Практическое занятие №2

«Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса».

Цель: систематизация и углубление знания об окислительно-восстановительных реакциях, отработка практического навыка всоставлении уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса.

Теория.

Окислительно-восстановительными называются реакции, в ходе которых хотя бы один элемент изменил свою степень окисления.

 

ПРАВИЛА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНЕЙ ОКИСЛЕНИЯ

(с примерами)

1. У свободных атомов и у простых веществ с. о. равна 0.

Н₂, Ва, N₂, S, Al, Сu, F₂.

2. Металлы во всех соединениях имеют положительную с. о.
(ее максимальное значение равно номеру группы - для элементов главных подгрупп):

а) у металлов главной подгруппы I группы +1;

б) у металлов главной подгруппы II группы +2;

в) у алюминия +3.

 K₂⁺О, Ca⁺²CО₃, Al⁺³Cl₃, Li₃⁺N, Ba⁺²SO₄, Mg⁺²(NO₃)₂.

3. В соединениях кислород имеет с. о. -2 (исключения: OF₂- +2, и пероксиды: Н₂O₂, К₂O₂ - -1).

Н₂СO₃^-2, К₂О^-2

4. В соединениях с неметаллами у водорода с. о. +1,
а с металлами-1:

H⁺Cl, КН ^-1, NH₃⁺.

5. В соединениях сумма с. о. всех атомов равна 0.

Образец. Н₂⁺С ^х O₃^-2

     +1´ 2 +х + (-2)´ 3=0

                                х=+4 (С⁺⁴)

Теория окислительно-восстановительных реакций

Атомы, молекулы и ионы, отдающие электроны; называются вос­становителями. Во время реакции они окисляются. Например: Al – 3е^- → Аl ⁰; Н₂⁰ - 2е → 2Н⁺; 2Сl^- - 2е^- ® С1₂°

При окислении степень окисления повышается.

Из простых веществ важнейшими восстановителями являются ме­таллы, водород, уголь и др., среди сложных - восстановительными свойствами будут обладать те, в которых имеются атомы элементов с низшей степенью окисления:

HI^-, HCl^-, N^-3H_3,,H₂S ^-2 и др.

Чем ниже степень окисления элемента, чем меньше его электроот­рицательность, тем сильнее восстановительные свойства.

 

Атомы, молекулы или ионы, присоединяющие электроны, называ­ются окислителями. В ходе реакции они восстанавливаются. Например:

S⁰ + 2ё → S ^-2; С1₂ + 2ё → 2Сl^-; Fe ⁺³ + ё → Fe⁺²

При восстановлении степень окисления понижается.

Из простых веществ важнейшими окислителями являются галоге­ны и кислород, среди сложных веществ окислительными свойствами будут обладать те, в состав которых входят атомы с высшей степенью окисления:

КМп⁺⁷О₄; К₂Сr₂ ⁺⁶O₇; Си⁺²О; Fe⁺³Cl₃ и др.

Чем выше степень окисления элемента и больше его электроотри­цательность, тем сильнее окислительные свойства.

 

Метод электронного баланса.

При расстановке коэффициентов методом электронного баланса придерживаются следующего алгоритма:

1. Расставить степени окисления всех элементов.

2. Выбрать элементы, изменившие степень окисления.

3. Выписать эти элементы и показать схематично переход элек­тронов (составить электронный баланс).

4. Число перешедших электронов снести крест накрест и, если нуж­но, сократить. Эти числа будут коэффициентами в уравнении.

5. Расставить коэффициенты из электронного баланса.

6. Сравнением числа атомов каждого элемента в левой и правой части уравнения реакции определить и проставить недостающие коэффициенты.

Примечание: Индекс в молекулах простых веществ переносится в электронный баланс, индексы из формул сложных веществ в баланс не переносятся.

Пример:

2 KMn⁺⁷О₄ + 16HCl^- ® 2 Mn⁺²Cl₂+2KCl+ 5 Cl₂⁰+ 8H₂O

Мn⁺⁷ +5ё ® Мn⁺²       2 - окислитель

2Сl^- - 2ё ® Сl₂⁰      5 - восстановитель

Коэффициенты, взятые из электронного баланса, подчеркнуты од­ной чертой.

@ Задание. Расставьте коэффициенты в схемах реакций методом элек­тронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель, про­цессы окисления и восстановления.

a) Na + Н₂ ® NaH                б) Са + N₂ ®Ca₃N₂

_{_-----------------------------------------------------             ---------------------------------------------------------}        

_{---------------------------------------------------------          ---------------------------------------------------------_____________________}

 в) А1+ O₂ ® А1₂O₃                 г) Р + O₂ ® Р₂O₅

 

_{------------------------------------------------------------             ------------------------------------------------------------------}

 

_{------------------------------------------------------------           ----------------------------------------------------------------------}

 

д) NH₃+ O₂ ® NO+ Н₂O

 

----------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------         е) Al+H₂SO₄=Al₂(SO₄)₃+H₂­

 

_{---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------}ж) СO₂+ Mg®MgO+ С

 

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------з)    HNO₃+ P®H₃PO₄ + NO₂ + Н₂O

 

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------к) Al+ HNO₃=Al(NO₃)₃+ NO+ H₂O

 

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

л)  Сu+ Н₂SO_4(конц)® CuSO₄+ SO₂­+ H₂O

 

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Контрольные вопросы

1.Какие реакции называются окислительно-восстановительными?

2.Какова с.о. простых веществ?

3.У каких элементов с.о. постоянная?

4.Кто такие восстановители? Какой процесс с ними при этом происходит? Приведите примеры.

5.Кто такие окислители? Какой процесс с ними при этом происходит? Приведите примеры.

6.На конкретном примере покажите алгоритм проставления коэффициентов методом электронного баланса.
Лабораторное занятие №3

«Свойства алюминия и его соединений»

Цель: закрепление знаний о свойствах алюминия и его соединений; проведение опытов, подтверждающих химические свойства алюминия по отношению к различным кислотам, получение гидроксида алюминия косвенным способом, экспериментальное подтверждение амфотерных свойств гидроксида алюминия. 

Теория:

Алюминий - металл. На внешнем электронном слое у атома алюминия расположены три электрона в состоянии...3s²3p¹. В реакциях алюминий отдает электроны и превращается в положительно заряженный ион А1³⁺. Алюминий, образует оксид и гидроксид с амфотерными свойствами. Алюминий самый распространенный металл в природе. Общее содержание его в земной коре составляет 8,8%. В свободном состоянии алюминия в природе нет. Важнейшие природные соединения: алюмосиликаты, боксиды, корунд, криолит.

Алюминий является восстановителем и реагирует со многими простыми и сложными веществами.

Алюминий – металл III группы главной подгруппы, имеет 3 электрона на внешнем уровне. Поэтому, проявляет более слабые металлические свойства, чем металлы I и II групп, которым соответственно легче отдавать 1 и 2 электрона с внешнего уровня, чем алюминию – 3.