Роль окислительно-восстановительных реакций при подготовке к ЕГЭ

Роль окислительно-восстановительных реакций при подготовке к ЕГЭ.

Занимаясь подготовкой учащихся к ЕГЭ с момента его принятия, как основного инструмента оценки качества знаний учащихся, преподавая химию в профильных классах, проанализировав варианты ЕГЭ различных лет, я выделяю для себя несколько основополагающих тем, которые пронизывают курс химии и структуру экзаменационного билета от начала и до конца. Одной из таких тем является тема: окислительно-восстановительные процессы в химии.

Оценим содержание варианта ЕГЭ на наличие в нём компонентов ОВР.

В блоке А:

А4 Высшую степень окисления проявляет элемент N в соединении:

а) NaNO3 б) NaNO2 в) NH4Cl г) NO

или

Степень окисления хлора в Са (СlО2)2 равна

а) 0 б) -3 в) +3 г) +5

или

Одинаковую степень окисления Р имеет в соединениях:

а) Са3Р2 и Н3РО4 в) Р4О6 и Р4О10

б) КН2РО4 и КРО3 г) Н3РО4 и Н3РО3

А7 Наиболее сильными восстановительными свойствами обладают соединения:

а) меди I б) меди (II) в) хрома VI г) железа (III)

А8 Верно ли суждение, что оксид углерода (II) является :

а) сильным восстановителем б) кислотным оксидом

А9 Верно ли?:

а) кислород в реакции с S проявляет свойства восстановителя

б) при взаимодействии с О2 сера отдаёт 4 электрона?

А8 и А9 выбрать ответ из:

верно только а) верно только б) верно а) и б) не верно а) и б)

А24 Окислительно-восстановительной является реакция:

а) SО3 + Н2О Н2SО4

б) 2NаНСО3 Nа2СО3 + СО2 + Н2О

в) 2Nа2SО3 + Н2О2 2Nа2SО4 + Н2О

г) СаСО3 + SiO2 CаSiO3 + СО2

или

Оксид серы (IV) является восстановителем в реакции:

а) SО2 + NО2 SО3 + NО

б) SО2 + 2КОН К2SО3 + Н2О

в) SО2 + Н2S S + Н2О

г) SО2 + Li2О Li2SО3

Все задания части А с выбором одного ответа.

В блоке В:

В2 Установите соответствие между уравнением ОВР и изменением степени окисления N:

а) 4NН3 + 5О2 4NО + 6Н2О 1.от+5 до+4

б) 8НNО3 (p) + 3Cu 3Cu (NО3) 2 + 2NО + 4Н2О 2.от+5 до+2

в) N2 + 3Н2 2NН3 3.от-3 до 0

г) 2NН3 + 3CuО 3Cu + N2 + 3Н2О 4.от-3 до+2

5.от 0 до-3

В блоке С:

С1 Используя метод электра баланса, составьте уравнение реакции:

Р + НNО3 + ….. Н3РО4 + …

Определите окислитель и восстановитель.

С2 Даны вещества NО2, КОН (раствор), Р4 (белый), Н2

Составить возможных четыре уравнения. Рассмотрим выполнение этого задания.

Два уравнения вполне известны:

NО2 + КОН и КОН (раствор) + Р4 (белый). А вот два других возможно составить, лишь используя знания по ОВР и оценив окислительно-восстановительные способности веществ: NО2 + Н2 = N2 + Н2О

NО2 + Р = N2 + Р2О5

Водород и фосфор выступили в роли восстановителей.

С3 Задания этого блока проверяют знания по органической химии, необходимо решить 5 уравнений реакций. Чтобы заработать балл в одной из реакции в цепочке превращения по органической химии нужно составить уравнение реакции, расставить коэффициенты, и в некоторых уравнениях это невозможно выполнить без электронного баланса. Например

+7 +3 +2 +4

5С6Н5 - СН2 --СН3 + 12КМnО4 + 18Н2SО4 5С6Н5 СООН + 12МnSО4 + 6Н2SО4 + 5СО2 + 28Н2О

-2 -5 +3

-С С 5 восстановитель

-3 -7 +4 -12 электронов 60

С С 12 окислитель

+7 +5 +2

Мn Мn +5 электронов

С4 Задачи по неорганической химии очень часто содержат в условии ОВР:

Диоксид марганца обработали соляной кислотой. В результате выделился хлор.

