Подготовка к ЕГЭ по химии 2021: 30(В) Реакции окислительно-восстановительные. Коррозия металлов и способы защиты от нее.

Базовый теоретический материал в пунктах 4(Б), 28(П)

НЕОБХОДИМЫЕ НАВЫКИ ДЛЯ СОСТАВЛЕНИЯ УРАВНЕНИЙ ОВР

1. Расстановка степеней окисления

Необходимо помнить, что степень окисления — это условный заряд атома. Он может быть целым, дробным или равным нулю.

Если это органическое соединение, помните, что нас интересуют степени окисления только тех атомов углерода, которые меняют своё окружение в процессе ОВР, при этом общий заряд атома углерода и его неуглеродного окружения принимается за 0.

2.Проверьте, чтобы в реакции были и окислитель, и восстановитель
3. Двойки нельзя забыть при уравнивании, ведь они указывают число атомов данного вида в уравнении. Самая частая проблема — с дихроматом калия K2Cr2O7, когда он в роли окислителя переходит в +3:

4. Определите, в какой среде (кислой, нейтральной или щелочной) протекает реакция.

Это можно сделать либо про продуктам восстановления марганца и хрома, либо по типу соединений, которые получились в правой части реакции: например, если в продуктах мы видим кислоту, кислотный оксид — значит, это точно не щелочная среда,

а если выпадает гидроксид металла — точно не кислая. Ну и разумеется, если в левой части мы видим сульфаты металлов, а в правой — ничего похожего на соединения серы — видимо, реакция проводится в присутствии серной кислоты.

5. Помните, что вода — вольный путешественник, она может как участвовать в реакции, так и образовываться

6. Иногда какой-либо продукт реакции можно определить, только составив электронный баланс и поняв, каких частиц у нас больше:

7. Во что переходят реагенты в реакции?

Если ответ на этот вопрос не дают выученные нами схемы, то нужно проанализировать, какие в реакции окислитель и восстановитель — сильные или не очень?

Если окислитель средней силы, вряд ли он может окислить, например, серу из −2 в +6, обычно окисление идёт только до S0.

Если оба вещества могут проявлять свойства и восстановителя, и окислителя — надо продумать, какое из них более активный окислитель. Тогда второй будет восстановителем.

Если же один из реагентов — типичный окислитель или восстановитель — тогда второй будет «выполнять его волю», либо отдавая электроны окислителю, либо принимая у восстановителя.

Последовательность расстановки коэффициентов в уравнении.

Сначала проставьте коэффициенты, полученные из электронного баланса. Помните, что удваивать или сокращать их можно только вместе.

Если какое-либо вещество выступает и в роли среды, и в роли окислителя (восстановителя) — его надо будет уравнивать позднее, когда почти все коэффициенты расставлены.

Предпоследним уравнивается водород, а по кислороду мы только проверяем!

Возможные ошибки

1. Расстановка степеней окисления

Распространенные ошибки:

а) степени окисления в водородных соединениях неметаллов: фосфин РН3 — степень окисления у фосфора — отрицательная;

б) в органических веществах — проверьте ещё раз, всё ли окружение атома С учтено;

в) аммиак и соли аммония — в них азот всегда имеет степень окисления −3;

г) кислородные соли и кислоты хлора — в них хлор может иметь степень окисления +1, +3, +5, +7;

д) пероксиды и надпероксиды — в них кислород не имеет степени окисления −2, бывает −1, а в КО2 — даже −(½)

е) двойные оксиды: Fe3O4, Pb3O4 — в них металлы имеют две разные степени окисления, обычно только одна из них участвует в переносе электронов.

2. Выбор продуктов без учёта переноса электронов.
Не может быть окислитель без восстановителя и наоборот.

3. Неверные с химической точки зрения продукты: не может получиться такое вещество, которое вступает во взаимодействие со средой.

а) в кислой среде не может получиться оксид металла, основание, аммиак;

б) в щелочной среде не получится кислота или кислотный оксид;

в) оксид или тем более металл, бурно реагирующие с водой, не образуются в водном растворе.

ГЛАВНЫЕ СХЕМЫ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ
ПЕРЕХОДОВ

СОЕДИНЕНИЯ МАРГАНЦА

СОЕДИНЕНИЯ ХРОМА

АЗОТНАЯ КИСЛОТА

СЕРНАЯ КИСЛОТА

РЕАКЦИИ ДИСПРОПОРЦИОНИРОВАНИЯ
РЕАКЦИИ, В КОТОРЫХ ОДИН И ТОТ ЖЕ ЭЛЕМЕНТ И ОТДАЕТ И ПРИНИМАЕТ ЭЛЕКТРОНЫ.

ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ОКИСЛИТЕЛЕЙ И ВОССТАНОВИТЕЛЕЙ.

а) кислородсодержащие соли и кислоты хлора в реакциях с восстановителями обычно переходят в хлориды:

КClO3 + P = P2O5 + KCl

б) если в реакции участвуют вещества, в которых один и тот же элемент имеет отрицательную и положительную степени окисления — они встречаются в нулевой степени окисления (выделяется простое вещество).

H2S−2 + S(+4)O2 = S0 + H2O

АКТИВНОСТЬ МЕТАЛЛОВ И НЕМЕТАЛЛОВ.

Активность металлов и неметаллов можно определить по их положению в таблице Менделеева.

Запомните! Азот — более активный неметалл, чем хлор!

Более активный неметалл будет окислителем, а менее активный будет довольствоваться ролью восстановителя, если они реагируют друг с другом.

ОВР ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

АЛКЕНЫ

При мягком окислении алкены превращаются в гликоли (двухатомные спирты).

В жестких условиях окисление приводит к разрыву углеродной цепи по месту двойной связи и образованию двух кислот (в щелочной среде – солей) или кислоты и оксида углерода (IV) (в сильнощелочной среде – соли органической кислоты и карбоната).

АЛКИНЫ

Алкины окисляются легче, чем алкены, поэтому окисление протекает с разрывом углеродной цепи по месту тройной связи.

В результате окисления алкинов образуются кислоты и оксид углерода (II).

В кислой среде до кислот:

Ацетилен окисляется перманганатом калия до углекислого газа:

В нейтральной или слабощелочной среде ацетилен окисляется до осалата:

В щелочной среде до ацетата:

АРЕНЫ - ГОМОЛОГИ БЕНЗОЛА

Сильные окислители разрушают боковые цепи в молекулах гомологов бензола, не затрагивая бензольное кольцо.

Окисление аренов с одной боковой цепью в кислой среде приводит к образованию бензойной кислоты, в щелочной и нейтральной среде – к образованию соли бензойной кислоты.

В кислой среде:
Окисление метилбензола перманганатом калия:

Окисление этилбензола перманганатом калия

Окисление стирола перманганатом калия:

В щелочной среде:

Окисление метилбензола перманганатом калия:

Окисление этилбензола перманганатом калия:

Окисление стирола перманганатом калия

В нейтральной среде:
Окисление метилбензола перманганатом калия:

Окисление этилбензола перманганатом калия:

Окисление стирола перманганатом калия:

АЛКАНОЛЫ (СПИРТЫ)

Окисление спиртов производят сильными окислителями KMnO4 или K2Cr2O7 в присутствии серной кислоты. Непосредственным продуктом окисления первичных спиртов являются альдегиды, а вторичных – кетоны.

Окисление этанола: