Compito di chimica dell'esame 1 come risolverlo. Compito C1 per l'Esame di Stato Unificato di Chimica. Caratteristiche, suggerimenti, raccomandazioni. La struttura della prova d'esame è composta da due blocchi

La parte C dell'Esame di Stato Unificato di Chimica inizia con l'attività C1, che prevede la composizione di una reazione redox (che contiene già alcuni reagenti e prodotti). È formulato in questo modo:

C1. Usando il metodo del bilancio elettronico, crea un'equazione per la reazione. Identificare l'agente ossidante e l'agente riducente.

I candidati spesso credono che questo compito non richieda una preparazione speciale. Tuttavia, contiene insidie ​​che gli impediscono di ricevere il massimo dei voti. Scopriamo a cosa prestare attenzione.

Informazioni teoriche.

Permanganato di potassio come agente ossidante.

+ agenti riducenti
in un ambiente acido	in un ambiente neutro	in un ambiente alcalino
(sale dell'acido che partecipa alla reazione)		Manganat o, -

Dicromato e cromato come agenti ossidanti.

(ambiente acido e neutro), (ambiente alcalino) + agenti riducenti funziona sempre
ambiente acido	ambiente neutro	ambiente alcalino
Sali di quegli acidi che partecipano alla reazione:		in soluzione o fuso

Aumento degli stati di ossidazione di cromo e manganese.

Acido nitrico con metalli.

- non viene rilasciato idrogeno, si formano prodotti di riduzione dell'azoto.

Acido solforico con metalli.

- diluito l'acido solforico reagisce come un normale acido minerale con i metalli a sinistra nella serie di tensione, mentre viene rilasciato idrogeno;
- in seguito alla reazione con i metalli concentrato acido solforico non viene rilasciato idrogeno, si formano prodotti di riduzione dello zolfo.

Sproporzione.

Reazioni di sproporzione sono reazioni in cui lo stesso l'elemento è sia un agente ossidante che un agente riducente, aumentando e diminuendo contemporaneamente il suo stato di ossidazione:

Sproporzione di non metalli: zolfo, fosforo, alogeni (eccetto fluoro).

Sproporzione di ossido nitrico (IV) e sali.

Attività dei metalli e dei non metalli.

Per analizzare l'attività dei metalli, sia la serie elettrochimica delle tensioni metalliche sia la loro posizione tavola periodica. Più il metallo è attivo, più facilmente cederà elettroni e più sarà un buon agente riducente nelle reazioni redox.

Serie di tensioni elettrochimiche dei metalli.

Caratteristiche del comportamento di alcuni agenti ossidanti e riducenti.

a) i sali e gli acidi del cloro contenenti ossigeno nelle reazioni con agenti riducenti di solito si trasformano in cloruri:

b) se la reazione coinvolge sostanze in cui lo stesso elemento ha stati di ossidazione negativi e positivi, queste avvengono in stato di ossidazione zero (viene rilasciata una sostanza semplice).

Competenze richieste.

1. Disposizione degli stati di ossidazione.
   Va ricordato che lo stato di ossidazione è ipotetico carica dell'atomo (cioè condizionale, immaginaria), ma non dovrebbe andare oltre i limiti del buon senso. Può essere intero, frazionario o zero.

   Esercizio 1: Disporre gli stati di ossidazione delle sostanze:

2. Disposizione degli stati di ossidazione nelle sostanze organiche.
   Ricorda che siamo interessati agli stati di ossidazione solo di quegli atomi di carbonio che cambiano il loro ambiente durante il processo redox, mentre la carica totale dell'atomo di carbonio e del suo ambiente non di carbonio è considerata pari a 0.

   Compito 2: Determinare lo stato di ossidazione degli atomi di carbonio cerchiati insieme ai loro dintorni non di carbonio:

   2-metilbutene-2: – =

   acetone:

   acido acetico: -

3. Non dimenticare di chiedertelo domanda principale: chi cede gli elettroni in questa reazione, e chi li prende, e in cosa si trasformano? In modo che non risulti che gli elettroni arrivino dal nulla o volino via verso il nulla.

