ЗАНЯТТЯ №14

Тема: Окисно-відновні процеси. Окисники та відновники.

Значення окисно-відновних реакцій

Актуальність: Окисно-відновні реакції лежать в основі дуже важливих процесів в організмі людини: травлення, дихання, біосин­тез, зір, процеси обміну речовин і інші. Окисно-відновні про­цеси в мітохондріях є основним джерелом енергії для життєдіяль­ності всіх клітин і організму в цілому.

Навчальні цілі:

Знати: властивості металів і неметалів, можливі ступені окиснення елементів, найважливіші окисники і відновники, типи окисно-відновних реакцій.

Уміти: визначати ступені окиснення елементів, окисник і від­нов­ник, тип окисно-відновних реакцій, складати електрон­ний баланс.

Самостійна позаудиторна робота:

! Написати в робочому зошиті:

1. Визначити ступені окиснення всіх атомів в наступних спо­луках: HClO₄, HClO₃, HClO₂, HClO, HCl, Cl₂, NH₃, PH₃, H₃PO₄, O₂, O₃.

2.Серед представлених молекул і йонів вибрати ті, які можуть бути: А) тільки відновниками, Б) тільки окисниками, В) можуть проявляти окисно-відновну подвійність:

A) Fe, Fe⁺², Fe⁺³, NH₃; Б) Cu, Cu⁺², CuO, Cu₂O;

B) Cl₂, Сlˉ, Сl⁺⁷, Cl₂O₇; Г) Mn, MnO₂, MnO₄ˉ, K₂MnO₄;

Д) N₂, NO₃ˉ, NO₂ˉ, NO, Е) S^-2, SO₃^-2 SO₄^-2, Na₂S₂O₃,

Є) HC1, H₂S, H₂SO₄, H₂O₂,.

3. Скласти електронний баланс і поставити коефіцієнти в окисно-відновній реакції:

H₂S + H₂SO₃ ® S + H₂O.

4. Розставити коефіцієнти в рівняннях реакцій методом електронного балансу, вказати окисник та відновник, процеси окиснення і відновлення:

а) FeSO₄ + КМnО₄ + H₂SO₄ ® Fe₂(SO₄)₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

б) H₂S + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ ® K₂SO₄ + Сr₂(SО₄)₃ + H₂O

в) S + КСlO₃ + H₂O ® Cl₂ + K₂SO₄ + H₂SO₄

г) NH₃ + KMnO₄ + КОН ® KNO₃ + K₂MnO₄ + H₂O

д) As + 5HNO_3(конц.) ® H₃AsO₄ + NO₂ + H₂O;

е) Sb + HNO_3(конц.) ® HSbO₃ + NO + H₂O;

є) Bi + HNO₃ ® Bi(NO₃)₃ + NO + H₂O;

ж) As₂S₃ + HNO₃ ® H₃AsO₄ + SO₂+NO +H₂O

 

6 Дати відповіді на тести

1. Який з процесів відноситься до окисно-відновних?

а) кипіння; б) розчинення;

в) замерзання; г) згоряння.

2. Вибрати сполуку, в якій ступінь окиснення хрому дорівнює +6:

а) K₂Cr₂O₇; б) K₂CrO₄; в) Cr(OH)₃; г) Cr.

3. Вибрати сполуку, в якій ступінь окиснення оксигену дорів­нює +2:

а) F₂O; б) O₂; в) H₂O; г) CO₂.

4. Вибрати сполуку, в якій ступінь окиснення мангану дорів-нює +4:

а) KMnO₄; б) K₂MnO₄; в) MnCl₂; г) MnO₂.

5. Вибрати сполуку, в якій ступінь окиснення феруму дорів-нює +6:

а) Fe₂O₃; б) Fe(OH)₂; в) Fe; г) K₂FeO₄.

 

 

6. Який процес відбувається в схемі Са⁺² ® Са⁰?

а) окиснення: Са⁺² – 2е^– ® Са⁰; б) відновлення: Са⁺² + 2 е^– ® Са⁰;

в) окиснення: Са⁺² + 2 е^– ® Са⁰; г) відновлення: Са⁺² 2 е^– ® Са⁰.

7. Підібрати характеристику для процесу S^–2 ® S⁺⁶:

а) окиснення: S^–2 – 8 е^– ® S⁺⁶; б) відновлення: S^–2 + 8 е^– ® S⁺⁶;

в) окиснення: S^–2 – 6 е^– ® S⁺⁶; г) відновлення: S^–2 + 6 е^– ® S⁺⁶.

8. У якій з речовин сульфур може виявляти тільки окисні властивості?

а) K₂S; б) H₂SO₄; в) Na₂SO₃; г) SO₂.

9. У якій з речовин карбон може виявляти тільки відновні властивості?

а) CH₄; б) CO₂; в) CO; г) Na₂CO₃.

10. У якій з речовин нітроген може виявляти окисно-відновну подвійність?

а) HNO₂; б) NaNO₃; в) N₂O₅; г) NH₃.

11. У якій з речовин манган може виявляти окисно-відновну по­двійність?

а) Mn₂O₇; б) KMnO₄; в) MnO₂; г) Mn.

12. H₂S + 8 HNO₃ ® H₂SO₄ + 8 NO₂ + 4 H₂O. Наведена реакція є:

а) міжмолекулярною; б) внутрішньомолекулярною;

в) диспропорціонування; г) контрпропорціонування.

11. 2 NaNO₃ ® 2 NaNO₂ + O₂. Наведена реакція є:

а) міжмолекулярною; б) внутрішньомолекулярною;

в) диспропорціонування; г) контрпропорціонування;

14*. Визначити можливість перебігу окисно-відновної реакції між речовинами: KNO₂ і HI:

а) реакція не відбувається;

б) реакція відбувається: HI – окисник, KNO₂ – відновник;

в) реакція відбувається: KNO₂ – окисник, HI – відновник;

г) реакція не відбувається: KNO₂ – окисник, HI – окисник.

 

Контрольні питання

1. Що таке ступінь окиснення?

2. Які ступені окиснення проявляють метали і неметали?

3. Чому метали віддають електрони, а неметали приймають електрони?

4. Чому деякі елементи проявляють окисно-відновну по­двій­ність? З чим це пов'язано?

5. Які реакції називаються окисно-відновними?

6. Що називається окисненням, відновленням?

7. Що таке окисник і відновник?

8. Приведіть приклади найтиповіших окисників і відновників.

9. Які типи окисно-відновних реакцій ви знаєте? Навести приклади?

10. Які фактори впливають на окисно-відновні реакції?

 

Самостійна робота на занятті

! Написати в робочому зошиті:

1. Визначити ступені окиснення і намалювати структурні формули сполук: H₂S, SO₂, SO₃, F₂O₂, H₂SO₄, H₂O₂, K₂MnO₄.

2. Визначити ступені окиснення атомів вуглецю в кожній молекулі:

хлористий метил (хлорметан)	хлористий метилен (дихлорметан)	форміатна кислота	формальдегід	чотири-хлористий вуглець (тетрахлорметан)

3. Навести формули двох речовин, які можуть проявляти, тільки: а) окиснювальні властивості, б) відновні властивості,

в) окисно-відновну подвійність.

Написати по одному рівнянню реакцій за участю цих речовин.

4. Скласти електронний баланс для реакцій, вказати окисник і відновник:

a) Н₂SO₃ + HNO₃ ® H₂SO₄ + NO

б) (NH₄)₂Cr₂O₇ ® Cr₂O₃ + N₂ + 4H₂O

в) Cl₂ + 2KOH ® KClO + KCl + H₂O

г) 2NO₂ + 2KOH ® KNO₃ + KNO₂ + H₂O

д) 3HNO₂ ® HNO₃ + 2NO + H₂O

е) 3K₂MnO₄ + 2H₂O ® 2KMnO₄ + MnO₂ + 4KOH

є) FeS₂+O₂ ® Fe₂O₃ + SO₂

ж) 2Pb(NO₃)₂ ® 2PbO + 4NO₂ + O₂.

5*. Визначити речовини А та Б в схемі окисно-відновної реакції. Розставити коефіцієнти:

KMnO₄ + A + H₂O ® MnO₂ + KNO₃ + Б

6*. Є однакова маса цинку і натрію. З якого металу можна одер­жати більше водню? Навести рівняння реакцій і обґрунтувати від­повідь.

