Методическая разработка урока химии в 11 классе в контексте подготовки к ЕГЭ. На уроке учащиеся продолжают формирование понятий «степень окисления», «окислитель», «восстановитель», «окислительно – восстановительные реакции», «метод электронного баланса»;напомнить учащимся правила написания уравнений окислительно-восстановительных реакций и расстановку коэффициентов методом электронного и электронно-ионного баланса;познакомить учащихся с особенностями протекания окислительно-восстановительных реакций в различных средах;познакомить учащихся с заданиями ЕГЭ, рассматривающих данные вопросы;
Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?
Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.
Быстро и объективно проверять знания учащихся.
Сделать изучение нового материала максимально понятным.
Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.
напомнить учащимся правила написания уравнений окислительно-восстановительных реакций и расстановку коэффициентов методом электронного и электронно-ионного баланса;
познакомить учащихся с особенностями протекания окислительно-восстановительных реакций в различных средах;
познакомить учащихся с заданиями ЕГЭ, рассматривающих данные вопросы;
Задачи:
Образовательные задачи:
- повторить основные понятия об окислении и восстановлении, степени окисления, окислителях и восстановителях, рассмотреть сущность окислительно-восстановительных реакций; - выработать умения по составлению уравнений химических реакций, протекающих в различных средах методом электронного и электронно-ионного баланса.
Развивающие задачи:
- способствовать формированию и развитию познавательного интереса учащихся к предмету; - способствовать развитию речи учащихся;
- формирование умения анализировать, сопоставлять, и обобщать знания по теме; - способствовать овладению учащимися всеми видами памяти.
Воспитательные задачи:
- воспитание осознанной потребности в знаниях; - совершенствовать умение выслушивать мнение каждого члена коллектива, делать самостоятельные выводы; - развитие любознательности.
Тип урока: комбинированный (словесно – наглядно – практический).
Повторение полученных знаний. Объяснение новой темы.
Закрепление изученного материала.
Домашнее задание.
I. Актуализация знаний.
Беседа по материалу, зученному ранее. Вопросы к беседе:
Какие реакции называются окислительно- восстановительными?
Что такое окисление?
Какой процесс называется восстановлением?
Как называются вещества, отдающие электроны?
Как называются вещества, принимающие электроны?
Что такое «степень окисления»?
Что происходит со степенью окисления элемента в процессе
его восстановления?
8)Что происходит со степенью окисления элемента в процессе
его окисления?
9)Как классифицируются ОВР?
10) Какой элемент в ПС является самым сильным окислителем?, восстановителем?
11) Какие элементы в ПС имеют постоянные степени окисления и какие конкретно?
12) Приведите примеры соединений, содержащих в своем составе атомы серы, которые будут проявлять: а) только окислительные, б) только восстановительные; в) и окислительные, и восстановительные свойства?
II.Основная часть урока. Повторение полученных знаний. Объяснение новой темы.
Методы написания уравнений окислительно-восстановительных реакций.
1.Степень окисления
Степень окисления-это условный заряд атома в молекуле, вычисленный в предположении, что молекула состоит из ионов и в целом электронейтральна (условный заряд атома, который мы приписываем ему в случае принятия или отдачи электронов).
Наиболее электроотрицательные элементы в соединении имеют отрицательные степени окисления, а атомы элементов с меньшей электроотрицательностью - положительные.
Степень окисления - формальное понятие; в ряде случаев степень окисления не совпадает с валентностью.
Например:
N2H4 (гидразин)
степень окисления азота – -2; валентность азота – 3.
2.Расчет степени окисления (слайд)
Для вычисления степени окисления элемента следует учитывать следующие положения:
1. Степени окисления атомов в простых веществах равны нулю (Na0; H20).
2. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав молекулы, всегда равна нулю, а в сложном ионе эта сумма равна заряду иона.
3. Постоянную степень окисления имеют атомы: щелочных металлов (+1), щелочноземельных металлов (+2), водорода (+1) (кроме гидридов NaH, CaH2 и др., где степень окисления водорода -1), кислорода (-2) (кроме F2-1O+2 и пероксидов, содержащих группу–O–O–, в которой степень окисления кислорода -1).
4. Для элементов положительная степень окисления не может превышать величину, равную номеру группы периодической системы.
3. Реакции без и с изменением степени окисления (слайд)
Существует два типа химических реакций:
A Реакции, в которых не изменяется степень окисления элементов:
Реакции присоединения
SO2 + Na2O Na2SO3
Реакции разложения
Cu(OH)2 – t CuO + H2O
Реакции обмена
AgNO3 + KCl AgCl + KNO3
NaOH + HNO3 NaNO3 + H2O
B Реакции, в которых происходит изменение степеней окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих соединений:
2Mg0 + O20 2Mg+2O-2
2KCl+5O3-2 –t 2KCl-1+ 3O20
2KI-1 + Cl20 2KCl-1 + I20
Mn+4O2 + 4HCl-1 Mn+2Cl2 + Cl20 + 2H2O
Такие реакции называются окислительно - восстановительными.
5. Окисление, восстановление
В окислительно-восстановительных реакциях электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим. Процесс отдачи электронов - окисление. При окислении степень окисления повышается:
H20 - 2ē 2H+ 2Br - - 2ē Br20
S-2 - 2ē S0
Al0 - 3ē Al+3
Fe+2 - ē Fe+3
Процесс присоединения электронов - восстановление:При восстановлении степень окисления понижается.
Mn+4 + 2ē Mn+2
S0 + 2ē S-2
Cr+6 +3ē Cr+3
Cl20 +2ē 2Cl-
O20 + 4ē 2O-2
Атомы или ионы, которые в данной реакции присоединяют электроны являются окислителями, а которые отдают электроны - восстановителями.
6. Окислительно-восстановительные свойства вещества и степени окисления входящих в него атомов
Соединения, содержащие атомы элементов с максимальной степенью окисления, могут быть только окислителями за счет этих атомов, т.к. они уже отдали все свои валентные электроны и способны только принимать электроны. Максимальная степень окисления атома элемента равна номеру группы в периодической таблице, к которой относится данный элемент. Соединения, содержащие атомы элементов с минимальной степенью окисления могут служить только восстановителями, поскольку они способны лишь отдавать электроны, потому, что внешний энергетический уровень у таких атомов завершен восемью электронами. Минимальная степень окисления у атомов металлов равна 0, для неметаллов - (n–8) (где n- номер группы в периодической системе). Соединения, содержащие атомы элементов с промежуточной степенью окисления, могут быть и окислителями и восстановителями, в зависимости от партнера, с которым взаимодействуют и от условий реакции. Напоминаем также, что в периодах с увеличением порядкового номера элемента восстановительные свойства простых веществ понижаются, а окислительные повышаются. Например, во втором периоде самый активный восстановитель – литий, а самый активный окислитель – фтор(это связано с числом электронов на внешнем энергетическом уровне атома и его радиусом).У элементов главных подгрупп с увеличением порядкового номера усиливаются восстановительные свойства и ослабевают окислительные (это связано с увеличением радиуса атома). Лучшие восстановители – щелочные металлы (Fr, Сs), лучшие окислители – галогены (F, Сl). Неметаллы в отличие от металлов могут быть окислителями и восстановителями.
Вместе с учащимися отмечаем, что окислительные и восстановительные свойства сложного вещества зависят от степени окисления атома входящего в него элемента. Например, в HNO3 атом азота проявляет с.о. = +5, это высшая его степень окисления. Значит, он может только принимать электроны, понижая при этом свою степень окисления. Поэтому азотная кислота – сильный окислитель. В NН3 атом азота проявляет низшую с. о. = –3, он может только отдавать электроны. Поэтому аммиак – восстановитель.
Важнейшие восстановители и окислители (слайд)
Восстановители
Окислители
Металлы,
водород,
уголь.
Окись углерода (II) (CO).
Сероводород (H2S);
оксид серы (IV) (SO2);
сернистая кислота H2SO3 и ее соли.
Галогеноводородные кислоты и их соли.
Катионы металлов в низших степенях окисления: SnCl2, FeCl2, MnSO4, Cr2(SO4)3.
Азотистая кислота HNO2;
аммиак NH3;
гидразин NH2NH2;
оксид азота(II) (NO).
Катод при электролизе.
Галогены.
Перманганат калия(KMnO4);
манганат калия (K2MnO4);
оксид марганца (IV) (MnO2).
Дихромат калия (K2Cr2O7);
хромат калия (K2CrO4).
Азотная кислота (HNO3).
Серная кислота (H2SO4) конц.
Оксид меди(II) (CuO);
оксид свинца(IV) (PbO2);
оксид серебра (Ag2O);
пероксид водорода (H2O2).
Хлорид железа(III) (FeCl3).
Бертоллетова соль (KClO3).
Анод при электролизе.
7. Классификация окислительно-восстановительных реакций А)Межмолекулярные окислительно-восстановительные реакции (слайд)
Окислитель и восстановитель находятся в разных веществах; обмен электронами в этих реакциях происходит между различными атомами или молекулами:
Б)Внутримолекулярные окислительно - восстановительные реакции (слайд)
Во внутримолекулярныхреакциях окислитель и восстановитель находятся в одной и той жемолекуле. Внутримолекулярные реакции протекают, как правило, при термическом разложениивеществ, содержащих окислитель и восстановитель.
2KCl+5O3-2 2KCl-1 + 3O20
Cl+5 - окислитель; О-2 - восстановитель
N-3H4N+5O3 N2+1O + 2H2O
N+5 - окислитель; N-3 - восстановитель
2Pb(N+5O3-2)2 2PbO + 4N+4O2 + O20
N+5- окислитель; O-2- восстановитель
В)Реакции Диспропорционирования (слайд)– окислительно - восстановительные реакции, в которой один элемент одновременно повышает и понижает степень окисления.
AЭлектронный баланс- метод нахождения коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций, в котором рассматривается обмен электронами между атомами элементов, изменяющих свою степень окисления. Число электронов, отданное восстановителем равно числу электронов, принятых окислителем.
2. Проставляют степени окисления над знаками элементов, которые меняются.
KMn+7O4 + HCl-1 KCl + Mn+2Cl2 + Cl20 + H2O
3. Выделяют элементы, изменяющие степени окисления и определяют число электронов, приобретенных окислителем и отдаваемых восстановителем.
Mn+7+ 5ē Mn+2
2Cl-1- 2ē Cl20
4. Уравнивают число приобретенных и отдаваемых электронов, устанавливая тем самым коэффициенты для соединений, в которых присутствуют элементы, изменяющие степень окисления.
Mn+7+ 5ē Mn+2
2
2Cl-1- 2ē Cl20
5
––––––––––––––––––––––––
2Mn+7+ 10Cl-1 2Mn+2+ 5Cl20
5. Подбирают коэффициенты для всех остальных участников реакции.
2KMn+7O4 +16HCl-1 2KCl + 2Mn+2Cl2 + 5Cl20+ 8H2O
Самостоятельно предлагаем решить уравнения окислительно-восстановительных реакций:
P + KClO3 → KCl + P2O5
KMnO4 + K2SO3 + H2SO4 → MnSO4 + K2SO4 + H2O
BЭлектронно-ионный баланс (метод полуреакций) метод нахождения коэффициентов, в которомрассматривается обмен электронами между ионами в растворе с учетом характера среды (слайд): :
2Cl1-– 2ē
Cl20
5
MnO41-+ 8H+
+ 5ē
Mn2++ 4H2O
2
7+
2+
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
10Cl- + 2MnO41- + 16H+ 5Cl20 + 2Mn2+ + 8H2O
(для уравнивания ионной полуреакции используют H+, OH- или воду)
Самостоятельно предлагаем записать уравнение окислительно-восстановительных реакций:
9. Типичные реакции окисления-восстановления Реакции с участием перманганата калия в качестве окислителя (слайд):
При взаимодействии перманганата калия с восстановителем образуются различные продукты восстановления в зависимости от pH среды.
Окислителем в молекуле азотной кислоты является N+5, который в зависимости от концентрации HNO3 и силы восстановителя (например, активности металла) принимает от 1 до 8 электронов, образуя N+4O2; N+2O; N2+1O; N20; N-3H3(NH4NO3);
Вывод: Мы познакомились с особенностями протекания окислительно-восстановительных реакций в различных средах.
Вспомнили, как расставлять коэффициенты методом электронного и электронно-ионного баланса.
Повторение и обобщение завершается небольшой самостоятельной работой.
(Задания решаем в виде тестов, похожих на задания в ЕГЭ)
III. Закрепление изученного материала.
Вариант 1
1. Какой из неметаллов является сильным окислителем?
фтор
сера
озон
кремний
2. Степень окисления серы в сульфате калия равна
+6
+4
0
-2
3. В каких из приведенных реакций атом хлора выступает в роли восстановителя
Cu + Cl2 = CuCl2
HCl + NaOH = NaCl + H2O
HCl + MnO2= MnCl2 + Cl2 + H2O
Cl2 + H2= HCl
NaCl = Na + Cl2
4. Используя метод электронного баланса составить уравнение реакции, расставить коэффициенты, определить окислитель и восстановитель
PbS + H2O2 → PbSO4 + H2O
5. Используя метод электронного и электронно-ионного баланса составить уравнение реакции, расставить коэффициенты, определить окислитель и восстановитель
KMnO4+H2O+Na2SO3 → Na2SO4+MnO2+KOH
KMnO4 + K2SO3 + KOH → K2MnO4 + K2 SO4 + H2O
KMnO4+H2SO4+NaNO2 →……………
Вариант 2
1. В каком из перечисленных соединений атом серы находится в степени окисления +6
1. FeSO4
2. S
3. SO2
4. К2SO4
2. Какой элемент восстанавливается в реакции
Fe2O3 + CO = Fe + СО2
1.железо
2.кислород
3. углерод
3. Выберите уравнения реакций, в которых элемент углерод является окислителем.
C + 2H2 = CH4
2С + O2 = 2CO
CO2 + 2Mg = 2MgO + C
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
C + 2H2SO4 = CO2 + 2H2O + 2SO2
4. Используя метод электронного баланса составить уравнение реакции, расставить коэффициенты, определить окислитель и восстановитель
NaNO2 + NH4Cl → NaCl + 2H2O + N2
5. Используя метод электронного и электронно-ионного баланса составить уравнение реакции, расставить коэффициенты, определить окислитель и восстановитель
KI + H2SO4 + NaNO2 → I2 + K2SO4 + Na2SO4 + NO + H2O
KMnO4 + K2SO3 + H2SO4 → MnSO4 + K2SO4 + H2O
KMnO4+NaOH+Na2SO3 → …………………
IV. Домашнее задание.
Допишите уравнения реакций и расставьте коэффициенты с помощью метода электронного баланса:
KMnO4 + HBr
KMnO4 + K2SO3 + H2O
KMnO4 + K2SO3 + KOH
Анализ проведенного урока.
В результате проведения данного урока удалось достичь поставленных целей. Учащиеся повторили понятие «степень окисления», повторили расчет степени окисления, решение ОВР методом электронного и электронно-ионного баланса. А также познакомились с особенностями протекания окислительно-восстановительных реакций в различных средах. Урок получился достаточно насыщенным и объемным, поэтому я считаю целесообразно сдваивать уроки. На одном занятии даем понятие, на другом отрабатываем и закрепляем. Учащимся в конце урока была дана самостоятельная работа, содержащая задания ЕГЭ. С заданиями работы они справились хорошо. Проблемы возникли с решением последнего задания (последний пример), ОВР с пропусками веществ справа. Аналогичное задание находится в третьей части С теста ЕГЭ (С1). Я считаю, что за 1-2 урока нельзя отработать задание с предположением образовавшихся продуктов. В связи с подготовкой к сдаче ЕГЭ наверно было бы целесообразно немного изменить планирование уроков и на некоторые темы увеличить количество часов, а некоторые давать в ознакомительном плане. Поэтому данные задания мы отрабатываем на факультативных занятиях. В итоге учащиеся при сдаче ЕГЭ справились с заданием С1.