   Esempio:

   In questa reazione dovresti vedere che lo ioduro di potassio può essere solo come agente riducente, quindi il nitrito di potassio accetterà gli elettroni, abbassamento il suo stato di ossidazione.
   Inoltre in queste condizioni (soluzione diluita) l'azoto passa dallo stato di ossidazione più vicino.

4. La compilazione di una bilancia elettronica è più difficile se l'unità della formula di una sostanza contiene diversi atomi di un agente ossidante o riducente.
   In questo caso, questo deve essere preso in considerazione nella semireazione quando si calcola il numero di elettroni.
   Il problema più comune è con il dicromato di potassio, quando, come agente ossidante, si trasforma in:

   Questi stessi due non possono essere dimenticati durante l'equalizzazione, perché indicano il numero di atomi di un dato tipo nell'equazione.

   Compito 3: Quale coefficiente dovrebbe essere messo prima e prima

   
   

   Compito 4: Quale coefficiente nell'equazione di reazione apparirà prima del magnesio?

5. Determina in quale mezzo (acido, neutro o alcalino) avviene la reazione.
   Questo può essere fatto sia per quanto riguarda i prodotti della riduzione di manganese e cromo, sia per il tipo di composti che si sono ottenuti sul lato destro della reazione: ad esempio, se nei prodotti vediamo acido, ossido acido- questo significa che questo non è sicuramente un ambiente alcalino e se precipita idrossido metallico sicuramente non è acido. Bene, ovviamente, se sul lato sinistro vediamo solfati metallici, e sul lato destro - niente come i composti dello zolfo - apparentemente la reazione viene effettuata in presenza di acido solforico.

   Compito 5: Identificare il mezzo e le sostanze in ciascuna reazione:

6. Ricorda che l'acqua è un viaggiatore libero; può sia partecipare alla reazione che formarsi.

   Compito 6:Da che parte della reazione finirà l’acqua? In cosa andrà a finire lo zinco?

   Compito 7: Ossidazione dolce e dura degli alcheni.
   Completare e bilanciare le reazioni, avendo precedentemente sistemato gli stati di ossidazione nelle molecole organiche:

   (dimensione fredda)

   (soluzione acquosa)

7. A volte il prodotto di una reazione può essere determinato solo stilando un bilancio elettronico e capendo di quali particelle abbiamo più:

   Compito 8:Quali altri prodotti saranno disponibili? Aggiungi e equalizza la reazione:

8. In cosa si trasformano i reagenti in una reazione?
   Se la risposta a questa domanda non è data dai diagrammi che abbiamo appreso, allora dobbiamo analizzare quale agente ossidante e agente riducente nella reazione sono forti o no?
   Se l'agente ossidante è di media forza, è improbabile che possa ossidarsi, ad esempio lo zolfo da a, di solito l'ossidazione va solo a.
   E viceversa, se è un forte agente riducente e può ripristinare lo zolfo da a , allora - solo a .

   Compito 9: In cosa si trasformerà lo zolfo? Aggiungi e bilancia le reazioni:

   (concentrato)

9. Verificare che la reazione contenga sia un agente ossidante che un agente riducente.

   Compito 10: Quanti altri prodotti sono presenti in questa reazione e quali?

10. Se entrambe le sostanze possono presentare le proprietà sia di un agente riducente che di un agente ossidante, è necessario pensare a quale di essi Di più agente ossidante attivo. Quindi il secondo sarà il riduttore.

    Compito 11: Quale di questi alogeni è un agente ossidante e quale è un agente riducente?

11. Se uno dei reagenti è un tipico agente ossidante o riducente, allora il secondo “farà la sua volontà”, cedendo elettroni all’agente ossidante o accettando elettroni dall’agente riducente.

    Il perossido di idrogeno è una sostanza con doppia natura, nel ruolo di agente ossidante (che è più caratteristico di esso) entra nell'acqua, e nel ruolo di agente riducente entra nell'ossigeno gassoso libero.

    Compito 12: Che ruolo gioca il perossido di idrogeno in ciascuna reazione?

La sequenza di immissione dei coefficienti nell'equazione.

Innanzitutto, inserisci i coefficienti ottenuti dalla bilancia elettronica.
Ricorda che puoi raddoppiarli o accorciarli soltanto insieme. Se una sostanza agisce sia come mezzo che come agente ossidante (agente riducente), dovrà essere equalizzata in seguito, quando saranno impostati quasi tutti i coefficienti.
Il penultimo elemento da pareggiare è l'idrogeno, e Controlliamo solo l'ossigeno!

Prenditi il ​​tuo tempo contando gli atomi di ossigeno! Ricorda di moltiplicare anziché aggiungere indici e coefficienti.
Il numero di atomi di ossigeno sui lati sinistro e destro deve convergere!
Se ciò non accade (supponendo che tu li stia contando correttamente), allora c'è un errore da qualche parte.

Possibili errori.

1. Disposizione degli stati di ossidazione: controllare attentamente ogni sostanza.
   Spesso vengono sbagliati nei seguenti casi:

   a) stato di ossidazione in composti dell'idrogeno non metalli: fosfina - stato di ossidazione del fosforo - negativo;
   b) nelle sostanze organiche: verificare nuovamente se viene preso in considerazione l'intero ambiente dell'atomo;
   c) ammoniaca e sali di ammonio: contengono azoto Sempre ha uno stato di ossidazione;
   d) sali di ossigeno e acidi di cloro - in essi il cloro può avere uno stato di ossidazione;
   e) perossidi e superossidi - in essi l'ossigeno non ha uno stato di ossidazione, a volte, e in - perfino;
   e) doppi ossidi: - in essi hanno i metalli due diversi stati di ossidazione, solitamente solo uno di essi è coinvolto nel trasferimento di elettroni.

   Compito 14: Aggiungi e equalizza:

   Compito 15: Aggiungi e equalizza:

2. La scelta dei prodotti senza tener conto del trasferimento di elettroni - cioè, ad esempio, in una reazione c'è solo un agente ossidante senza un agente riducente, o viceversa.

   Esempio: il cloro libero spesso viene perso nella reazione. Si scopre che gli elettroni sono arrivati ​​al manganese dallo spazio...

3. Prodotti scorretti dal punto di vista chimico: non si può ottenere una sostanza che interagisce con l'ambiente!

   a) in un ambiente acido non si possono formare ossidi metallici, basi, ammoniaca;
   b) in un ambiente alcalino non si forma acido o ossido acido;
   c) in soluzione acquosa non si forma un ossido, o ancor più un metallo, che reagisce violentemente con l'acqua.

   Compito 16: Trova nelle reazioni errato prodotti, spiegare perché non possono essere ottenuti a queste condizioni:

Risposte e soluzioni ai compiti con spiegazioni.

Esercizio 1:

Compito 2:

2-metilbutene-2: – =

acetone:

acido acetico: -

Compito 3:

Poiché in una molecola di dicromato ci sono 2 atomi di cromo, questi cedono 2 volte più elettroni, cioè 6.

Compito 4:

Poiché in una molecola due atomi di azoto, questi due devono essere presi in considerazione nella bilancia elettronica - cioè prima del magnesio dovrebbe essere coefficiente .

Compito 5:

Se l'ambiente è alcalino, allora esisterà il fosforo sotto forma di sale- fosfato di potassio.

Se l'ambiente è acido, la fosfina si trasforma in acido fosforico.

Compito 6:

Poiché lo zinco è anfotero metallo, in soluzione alcalina si forma complesso idrossi. Come risultato della disposizione dei coefficienti, si scopre che l'acqua deve essere presente sul lato sinistro della reazione:

Compito 7:

Rinunciare agli elettroni due atomi in una molecola di alchene. Pertanto dobbiamo tenerne conto generale il numero di elettroni donati dall'intera molecola:

(dimensione fredda)

Tieni presente che dei 10 ioni potassio, 9 sono distribuiti tra due sali, quindi il risultato sarà alcalino solo uno molecola.

Compito 8:

Nel processo di redazione del bilancio, lo vediamo per ogni 2 ioni ci sono 3 ioni solfato. Ciò significa che oltre al solfato di potassio, ce n'è un altro acido solforico(2 molecole).

Compito 9:

(il permanganato non è un agente ossidante molto forte in soluzione; notare che l'acqua va oltre in fase di aggiustamento a destra!)

(concentrato)
(concentrato Acido nitrico agente ossidante molto forte)

Compito 10:

Non dimenticarlo il manganese accetta elettroni, in cui il cloro dovrebbe regalarli.
Il cloro viene rilasciato come una sostanza semplice.

Compito 11:

Quanto più in alto si trova un non metallo nel sottogruppo, tanto più agente ossidante attivo, cioè. il cloro sarà l'agente ossidante in questa reazione. Lo iodio entra nel suo stato di ossidazione positiva più stabile, formando acido iodico.

Compito 12:

(il perossido è un agente ossidante, poiché l'agente riducente lo è)

(il perossido è un agente riducente, poiché l'agente ossidante è il permanganato di potassio)

(il perossido è un agente ossidante, poiché il ruolo di agente riducente è più tipico del nitrito di potassio, che tende a trasformarsi in nitrato)

La carica totale della particella nel superossido di potassio è . Pertanto può solo dare.

La parte C dell'Esame di Stato Unificato di Chimica inizia con l'attività C1, che prevede la composizione di una reazione redox (che contiene già alcuni reagenti e prodotti). È formulato in questo modo:

C1. Usando il metodo del bilancio elettronico, crea un'equazione per la reazione. Identificare l'agente ossidante e l'agente riducente.

I candidati spesso credono che questo compito non richieda una preparazione speciale. Tuttavia, contiene insidie ​​che gli impediscono di ricevere il massimo dei voti. Scopriamo a cosa prestare attenzione.

Informazioni teoriche.

Permanganato di potassio come agente ossidante.

+ agenti riducenti
in un ambiente acido	in un ambiente neutro	in un ambiente alcalino
(sale dell'acido che partecipa alla reazione)		Manganat o, -

Dicromato e cromato come agenti ossidanti.

(ambiente acido e neutro), (ambiente alcalino) + agenti riducenti funziona sempre
ambiente acido	ambiente neutro	ambiente alcalino
Sali di quegli acidi che partecipano alla reazione:		in soluzione o fuso

Aumento degli stati di ossidazione di cromo e manganese.

Acido nitrico con metalli.

- non viene rilasciato idrogeno, si formano prodotti di riduzione dell'azoto.

Acido solforico con metalli.

- diluito l'acido solforico reagisce come un normale acido minerale con i metalli a sinistra nella serie di tensione, mentre viene rilasciato idrogeno;
- in seguito alla reazione con i metalli concentrato acido solforico non viene rilasciato idrogeno, si formano prodotti di riduzione dello zolfo.

Sproporzione.

Reazioni di sproporzione sono reazioni in cui lo stesso l'elemento è sia un agente ossidante che un agente riducente, aumentando e diminuendo contemporaneamente il suo stato di ossidazione:

Sproporzione di non metalli: zolfo, fosforo, alogeni (eccetto fluoro).

Sproporzione di ossido nitrico (IV) e sali.

Attività dei metalli e dei non metalli.

Per analizzare l'attività dei metalli, viene utilizzata la serie di tensioni elettrochimiche dei metalli o la loro posizione nella tavola periodica. Più il metallo è attivo, più facilmente cederà elettroni e più sarà un buon agente riducente nelle reazioni redox.

Serie di tensioni elettrochimiche dei metalli.

Caratteristiche del comportamento di alcuni agenti ossidanti e riducenti.

a) i sali e gli acidi del cloro contenenti ossigeno nelle reazioni con agenti riducenti di solito si trasformano in cloruri:

b) se la reazione coinvolge sostanze in cui lo stesso elemento ha stati di ossidazione negativi e positivi, queste avvengono in stato di ossidazione zero (viene rilasciata una sostanza semplice).

