Подготовка к ЕГЭ по химии 2021: 21(Б) Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов. Реакции окислительно-восстановительные. Коррозия металлов и способы защиты от нее.

Теоретический материал по определению степеней окисления в пункте 4(Б)

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Это реакции, в результате которых происходит изменение степеней окисления атомов химических элементов или ионов.

ОКИСЛИТЕЛИ - это атомы, ионы или молекулы, которые ПРИНИМАЮТ электроны. Окислитель принимает электроны – это процесс ВОССТАНОВЛЕНИЯ.

ОКИСЛИТЕЛИ:

1) Оксиды, кислоты, соли с максимально положительной степенью окисления входящего в них элемента.

Например: кислоты – HNO3, H2SO4, HClO4, H2Cr2O7;

соли – KСlO4, KClO3, KNO3, KMnO4, K2Cr2O7;

оксиды –PbO2, Mn2O7, CrO3, N2O5

2) Самые активные неметаллы – фтор, кислород, озон

ВОССТАНОВИТЕЛИ - это атомы, ионы или молекулы, которые ОТДАЮТ электроны.Восстановитель отдает электроны - это процесс окисления.

ВОССТАНОВИТЕЛИ:

1.Bсе металлы (они могут только отдавать электроны);

2) Bещества с минимально возможной (отрицательной) степенью окисления неметалла.

Например: водородные соединения – РН3, HI, HBr, H2S;

соли – KI, NaBr, K2S.

Все остальные вещества в зависимости от условий могут быть как окислителями, так и восстановителями: Н2О2, KNO2, Cl2, простые вещества-неметаллы могут как принимать, так и отдавать электроны.

Классификация окислительно-восстановительных реакций

ОСНОВНОЕ ТРЕБОВАНИЕ

Число электронов, отданных восстановителем = числу электронов, принятых окислителем

МЕТОДЫ СОСТАВЛЕНИЯ ОВР

1. Метод электронного баланса
2. Метод электронно-ионного баланса

СОСТАВЛЕНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННОГО БАЛАНСА

1.Указываем степени окисления каждого элемента

2.Находим элементы, изменившие степень окисления

3.Составляем электронный баланс.
Выписываем элементы, изменившие степень окисления.

4.Определяем количество отданных и присоединенных электронов (элемент, отдающий электроны увеличивает степень окисления, присоединяющий – уменьшает).

5.Уравниваем количество отданных и присоединенных электронов, т.е. находим коэффициенты, которые необходимо поставить у элементов, изменивших степень окисления (справа).

6. Указываем окислитель и восстановитель, или процесс окисления и восстановления

7.Устанавливаем найденные коэффициенты.

8. Остальные коэффициенты находим методом подбора.

Сначала уравнивают элементы, повторяющиеся один раз, затем те, у которых стоят коэффициенты, затем водород и кислород.

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ

КОРРОЗИЯ – это разрушение металлов и сплавов в результате воздействия на них окружающей среды.

Это окислительно-восстановительный процесс, при котором атомы металлов переходят в ионы (идёт процесс окисления):

ТИПЫ КОРРОЗИИ

ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ – разрушение металлов в результате взаимодействия с сухими газами или жидкостями, не проводящими электрический ток.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ – разрушение металла в присутствии воды и кислорода, либо в растворах электролитов.

На поверхности металла возникают процессы переноса электронов от металла к окислителю, которым является либо кислород, либо кислота, содержащаяся в растворе. Электродами являются сам металл (например, железо) и содержащиеся в нем примеси (обычно менее активные металлы, например, олово).

УСЛОВИЯ, СПОСОБСТВУЮЩИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ:

Положение металлов в ряду напряжения. Чем дальше расположены металлы друг от друга в ряду, тем быстрее происходит коррозия.
Чистота металла (с примесями металлы быстрее подвергаются коррозии)
Неровность поверхности металла, трещины.
Блуждающие токи.
Грунтовые воды.
Среда электролита (наличие раствора сильного электролита, например, морская вода, усиливает коррозию)
Повышение температуры.
Действие микроорганизмов (бактерий и грибов)

МЕРЫ ЗАЩИТЫ

1. Защитные покрытия: металлические, лаки, краски, пленки, смазки и т. п.

Уменьшают скорость коррозии как в результате затруднения выхода металла в окружающую среду, так и в результате затруднения доступа окислителя к поверхности металла.

2.Электрохимическая защита

Достигают либо подключением защищаемого металла к отрицательному полюсу источника тока (катод, катодная зашита), либо соединяя защищаемое металлическое изделие с более активным металлом («жертвенный анод»). Гораздо реже применяют анодную защиту: при этом потенциал корродирующего металла специальными способами сдвигают в область пассивации.

3. Использование специальных (легированных) сплавов, состав которых подбирают таким образом, чтобы скорость коррозии в данной коррозионно-активной среде была наименьшей

4. Использование ингибиторов коррозии. Уменьшают скорость разрушения металла. Ингибиторы коррозии можно добавлять в агрессивную среду, например, при перевозке кислот по железной дороге или транспортировке газа по газопроводам, так и вводить в состав защитного покрытия (ингибированные смазки и др.).

28(П) Тесты ЕГЭ ФИПИ 2015 по теме "Окислительно-восстановительные реакции"

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ

ЭЛЕКТРОННО- ИОННЫЙ МЕТОД (МЕТОД ПОЛУРЕАКЦИЙ)

Преимущество:

при составлении полуреакций рассматриваются реально существующие в растворе ионы и наглядно видна роль среды. В ионном виде записываются восстановитель, окислитель и продукты их взаимодействия:

СИЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ записывают в виде ионов.
СЛАБЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ: газы↑, нерастворимые вещества↓ - в виде молекул.

При составлении полуреакций окисления и восстановления следует учитывать следующее:

1. Если исходное вещество содержит БОЛЬШЕ АТОМОВ КИСЛОРОДА, чем продукт реакции, то освобождающийся кислород в форме О-2 связывается

в кислых растворах ионами водорода (Н+) – в воду О-2 + 2Н+ = Н2О

в нейтральных и щелочных растворах - в гидроксид-ионы. В нейтральных растворах: О-2 + Н+ (НОН) = ОН- В щелочных растворах : О-2 + НOH = 2ОН-

2. Если исходное вещество содержит МЕНЬШЕ АТОМОВ КИСЛОРОДА, чем продукты реакции, то недостаток их восполняется в кислых и нейтральных растворах за счёт молекул воды ,

в кислых растворах : Н2О = О-2 + 2Н+

В нейтральных растворах: Н2О = О-2 + 2 Н+

в щелочных - за счёт гидроксид-анионов. 2ОН- = О-2 + Н2О

АЛГОРИТМ РАССТАНОВКИ КОЭФФИЦИЕНТОВ МЕТОДОМ ПОЛУРЕАКЦИЙ

1. Записать схему реакции в молекулярной форме:

2. Составить схему реакции в полной ионной форме, подчеркнув восстановитель и окислитель

3. Составить сокращенную молекулярно-ионную схему

4. Определить характер среды – кислая, щелочная, нейтральная

Наличие Н+ – среда кислая

5. Выписать частицы, изменившие состав и заряд:

6. Составить молекулярно-ионные уравнения для процессов окисления и восстановления с учетом характера среды

-Проверьте число атомов (О) в левой и правой частях уравнений

- Проверьте число атомов каждого элемента

7. Проверить суммы зарядов ионов в левой и правой частях молекулярно-ионных уравнений:

Если сумма зарядов исходных частиц больше суммы зарядов продуктов реакции, то к левой части надо добавить соответствующее число электронов, если меньше — вычесть

8. Найти коэффициенты восстановителя, окислителя и продуктов их превращения.

Умножить левую и правую части обоих уравнений на найденные коэффициенты

9. Составить сокращенное ионное уравнение окислительно-восстановительной реакции.

ДЛЯ ЭТОГО:
1.сложить уравнения полуреакций

2. сократить, если имеются, одинаковые частицы

3. добавить в левую часть уравнения необходимое число сопутствующих противоположно заряженных ионов (см. стрелки)

4. то же число тех же ионов добавьте в правую часть уравнения

10. Составить полное молекулярно-ионное уравнение

11. По полному молекулярно-ионному уравнению составьте полное молекулярное уравнение

Из-за блокировщика рекламы некоторые функции на сайте могут работать некорректно! Пожалуйста, отключите блокировщик рекламы на этом сайте.