 

РОЗДІЛ 6. КЛАСИ НЕОРГАНІЧНИХ СПОЛУК

 

План

§6.1. Класифікація неорганічних речовин.

§6.2. Оксиди, їх склад, назви оксидів, добування, хімічні властивості.

§6.3. Основи, їх назви, добування та властивості. Амфотерні гідро­к­сиди.

§6.4. Кислоти, їх класифікація та номенклатура. Добування та вла­сти­вості кислот.

§6.5. Солі, їх властивості, класифікація солей, назви і добування солей. Комплексні сполуки.

§6.6. Генетичний зв'язок між різними класами неорганічних сполук.

 

§6.1. Класифікація неорганічних речовин

	РЕЧОВИНИ
ПРОСТІ – це речовини утворені атомами одного елемента		СКЛАДНІ – це речовини утворені атомами двох або більше елементів
МЕТАЛИ	НЕМЕТАЛИ		ОКСИДИ	ОСНОВИ	КИСЛОТИ	СОЛІ
Na, Ca, Cu, Fe	S, N2, C, J2, O2		Na2O	NaOH	HCl	NaCl
			SO3	CaOH2	H2SO4	CuSO4

 

§6.2. Оксиди, їх склад, назви оксидів, добування, хімічні властивості

ОКСИДИ – це складні речовини, що складаються з дво­хелементів, один з яких Оксигенв ступені окиснення –2.

Загальна формула оксидів Е_хО_у; де Е – елемент, х та у – індекси.

 

КЛАСИФІКАЦІЯ ОКСИДІВ:

Несолетворні	- не утворюють солей при хімічних реакціях: CO, N2O, NO
Солетворні	ОСНОВНІ це оксиди металів які проявляють невеликий ступінь окиснення +1 +2: Na2O; MgO; CuO
АМФОТЕРНІ (звичайно для металів зі ступенем окиснення +3 +4): ZnO; Al2O3; Cr2O3; SnO2 Як гідрати їм відповідають амфотерні гідроксиди.
КИСЛОТНІ це оксиди неметалів і металів зі ступенем окиснення від +5 до +7: SO2; SO3; P2O5; Mn2O7; CrO3

Основним оксидам відповідають ОСНОВИ,

кислотним – КИСЛОТИ,

амфотерним – і ті й інші.

КИСЛОТНИМИ ОКСИДАМ називаються оксиди, які взаємодіють з ОСНОВАМИ з утворенням солі та води. ОСНОВНИМИ ОКСИДАМИ називаються оксиди, які взаємодіють з КИСЛОТАМИ з утворенням солі та води. АМФОТЕРНИМИ ОКСИДАМИ називаються оксиди, які взаємодіють як з КИСЛОТАМИ так і з ОСНОВАМИ з утворенням солі та води.

НОМЕНКЛАТУРА ОКСИДІВ

НАЗВА ОКСИДІВ складається з трьох слів:

1. Українська назва елементу в родовому відмінку.

2. Валентності елементу.

3. Слова " оксид". Наприклад: Fе₂О₃ - ферум (III) оксид

Мn₂О₇ - мангану (VII) оксид

ГРАФІЧНІ ФОРМУЛИ

Графічні формули показують порядок сполучення атому з інши­ми атомами в молекулі та валентність атомів.

Правила написання графічних формул:

1. Атом Оксигену завжди двовалентний (─ О ─)

2. Атоми Оксигену не з'єднуються один з одним, окрім перокси­дів Н₂О₂ (Н─ О─ О─ Н), ВаО₂.

3. Атоми одного елементу не з'єднуються один з одним.

 

СО2

О = С = О;

Р2О5

;

Сl2О7

ХАРАКТЕРИСТИКА ОКСИДІВ.

