Окислительно-восстановительные реакции протекают в направлении образования более слабого окислителя и более слабого восстановителя.

Окислительно-восстановительные свойства веществ можно сравнивать только в одинаковых условиях. В некоторых случаях это сравнение может быть проведено количественно.
Подобрать коэффициенты в некоторых уравнениях реакций (особенно ОВР) довольно сложно. Для упрощения этой задачи в случае окислительно-восстановительных реакций используют следующие два метода:
а) метод электронного баланса и
б) метод электронно-ионного баланса .
Метод электронного баланса вы изучите сейчас, а метод электронно-ионного баланса обычно изучается в высших учебных заведениях.
Оба эти метода основаны на том, что электроны в химических реакциях никуда не исчезают и ниоткуда не появляются, то есть число принятых атомами электронов равно числу электронов, отданных другими атомами.
Число отданных и принятых электронов в методе электронного баланса определяется по изменению степени окисления атомов. При использовании этого метода необходимо знать состав как исходных веществ, так и продуктов реакции.
Рассмотрим применение метода электронного баланса на примерах.

Пример 1. Составим уравнение реакции железа с хлором. Известно, что продуктом такой реакции является хлорид железа(III). Запишем схему реакции:

Fe + Cl 2 = FeCl 3 .

Определим степени окисления атомов всех элементов, входящих в состав веществ, участвующих в реакции:

Введя коэффициенты 2 и 3 в схему реакции, получаем уравнение реакции:
2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3 .

Пример 2. Составим уравнение реакции горения белого фосфора в избытке хлора. Известно, что в этих условиях образуется хлорид фосфора(V):

Полученные первоначально множители (2 и 20) имели общий делитель, на который (как будущие коэффициенты в уравнении реакции) и были разделены. Уравнение реакции:

P 4 + 10Cl 2 = 4PCl 5 .

Пример 3. Составим уравнение реакции, протекающей при обжиге сульфида железа(II) в кислороде.

Схема реакции:

Уравнение реакции: 4FeS + 7O 2 = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2 .

Пример 4. Составим уравнение реакции, протекающей при обжиге дисульфида железа(II) (пирита) в кислороде.

Схема реакции:

Уравнение реакции: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 .

Используя метод электронного баланса, составьте уравнения реакций, соответствующие следующим схемам: а) Na + I 2 = NaI;
б) Na + O 2 = Na 2 O 2 ;
в) Na 2 O 2 + Na = Na 2 O;
г) Al + Br 2 = AlBr 3 ;
д) Fe + O 2 = Fe 3 O 4 (t );
е) Fe 3 O 4 + H 2 = FeO + H 2 O (t );
ж) FeO + O 2 = Fe 2 O 3 (t );
и) Fe 2 O 3 + CO = Fe + CO 2 (t );
к) Cr + O 2 = Cr 2 O 3 (t );
л) CrO 3 + NH 3 = Cr 2 O 3 + H 2 O + N 2 (t );
м) Mn 2 O 7 + NH 3 = MnO 2 + N 2 + H 2 O;
н) MnO 2 + H 2 = Mn + H 2 O (t );
п) MnS + O 2 = MnO 2 + SO 2 (t )
р) PbO 2 + CO = Pb + CO 2 (t );
с) Cu 2 O + Cu 2 S = Cu + SO 2 (t );
т) CuS + O 2 = Cu 2 O +SO 2 (t );
у) Pb 3 O 4 + H 2 = Pb + H 2 O (t ).

Количественной характеристикой равновесного состояния является величина, называемая константой равновесия (К). В состоянии равновесия состав системы не меняется, то есть концентрации реагентов и продуктов реакции остаются постоянными (они называются равновесными ).

В 1867 году норвежские ученые К. Гульдберг и П. Вааге сформулировали закон действующих масс (ЗДМ): отношение произведения равновесных концентраций продуктов реакции в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, к произведению равновесных концентраций исходных веществ (реагентов) в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, при Т = const , является величиной постоянной.