И даже, если ребёнок не знает продукты реакции, то электронный баланс ему поможет, т. к. можно оценить, что хлор свою степень окисления повышает, а значит марганец должен её понижать. (а в кислой среде до +2). Необходимо научить ребёнка составлять продукты реакций, используя знания по ОВР.

+4 +2

MnO2 + 4НСl MnСl2 + Сl2 + 2Н2О

окислитель восстановитель

Вывод: 10 заданий из варианта части А и В, и почти 75% из блока С содержат материал разной степени сложности, но касающийся окислительно-восстановительных реакций. Это основание для того, чтобы ОВР уделить особое и пристальное внимание уже с 8-го класса, где изучается тема: валентные возможности атомов, число валентных электронов, в 9 классе – максимальная и минимальная степень окисления для атомов неметаллов и т. д.

Особо хочется сказать об органической химии: многие опускают эту тему в органической химии, но обрекая тем самым учащихся на невыполнение некоторых заданий и нарушая целостную картину восприятия данной темы.

2. Валентность и степень окисления.

Но начальный этап в данной теме – это расчёт степени окисления по структурной формуле, а также необходимость показать отличие степени окисления от валентности

Например, Н2О и Н2О2

+1 -2 +1 +1

Н О Н Н О – О Н N= N

Пользуясь значениями электроотрицательности, обозначаем стрелками смещение электронной плотности и можно говорить о том, что внутри молекулы связь может быть и ковалентная полярная и ковалентная неполярная. Степень окисления может быть равной нулю, а валентность нет…..

Можно предложить и структурные формулы незнакомых веществ:

метилата калия, этилата кальция.

Включаем элементы опережающего обучения. Выполнить электронный баланс для реакции горения пропана, и показываем, что атомы углерода в пропане могут иметь разные степени окисления.

Напомним правило: степень окисления атома равна числу связей с более электроотрицательным атомом минус число связей с менее электроотрицательными атомами.

Задание 1.

Постройте структурные формулы всех изомеров состава С2Н6О, С5Н8, определите степень окисления атома С.

(примечание: иногда в органических веществах степень окисления атомов в сложном веществе может быть равным 0.)

Задание 2.

Постройте структурные формулы хлоруксусной кислоты и определите степень окисления атома С.

3.  Как же заинтересовать учащихся столь трудной темой и увлечь бесконечным многообразием и уникальностью ОВР?

Ответ прост: только показывая практическое значение.

-- Например:

Пероксид натрия Nа2О2 применяют для регенерации воздуха на подводных лодках и в космических кораблях. В присутствии паров воды происходит химическая реакция:

2Nа2О2 + 2CО2 = 2Nа2СО3 + О2

Определите: а) восстановитель

-2 +4 -1 +1 0

О С О Nа О

б) окислитель:

1.О в CО2 3. Nа в Nа2О2

2.С в CО2 4. О2 в Nа2О2

-- Известно, что опыт «вулкан» заключается в разложении дихромата аммония при нагревании:

(NН4) 2 Сr2О7 Сr2О3 + N2 + 4Н2О

Определить: а) окислитель

б) степень окисления азота (повышается, понижается, не изменяется)

в) с +6 до +3 понижается степень окисления атомов N, О, Н, Сr?

-- Изменение цвета происходит в результате реакции, лежащей в основе приготовления красок:

К2Сr2О7 + Н2SО4 + Nа2SО3 К2SО4 + Сr2(SО4)3 + Nа2SО4 + Н2О

Оранжевый Зелёный

КМnО4 + КОН + Nа2SО3 К2МnО4 + Nа2SО4 + Н2О.

фиолетовый изумрудный

-- Цвет раствора, минерала и т. д. обусловлен наличием в веществе какого-либо иона. Составим уравнения диссоциации:

2+ 2-

СuSO4 Cu -- голубой + SO4

2+ 2-

NiSO4 Ni – зеленый + SO4

3+ -

FeCl3 Fe -- коричневый + 3Cl

3+ -

CrCl3 Cr – зелёный + 3Cl

Можно собрать и продемонстрировать учащимся коллекцию минералов, рассказать об их использовании.

Таким образом, видно, что тема ОВР не только важна для учащегося, который выбрал химию для сдачи ЕГЭ, но и интересна своей практической направленностью, помогает развивать логическое мышление, выстраивать причинно-следственные связи между свойствами вещества и изменением степени окисления элементов в нём. Работая в данном направлении можно давать ребятам дифференцированные задания как на уроках так и домой: и из части А и из части С.