ОСНОВНІ ОКСИДИ	КИСЛОТНІ ОКСИДИ
утворюють основи, а при взаємодії з кислотами та кислотними оксидами утворюють КАТІОНИ солей. Наприклад: К2О, ВаО, СrO.	утворюють кислоти, а при взаємодії з основами та основними оксидами – АНІОНИ солей. Наприклад: СО2, SО3, Mn2O7
ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
це тверді речовини з високою температурою плавлення	За агрегатним станом поділяються на три групи: - газоподібні: СО2, SO2 - рідкі: SO3, N2O3, C12O7 - тверді: Р2О5, N2O5. Всі кислотні оксиди розчиняються у воді, окрім SiO2. Погано розчиняються СО2, SO2.
ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
1) Основний оксид + вода = основа (ЛУГ) Na2O + Н2О = 2NaOH СаО + Н2О = Са(ОН)2 СuО + Н2О – реакція не йде, оскільки СuО і Сu(ОН)2 не розчиняються у воді. 2) Основний оксид + кислотний оксид = сіль MgO + SO3 = MgSO4 3) Основний оксид + кислота = сіль + Н2О К2О + 2HNO3 = 2KNO3 + Н2О	1) Кислотний оксид + вода = кислота SO3 + Н2О = H2SO4 Р2О5 +3 Н2О = 2 Н3РО4 N2O5 + Н2О = 2 HNО3, SiO2 + Н2О – реакція не йде, оскільки SiO2 і Н2SiO3 не розчиняються з воді 2) Кислотний оксид + основний оксид = сіль SO3 + СаО = CaSO4 H2SO4 3) Кислотний оксид + основа =: сіль + Н2О SiO2 + 2 NaOH = Na2SiO3 + H2O H2SiO3
АМФОТЕРНІ ОКСИДИ
Здатні проявляти властивості як основних, так і кислотних оксидів залежно від умов реакції. Амфотерним оксидам відповідають як основи, так і кислоти, вони утворюють катіони солей в реакціях з кислотами і аніони солей в реакціях з лугами. Амфотерні оксиди з водою не взаємодіють.
ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
1). Амфотерний оксид + кислота = сіль + вода А12О3 + 2 Н3РО4 = 2A1PO4 + 3Н2О ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + Н2О 2). Амфотерний оксид + луг = сіль + вода А12О3 +2 NaOH = 2NaAlO2 + Н2О ZnO + 2 КОН = K2ZnO2 + Н2О у розчинах утворюються гідроксокомплекси: А12О3 + 2NaOH + 7Н2О = 2Na[Al(OH)4(H2O)2] ZnO + 2NaOH + Н2О = Na2[Zn(OH)4]

þ Коротко основні хімічні властивості оксидів

можна представити у вигляді таблиці:

ОСНОВНІ ОКСИДИ	КИСЛОТНІ ОКСИДИ
1. Взаємодія з водою
Утворюється основа: Na2O + H2O ® 2NaOH CaO + H2O ® Ca(OH)2	Утворюється кислота: SO3 + H2O ® H2SO4 P2O5 + 3H2O ® 2H3PO4
2. Взаємодія з кислотою або основою:
При реакції з кислотою утворюється сіль і вода MgO + H2SO4 –t°® MgSO4 + H2O CuO + 2HCl –t°® CuCl2 + H2O	При реакції з основою утворюється сіль і вода CO2 + Ba(OH)2 ® BaCO3 + H2O SO2 + 2NaOH ® Na2SO3 + H2O

 

 

АМФОТЕРНІ ОКСИДИвзаємодіють
з кислотами як основні: ZnO + H2SO4 ® ZnSO4 + H2O	з основами як кислотні: ZnO + 2NaOH ® Na2ZnO2 + H2O (ZnO + 2NaOH + H2O ® Na2[Zn(OH)4])
3. Взаємодія основних і кислотних оксидів між собою утворює СОЛІ
Na2O + CO2 ® Na2CO3
4. Відновлення до простих речовин:
3CuO + 2NH3 ® 3Cu + N2 + 3H2O P2O5 + 5C ® 2P + 5CO

ЗМІНА ВЛАСТИВОСТЕЙ ОКСИДІВ ЕЛЕМЕНТІВ У ПЕРІО­ДАХ І ГРУПАХ

У періодах властивості оксидів змінюються від основних через амфотерні до кислотних. Наприклад, розглянемо властивості оксидів елементів третього періоду: