- тепловой эффект химической реакции зависит от состояний исходных веществ и продуктов реакций, но не зависит от промежуточных стадий процесса

- тепловой эффект химической реакции равен сумме теплот образования продуктов реакции за вычетом суммы теплот образования исходных веществ

Решение задач по термохимическим уравнениям реакций.

Алгоритм решения:

а) Прочитать внимательно задачу.

б) Составить термохимическое уравнение.

в) Перенести данные из условия в уравнение.

г) Найти по уравнению массу или количество вещества.

д) Составить и решить пропорцию.

е) Записать ответ.

Задача 1. Определите количество теплоты, которое выделится при образовании 120 г MgO, в результате реакции горения магния, с помощью термохимического уравнения: 2 Mg + O₂ = 2MgO + 1204 кДж

Дано: m (MgО)= 120г Найти: Q1 -?

Решение: 1)Определяем количества оксида магния, используя формулу для нахождения количества вещества через массу. n = m / M n(MgO) = 120г/ 40 г/моль = 3 моль 2)Составляем пропорцию с учетом коэффициентов в уравнении реакции По уравнению 2 моля MgO - 1204 кДж По условию 3 моля MgO - Q1

2 Mg + O₂ = 2MgO + 1204 кДж

Отсюда

		3 моль* 1204кДж
Q1	=	-----------------------	= 1803 кДж
		2моль

Ответ: при образовании 120г оксида магния выделится 1803 кДж энергии.

Задача 2. Сколько выделится теплоты на ведро (10 кг) угля, если известно, что тепловой эффект реакции горения угля выражается следующим термохимическим уравнением: С + О₂ —> CO₂ + 394 кДж?

Дано:                                                    Р е ш е н и е

m(C) = 10 кг, или 10⁴ г,                      M (С) = 12 г/моль.

Q = 394 кДж.

                                                             Составляем пропорцию:

12 г С – 394 кДж,

                                                            10⁴ г С – х кДж;

х = 328 333,3 кДж.

Ответ: При сгорании ведра угля выделится 328 333,3 кДж теплоты.

Домашнее задание:

Задача. В результате реакции, термохимическое уравнение которой

2C₂H₂+ 5O₂ = 4CO₂ +2H₂O + 2610 кДж выделилось 652,5 кДж теплоты.

Определите массу сгоревшего ацетилена.

25/03/20г.        Тема урока: Окислительно-восстановительные реакции

!Записать всё в тетрадь для работ и выполнить задание.

Классификация химических реакций по изменению степени окисления

Химическая реакция	Определение	Примеры
проходящая с изменением степени окисления атомов, образующих молекулы реагирующих веществ (окислительно-восстановительная)	реакция, при которой происходит переход электронов от одних атомов, молекул или ионов к другим	H2S-2 + 020 → S0 + Н2O-2 -2KI-1 + Сl20 → 2КСl-1 + I20
проходящая без изменения степени окисления	Реакция, в которой степень окисления каждого атома после реакции остается неизменной	2АlСl3 + 3Na2S + 6Н2O → 2Аl(ОН)3↓ + 3H2S↑ + 6NaCl H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O

Степень окисления – это условный заряд атома химического элемента в соединении, вычисленный на основе предположения, что все соединения состоят только из ионов. Степень окисления может быть положительной, отрицательной или равняться нулю, что зависит от природы соответствующих соединений.

Одни элементы имеют постоянные степени окисления, другие — переменные.

Например, к элементам с постоянной положительной степенью окисления относят щелочные металлы: Li⁺¹, Na⁺¹, K⁺¹, Rb⁺¹, Cs⁺¹, Fr⁺¹, следующие элементы II группы периодической системы: Ве⁺², Mg⁺², Ca⁺², Sr⁺², Ва⁺², Ra⁺², Zn⁺², а также элемент III А группы - А1⁺³ и некоторые другие. Металлы в соединениях всегда имеют положительную степень окисления.

Из неметаллов постоянную отрицательную степень окисления (-1) имеет F.

В простых веществах, образованных атомами металлов или неметаллов, степени окисления элементов равны нулю, например: Na°, Al°, Fe°, Н₂⁰, О₂⁰, F₂⁰, Cl₂⁰, Br₂⁰.

Для водорода характерны степени окисления: +1 (Н₂0), -1 (NaH).

Для кислорода характерны степени окисления: -2 (Н₂0), -1 (Н₂О₂), +2 (OF₂).

Следует помнить, что в целом молекула электронейтральна, поэтому в любой молекуле алгебраическая сумма степеней окисления равна нулю, а в сложном ионе – заряду иона.

Например, рассчитаем степень окисления хрома в дихромате калия K₂Cr₂O₇.

1. Степень окисления калия +1, кислорода -2.

2. Подсчитаем число отрицательных зарядов: 7 • (-2) = -14

3. Число положительных зарядов должно быть + 14. На калий приходится два положительных заряда, следовательно, на хром – 12.

4. Так как в формуле два атома хрома, 12 делим на два: 12: 2 = 6.

5. + 6 – это степень окисления хрома.

Проверка: алгебраическая сумма положительных и отрицательных степеней окисления элементов равна нулю, молекула электронейтральна.

Задание: пользуясь приведенными сведениями, рассчитайте степени окисления элементов в соединениях:

MnO₂, H₂SO₄, K₂SO₃, H₂S, KMnO_4.

Что же представляют собой окислительно – восстановительные реакции с точки зрения понятия «степень окисления химических элементов»?

Рассмотрим процесс на примере взаимодействия цинка с разбавленной серной кислотой:

При составлении этого уравнения используется метод электронного баланса. Метод основан на сравнении степеней окисления атомов в исходных веществах и продуктах реакции. Основное требование при составлении уравнений этим методом: число отданных электронов должно быть равно числу принятых электронов.

Вывод:

1. Окисление – это процесс отдачи электронов, степень окисления при этом повышается.

2. Восстановление – это процесс присоединения электронов, степень окисления при этом понижается.

3. Атомы, молекулы или ионы, отдающие электроны, окисляются; являются восстановителями.
Атомы, ионы или молекулы, принимающие электроны, восстанавливаются; являются окислителями.

4. Окисление всегда сопровождается восстановлением, восстановление связано с окислением.

5. Окислительно – восстановительные реакции – единство двух противоположных процессов: окисления и восстановления.

Задание: методом электронного баланса найдите и поставьте коэффициенты в следующей схеме окислительно-восстановительной реакции:

MnO₂ + H₂SO₄ → MnSO₄ + O₂ + H₂O

ТипыОВР

1. Межмолекулярные – реакции, в которых атомы окислителя и восстановителя, входят в состав молекул различных исходных веществ.

MnO₂+ 4HCl = MnCl₂+ Cl₂+ 2H₂O

2Cl^-- 2ē →Cl₂⁰(восстановитель окисляется)

Mn⁺⁴+ 2ē →Mn⁺²(окислитель восстанавливается)

2. Внутримолекулярные – реакции, в которых атомы окислителя и восстановителя, входят в состав молекулы одного и того же исходного вещества и являются атомами различных элементов или одного элемента, но с различной степенью окисления.

a) 2KClO₃= 2KCl + 3O₂

Cl⁺⁵+ 6ē →Cl^- │х 2 (окислитель восстанавливается)

2O^-2 - 4ē →O₂⁰ │х 3 (восстановитель окисляется)

б) NH₄NO₂= N₂+ 2H₂O

2N^-3- 6ē →N₂⁰(восстановитель окисляется)

2N⁺³+ 6ē →N₂⁰(окислитель восстанавливается)

Домашнее задание:

1. Укажите номер, под которыми расположены схемы окислительно-восстановительных реакций:

1) MgCO₃ + HCl ® MgCl₂ + CO₂ + H₂O,          3) H₂O₂ ® H₂O + O₂,

2) FeO + P ® Fe + P₂O₅,                                      4) KOH + CO₂ ® KHCO₃.

2. Укажите номер, под которыми расположены процессы окисления:

1) S⁺⁶ ® S^–2, 2) Mn⁺² ® Mn⁺⁷, 3) S^–2 ® S⁺⁴,

4) Mn⁺⁶ ® Mn⁺⁴,    5) О₂ ® 2О^–2, 6) S⁺⁴ ® S⁺⁶.

3. Укажите номер, под которыми расположены процессы восстановления:

1) 2I^–1 ® I₂, 2) 2N⁺³ ® N₂, 3) S^–2 ® S⁺⁴,  4) Mn⁺⁶ ® Mn⁺², 5) Fe⁺³ ® Fe⁰, 6) S⁰ ® S⁺⁶.

4. Выберите соединение, в которой степень окисления одного из элементов равна +5:
а) K₂MnO₄;      б) K₂Cr₂O₇;     в) KBrO₃;  г) KNO₂.

5. Составьте схему электронного баланса и расставьте коэффициенты:

K₂S + KMnO₄ + H₂O ® MnO₂ + S + KOH.

6. Составьте уравнение реакции взаимодействия концентрированной серной кислоты с медью. В ответе укажите сумму коэффициентов в уравнении реакции.