Например, для обратимой реакции

аА + bВ ⇆ сС + dD

закон действующих масс имеет вид

или, если вещества – газы,

, (5.2)

где [A], [В] и т. д. – равновесные концентрации веществ (моль/л);

Р А, Р В и т.д... – парциальные давления газов.

Например, для реакции 2СН 4 (г) ⇆ С 2 Н 2 (г) + 3Н 2 (г)

закон действующих масс запишется:

или
.

Если все реагенты газообразные и их поведение подчиняется законам идеальных газов, то связь между К Р и К С можно выразить уравнением:

, (5.3)

где Δn  изменение числа молей газов в результате реакции; так что для рассматриваемой реакции Δn = (1 + 3)  2 = 2 и
.

Константа равновесия обладает тем свойством, что она не зависит от концентрации реагентов и продуктов. В то же время константа равновесия зависит от температуры , – с увеличением температуры она увеличивается для эндотермических и уменьшается для экзотермических реакций.

В выражение ЗДМ включаются только концентрации растворов, концентрации или давления газов; конденсированные вещества в собственной фазе (Н 2 О ж, КСl т и т.п.) в формулу не включаются. Например, для реакции

Fe 2 O 3 (т) + 3H 2 (г) = 2Fe (т) + 3H 2 O (ж) ; .

Так как Fe 2 O 3 , Fe и H 2 O  конденсированные вещества, то равновесие реакции зависит только от концентрации Н 2.

Константа равновесия  важнейшая термодинамическая характеристика реакции. По величине константы равновесия (К) можно судить о степени протекания реакции. При очень большом значении К равновесие реакции сильно сдвинуто вправо (в сторону продуктов), а при очень низком значении К реакция протекает в очень незначительной степени и равновесная смесь содержит преимущественно реагенты. Кроме того, по величине К можно вычислять концентрации реагентов и продуктов при достижении равновесия и, как будет показано ниже, G реакции.

Пример 1. В системе CO + Cl 2 ⇆ COCl 2 равновесные концентрации веществ составляют p = 0,3; p = 0,2; p = 1,2 моль/л. Вычислить константу равновесия системы и исходные концентрации CO и Cl 2 .

Решение. Найдем константу равновесия, подставив числовые значения равновесных концентраций в выражение константы равновесия:

Исходная концентрация реагента равна сумме равновесной и израсходованной к моменту равновесия . Из уравнения реакции видно, что для образования 1 моль COCl 2 расходуется по 1 моль СО и Cl 2 . Следовательно,

Исх = p + изр = 0,2 + 1,2 = 1,4 моль/л.

Исх = p + изр = 0,3 + 1,2 = 1,5 моль/л.

Пример 2 . Равновесие реакции N 2 (г) + 3H 2 (г) ⇆ 2NH 3 (г) установилось при следующих концентрациях веществ: = 2,5; [Н 2 ] = 1,8; = 3,6 моль/л. Вычислите константу равновесия реакции и исходные концентрации азота и водорода.

Решеие. Согласно выражению 5.1:
= 0,89.

Для нахождения исходных концентраций азота и водорода учтем, что согласно уравнению реакции, из 1 моль азота получилось 2 моль NH 3 . Расход азота составляет половину от полученного количества аммиака, т.е. 1,8 моль/л. Расход водорода в 3 раза больше, чем расход азота, т.е. составляет 1,8·3 = 5,4 моль/л. Таким образом:

Исх = p + изр = 2,5 + 1,8 = 4,3 моль/л.

Исх = p + изр = 1,8 + 5,4 = 7,2 моль/л.

Пример 3 . Константа равновесия системы H 2 + I 2 ⇆ 2HI при некоторой температуре равна 40. Определить, какая часть водорода и иода (%) перейдет в HI, если исходные концентрации этих веществ одинаковы и составляют 0,01 моль/л, а исх. = 0.

Решение . При решении подобных задач используется стехиометрическое уравнение реакции. Обозначим через x расход водорода к моменту наступления равновесия. Следовательно, равновесная концентрация Н 2 составит p = (0,01  x). Так как I 2 расходуется столько же, сколько и H 2 (по уравнению на 1 моль H 2 расходуется 1 моль I 2), то p = (0,01  x). Из уравнения видно, что к моменту равновесия HI получается в 2 раза больше, чем расходуется H 2 , следовательно, p = 2x. Запишем выражение для константы равновесия и подставим числовые значения равновесных концентраций:

.

Уравнение имеет два корня: х 1 = 0,0146, х 2 = 0,0076. Из двух значений х следует выбрать то, которое отвечает условию задачи. Исходные концентрации Н 2 и I 2 равны 0,01 моль/л. Таким образом, х не может иметь значение больше 0,01 и решение имеет одно значение 0,0076 моль/л. Таким образом, из 0,01 моль Н 2 и I 2 прореагировало 0,0076 моль, что составляет

= 76%

Результаты обучения проверяются в процессе устных и письменных ответов учащихся, а также при выполнении (наблюдении) ими химического эксперимента.

Оценка теоретических знаний

Отметка «5»:

Ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, литературным языком; ответ самостоятельный.

Отметка «4»:

Ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, при этом допущены две-три несущественные ошибки, исправленные по требованию учителя.

Отметка «3»:

Ответ полный, но при этом допущена существенная ошибка или ответ неполный, несвязный.

Отметка «2»:

При ответе обнаружено непонимание учащимся основного содержания учебного материала или допущены существенные ошибки, которые учащийся не может исправить при наводящих вопросах учителя.

Оценка экспериментальных умений

Оценка ставится на основании наблюдения за учащимся и письменного отчета за работу.

Отметка «5»:

Работа выполнена полностью и правильно, сделаны правильные наблюдения и выводы; эксперимент проведен по плану с учетом техники безопасности и правил работы с веществами и оборудованием;

Отметка «4»:

Работа выполнена правильно, сделаны правильные наблюдения и выводы, но при этом эксперимент проведен не полностью или допущены несущественные ошибки в работе с веществами и оборудованием.

Отметка «3»:

Работа выполнена правильно не менее чем наполовину или допущена существенная ошибка в ходе эксперимента, в объяснении, в оформлении работы, в соблюдении правил техники безопасности при работе с веществами и оборудованием, которая исправляется по требованию учителя.

Отметка «2»:

Допущены две (и более) существенные ошибки в ходе эксперимента, в объяснении, в оформлении работы, в соблюдении правил техники безопасности при работе с веществами и оборудованием, которые учащийся не может исправить даже по требованию учителя.

Оценка умений решать экспериментальные задачи

Отметка «5»:

План решения составлен правильно; правильно осуществлен подбор химических реактивов и оборудования; дано полное объяснение и сделаны выводы.

Отметка «4»:

План решения составлен правильно; правильно осуществлен подбор химических реактивов и оборудования, при этом допущено не более двух несущественных ошибок в объяснении и выводах.

Отметка «3»:

План решения составлен правильно; правильно осуществлен подбор химических реактивов и оборудования, но допущена существенная ошибка в объяснении и выводах.

Отметка «2»:

Допущены две (и более) существенные ошибки в плане решения, в подборе химических реактивов и оборудования, в объяснении и выводах.

Оценка умений решать расчетные задачи

Отметка «5»:

В логическом рассуждении и решении нет ошибок, задача решена рациональным способом.

Отметка «4»:

В логическом рассуждении и решении нет существенных ошибок, но задача решена нерациональным способом или допущено не более двух несущественных ошибок.

Отметка «3»:

В логическом рассуждении нет существенных ошибок, но допущена существенная ошибка в математических расчетах.

Отметка «2»:

Имеются существенные ошибки в логическом рассуждении и решении.

Отметка «5»:

Ответ полный и правильный, возможна несущественная ошибка.

Отметка «4»:

Ответ неполный или допущено не более двух несущественных ошибок.

Отметка «3»:

Работа выполнена не менее чем наполовину, допущена одна существенная ошибка и две-три несущественные.

Отметка «2»:

Работа выполнена менее чем наполовину или содержит несколько существенных ошибок.

При оценке выполнения письменной контрольной работы необходимо учитывать требования единого орфографического режима.

Отметка за итоговую контрольную работу корректирует предшествующие отметки за полугодие, год

Контрольная работа №1

Вариант 1

1. Определите валентность серы в следующих соединениях: SO2, FeS, SO3, Al2S3.

2. Составьте формулы соединений по валентности: I I, V

NaO; AgS; CaP; NO

3. Вычислите массовые доли элементов в соединении Р2О5.

а) С + А1 → А14С3

б) Fe2O3 + H2 → Fe + H2O

в) Р + О2 → Р2О5

г) AgNO3 + CaI2 → Ca(NO3)2 + AgI

д) КСlO3 → КС1 + О2

5. Решите задачу.

Нагретый порошок железа сгорает в хлоре. В результате образуется хлорид

железа (III) FeCl3, который используется для травления плат в электротехнике .

Сгоранию железа в хлоре соответствует схема реакции:

Fe + Cl2 → FeCl3

Преобразуйте данную схему в уравнение реакции. Рассчитайте массу железа,

которая потребуется для получения 381г хлорида железа (III).

Вариант 2

1 Определите валентность фосфора в следующих соединениях: РН3, Р2О5, P2O3, Са3Р2.

2 Составьте формулы соединений по валентности: I, II

FeO; KN; СlO; А1С

3 Вычислите массовые доли элементов в соединении С3H8.

4. Преобразуйте схемы в уравнения реакций, укажите тип реакции.

а) A1 + S → Al2S3

б) V2O5 + H2 → V+H2O

в) В + О2 → В2О3

г) Al2(SO4)3 + BaCl2 → BaSO4 + AlCl3

д) NaNO3 → NaNO2 + O2

5. Решите задачу.

Фосфор самовоспламеняется в хлоре. Этому процессу соответствует схема

реакции Р + С12 → РСl5

Преобразуйте данную схему в уравнение реакции и вычислите массу фосфора,

необходимого для получения 20,85г хлорида фосфора (V) РСl5.

Критерии оценки контрольной работы №1

Оценка «5» – 24-26 баллов;

Оценка «4» – 19-24 балла;

Оценка «3» – 14-19 баллов;

Оценка «2» – менее 14 баллов.

Контрольная работа №2

Вариант 1

1. Напишите уравнения реакций горения магния, угля, железа, метана СН4.

2. Какой объем при нормальных условиях займут: а) 0,25 моль азота N2;

б) 0,14 г азота N2?

3. Рассчитайте массу соли и массу воды, которые потребуются для приготовления 150

г 5%-ного раствора соли. *Какой будет массовая доля соли, если к полученному

раствору добавить 100 г воды?

4. Какая масса воды потребуется для электролиза, чтобы получить 112 л (н. у.)

кислорода?

Контрольная работа №2

Вариант 2

1. Напишите уравнения реакций горения алюминия , серы, меди, пропана С3Н8.

Подпишите названия продуктов реакции.

2. Какой объем при нормальных условиях займут: а) 0,75 моль хлора Cl2;

б) 0,71 г хлора Cl2?

3. Рассчитайте массу соли и массу воды, которые потребуются для приготовления 50

г 2%-ного раствора соли. Какой будет массовая доля соли, если к полученному

раствору добавить 25 г воды?

4. Вычислите объем кислорода (н. у.), который потребуется для получения 35,5 г

оксида фосфора (V).

Критерии оценки контрольной работы №2

Оценка «5» – 24-26 баллов (19-21 баллов);

Оценка «4» – 19-24 балла (15-19 баллов);

Оценка «3» – 14-19 баллов (11-15 баллов);

Оценка «2» – менее 14 баллов (менее 11 баллов).

Критерии оценки презентации

Принципы подведения итогов: