ПРОЕКТ ЦЕНТРА ОБРАЗОВАНИЯ
"КОАЛИЦИЯ" И АССОЦИАЦИИ ПОБЕДИТЕЛЕЙ ОЛИМПИАД
ПОДГОТОВКА К ОЛИМПИАДАМ И ЕГЭ
29 марта 2019

Готовимся к олимпиадам и ЕГЭ по химии: окислительно-восстановительные реакции

Объясняет Сергей Старых, химический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова.
Любая химия, будь то школьная или олимпиадная, начинается с понимания того, что же собой представляет эта замечательная наука. На первых страницах учебника дается определение, которым мы впоследствии не руководствуемся по причине того, что в наших головах появляется свое уникальное понимание данной дисциплины, основанное на личностном восприятии. Но сейчас мы обратимся к классическому определению, которое звучит так: Химия — наука о веществах, их строении, свойствах и превращениях. В данной статье мы заострим свое внимание именно на превращениях химических веществ, а конкретно на окислительно-восстановительных реакциях.

С уверенностью можно сказать, что без представления о том, как правильно расставлять коэффициенты в уравнениях ОВР, невозможно решить практически никаких химических задач. Так что же скрывается за этой пугающей аббревиатурой «ОВР»?

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – это реакции, при протекании которых происходит изменение степени окисления химических элементов, входящих в состав реагентов.

Из определения становится понятно, что для овладения искусством уравнивания ОВР необходимо разобраться с тем, что собой представляет степень окисления и как ее определять.

Итак, степень окисления (С.О.) – это формальная величина, которая указывает на состояние окисления отдельного атома в молекуле. С.О. не обязана совпадать с реальным зарядом атома (более того, случаи совпадения с реальным зарядом очень редки).

Определяется степень окисления атома как численная величина электрического заряда, приписываемая атому в предположении, что электронные пары, осуществляющие связь, полностью смещены в сторону более электроотрицательных атомов (то есть исходя из предположения, что соединение состоит только из ионов). В случае ковалентной связи между одинаковыми атомами электроны делят поровну между атомами. Данное определение легче всего использовать для подсчёта степени окисления в органических веществах.

Степени окисления атомов в большинстве частиц можно найти, руководствуясь следующими правилами:

1) заряд молекулы или иона равен сумме степеней окисления всех атомов, в него входящих;

2) степень окисления элементов в простых веществах равна нулю;

3) степень окисления фтора в сложных соединениях равна (-1);

4) у щелочных металлов, щелочноземельных и металлов 3а группы в основном степень окисления (+1), (+2), (+3) соответственно;

5) у водорода степень окисления (+1);

6) у кислорода степень окисления (-2).

* Правила расположены в порядке «уменьшения веса», т.е. если возникает противоречие, выполняется то правило, которое стоит в списке выше.

Если рассматриваемый вами конкретный случай выпадает из-под действия данных правил, то степени окисления расставляются по следующей схеме:

У элементов с наибольшей электроотрицательностью С.О. отрицательные, с наименьшей – положительные, в частности, у самых электроотрицательных неметаллов в частице С.О. равна - (8 - n) , где n – номер группы.

Итак, выше приведена вся необходимая теоретическая база для определения степени окисления, а значит, можно перейти к методам уравнивания ОВР.
Электронный баланс:
Электронный баланс является одним из основных методов, применяемых для уравнивания ОВР, в его основе лежит принцип постоянства заряда электрически замкнутой системы.

Суть метода заключается в нахождении элементов, меняющих степень окисления в процессе реакции. Элемент, повысивший свою степень окисления, называют восстановителем, а понизивший – окислителем.

Процесс передачи электронов от восстановителя к окислителю представляется следующими полуреакциями:

Red – ne- = Red+n – полуреакция окисления

Ox + me- = Ox-m – полуреакция восстановления

После написания приведенных выше уравнений необходимо найти наименьшее общее кратное (НОК) между n и m. Это требуется для нахождения коэффициентов при окислителе и восстановителе, которые высчитываются как НОК(n, m) / n = a и НОК(n, m) / m = b соответственно.

Полученные коэффициенты a и b записываются перед веществами, содержащими элементы в степенях окисления, в которых они были указаны в полуреакциях, на чем собственно заканчивается уравнивание электронного баланса.

Недостающие коэффициенты исходного уравнения без особых трудностей находятся при соблюдении принципа материального баланса.

Пример:
Электронно-ионный баланс:
В методе электронно-ионного баланса окислители и восстановители записываются в форме ионов. После чего в левую часть полуреакции добавляют H+, OH- или воду в зависимости от среды реакции, чтобы получить в правой части уравнения нужный ион, например, для дихромата:

Cr2O72- + 14 H+ + 6 e- = 2 Cr3+ + 7 H2O

Проделав все предыдущие действия, полуреакции окисления и восстановления домножают на коэффициенты, позволяющие при сложении уравнений «избавиться» от электронов. Итогом данного преобразования является ионное уравнение реакции, которое при дополнении противоионами дает искомую реакцию.

Пример:
Уравнивание ОВР с органическими реагентами:
На самом деле уравнения с органическими реагентами ничем не отличаются от тех, которые мы обсуждали выше. Ошибочным шагом является нахождение степени окисления атомов по брутто-формуле соединения. В молекулах органических реагентов необходимо находить степень окисления для каждого атома в отдельности, тогда никаких трудностей в нахождении коэффициентов методом электронного баланса не возникнет.
Пример:
Заключение:
В заключение ниже представлена таблица основных окислителей и восстановителей с указанием продуктов, в которые они превращаются в процессе ОВР в зависимости от условий реакции. Пользуясь данной таблицей, можно писать уравнения ОВР исходя только из реагентов, что расширяет спектр доступных для решения задач.
Олимпиады – это тот случай, когда важны и участие, и победа. Начиная с регионального этапа, уровень сложности заданий становится достаточно высоким, поскольку согласно положению Минобрнауки, квота победителей и призеров на нем составляет не более 25% от общего числа участников. Это значит, что право участвовать в финале получат лучшие из лучших. Чтобы попасть в их число, подготовка с преподавателем понадобится в любом случае – будь то репетитор или курсы.

Занятия с репетитором – недешевое удовольствие. У них есть несомненный плюс в том, что они позволяют обеспечить максимум внимания ученику. Тем не менее, оно не всегда оправдывает материальные средства. Стоимость академического часа у многих хороших преподавателей зачастую достигает 3000-5000 рублей, заниматься с плохими – просто не имеет смысла. А если предмет не один, да еще и к нему добавляется подготовка к ЕГЭ, то можно вовсе разориться. К тому же, не все олимпиадные тренеры и опытные вузовские преподаватели, готовящие к олимпиадам, соглашаются на индивидуальные уроки ввиду своей загруженности. Поэтому занятия в группе дают возможность не только заниматься с действительно знающими свое дело педагогами, но и сэкономить на этом до 50%.

Запишитесь на пробное бесплатное занятие по подготовке к олимпиаде и убедитесь во всем сами!
Олимпиады – это тот случай, когда важны и участие, и победа. Начиная с регионального этапа, уровень сложности заданий становится достаточно высоким, поскольку согласно положению Минобрнауки, квота победителей и призеров на нем составляет не более 25% от общего числа участников. Это значит, что право участвовать в финале получат лучшие из лучших. Чтобы попасть в их число, подготовка с преподавателем понадобится в любом случае – будь то репетитор или курсы.

Занятия с репетитором – недешевое удовольствие. У них есть несомненный плюс в том, что они позволяют обеспечить максимум внимания ученику. Тем не менее, оно не всегда оправдывает материальные средства. Стоимость академического часа у многих хороших преподавателей зачастую достигает 3000-5000 рублей, заниматься с плохими – просто не имеет смысла. А если предмет не один, да еще и к нему добавляется подготовка к ЕГЭ, то можно вовсе разориться. К тому же, не все олимпиадные тренеры и опытные вузовские преподаватели, готовящие к олимпиадам, соглашаются на индивидуальные уроки ввиду своей загруженности. Поэтому занятия в группе дают возможность не только заниматься с действительно знающими свое дело педагогами, но и сэкономить на этом до 50%.

Запишитесь на пробное бесплатное занятие по подготовке к олимпиаде и убедитесь во всем сами!
Олимпиады – это тот случай, когда важны и участие, и победа. Начиная с регионального этапа, уровень сложности заданий становится достаточно высоким, поскольку согласно положению Минобрнауки, квота победителей и призеров на нем составляет не более 25% от общего числа участников. Это значит, что право участвовать в финале получат лучшие из лучших. Чтобы попасть в их число, подготовка с преподавателем понадобится в любом случае – будь то репетитор или курсы.

Занятия с репетитором – недешевое удовольствие. У них есть несомненный плюс в том, что они позволяют обеспечить максимум внимания ученику. Тем не менее, оно не всегда оправдывает материальные средства. Стоимость академического часа у многих хороших преподавателей зачастую достигает 3000-5000 рублей, заниматься с плохими – просто не имеет смысла. А если предмет не один, да еще и к нему добавляется подготовка к ЕГЭ, то можно вовсе разориться. К тому же, не все олимпиадные тренеры и опытные вузовские преподаватели, готовящие к олимпиадам, соглашаются на индивидуальные уроки ввиду своей загруженности. Поэтому занятия в группе дают возможность не только заниматься с действительно знающими свое дело педагогами, но и сэкономить на этом до 50%.

Запишитесь на пробное бесплатное занятие по подготовке к олимпиаде и убедитесь во всем сами!
Олимпиады – это тот случай, когда важны и участие, и победа. Начиная с регионального этапа, уровень сложности заданий становится достаточно высоким, поскольку согласно положению Минобрнауки, квота победителей и призеров на нем составляет не более 25% от общего числа участников. Это значит, что право участвовать в финале получат лучшие из лучших. Чтобы попасть в их число, подготовка с преподавателем понадобится в любом случае – будь то репетитор или курсы.

Занятия с репетитором – недешевое удовольствие. У них есть несомненный плюс в том, что они позволяют обеспечить максимум внимания ученику. Тем не менее, оно не всегда оправдывает материальные средства. Стоимость академического часа у многих хороших преподавателей зачастую достигает 3000-5000 рублей, заниматься с плохими – просто не имеет смысла. А если предмет не один, да еще и к нему добавляется подготовка к ЕГЭ, то можно вовсе разориться. К тому же, не все олимпиадные тренеры и опытные вузовские преподаватели, готовящие к олимпиадам, соглашаются на индивидуальные уроки ввиду своей загруженности. Поэтому занятия в группе дают возможность не только заниматься с действительно знающими свое дело педагогами, но и сэкономить на этом до 50%.

Запишитесь на пробное бесплатное занятие по подготовке к олимпиаде и убедитесь во всем сами!
Олимпиады – это тот случай, когда важны и участие, и победа. Начиная с регионального этапа, уровень сложности заданий становится достаточно высоким, поскольку согласно положению Минобрнауки, квота победителей и призеров на нем составляет не более 25% от общего числа участников. Это значит, что право участвовать в финале получат лучшие из лучших. Чтобы попасть в их число, подготовка с преподавателем понадобится в любом случае – будь то репетитор или курсы.

Занятия с репетитором – недешевое удовольствие. У них есть несомненный плюс в том, что они позволяют обеспечить максимум внимания ученику. Тем не менее, оно не всегда оправдывает материальные средства. Стоимость академического часа у многих хороших преподавателей зачастую достигает 3000-5000 рублей, заниматься с плохими – просто не имеет смысла. А если предмет не один, да еще и к нему добавляется подготовка к ЕГЭ, то можно вовсе разориться. К тому же, не все олимпиадные тренеры и опытные вузовские преподаватели, готовящие к олимпиадам, соглашаются на индивидуальные уроки ввиду своей загруженности. Поэтому занятия в группе дают возможность не только заниматься с действительно знающими свое дело педагогами, но и сэкономить на этом до 50%.

Запишитесь на пробное бесплатное занятие по подготовке к олимпиаде и убедитесь во всем сами!
Вам может понравиться
Оставь свой e-mail и мы будем присылать топовые материалы каждый понедельник.
Подпишись на знания
Все об олимпиадах, ГИА и профориентации : полезная информация каждый день.
ПРОЕКТ ЦЕНТРА ОБРАЗОВАНИЯ
"КОАЛИЦИЯ" И АССОЦИАЦИИ ПОБЕДИТЕЛЕЙ ОЛИМПИАД
ПОДГОТОВКА К ОЛИМПИАДАМ И ЕГЭ
Made on
Tilda