Competenze richieste.

1. Disposizione degli stati di ossidazione.
   Va ricordato che lo stato di ossidazione è ipotetico carica dell'atomo (cioè condizionale, immaginaria), ma non dovrebbe andare oltre i limiti del buon senso. Può essere intero, frazionario o zero.

   Esercizio 1: Disporre gli stati di ossidazione delle sostanze:

2. Disposizione degli stati di ossidazione nelle sostanze organiche.
   Ricorda che siamo interessati agli stati di ossidazione solo di quegli atomi di carbonio che cambiano il loro ambiente durante il processo redox, mentre la carica totale dell'atomo di carbonio e del suo ambiente non di carbonio è considerata pari a 0.

   Compito 2: Determinare lo stato di ossidazione degli atomi di carbonio cerchiati insieme ai loro dintorni non di carbonio:

   2-metilbutene-2: – =

   acetone:

   acido acetico: -

3. Non dimenticare di porsi la domanda principale: chi cede gli elettroni in questa reazione e chi li prende e in cosa si trasformano? In modo che non risulti che gli elettroni arrivino dal nulla o volino via verso il nulla.

   Esempio:

   In questa reazione dovresti vedere che lo ioduro di potassio può essere solo come agente riducente, quindi il nitrito di potassio accetterà gli elettroni, abbassamento il suo stato di ossidazione.
   Inoltre in queste condizioni (soluzione diluita) l'azoto passa dallo stato di ossidazione più vicino.

4. La compilazione di una bilancia elettronica è più difficile se l'unità della formula di una sostanza contiene diversi atomi di un agente ossidante o riducente.
   In questo caso, questo deve essere preso in considerazione nella semireazione quando si calcola il numero di elettroni.
   Il problema più comune è con il dicromato di potassio, quando, come agente ossidante, si trasforma in:

   Questi stessi due non possono essere dimenticati durante l'equalizzazione, perché indicano il numero di atomi di un dato tipo nell'equazione.

   Compito 3: Quale coefficiente dovrebbe essere messo prima e prima

   
   

   Compito 4: Quale coefficiente nell'equazione di reazione apparirà prima del magnesio?

5. Determina in quale mezzo (acido, neutro o alcalino) avviene la reazione.
   Questo può essere fatto sia per quanto riguarda i prodotti della riduzione di manganese e cromo, sia per il tipo di composti che si sono ottenuti sul lato destro della reazione: ad esempio, se nei prodotti vediamo acido, ossido acido- questo significa che questo non è sicuramente un ambiente alcalino e se precipita idrossido metallico sicuramente non è acido. Bene, ovviamente, se sul lato sinistro vediamo solfati metallici, e sul lato destro - niente come i composti dello zolfo - apparentemente la reazione viene effettuata in presenza di acido solforico.

   Compito 5: Identificare il mezzo e le sostanze in ciascuna reazione:

6. Ricorda che l'acqua è un viaggiatore libero; può sia partecipare alla reazione che formarsi.

   Compito 6:Da che parte della reazione finirà l’acqua? In cosa andrà a finire lo zinco?

   Compito 7: Ossidazione dolce e dura degli alcheni.
   Completare e bilanciare le reazioni, avendo precedentemente sistemato gli stati di ossidazione nelle molecole organiche:

   (dimensione fredda)

   (soluzione acquosa)

7. A volte il prodotto di una reazione può essere determinato solo stilando un bilancio elettronico e capendo di quali particelle abbiamo più:

   Compito 8:Quali altri prodotti saranno disponibili? Aggiungi e equalizza la reazione:

8. In cosa si trasformano i reagenti in una reazione?
   Se la risposta a questa domanda non è data dai diagrammi che abbiamo appreso, allora dobbiamo analizzare quale agente ossidante e agente riducente nella reazione sono forti o no?
   Se l'agente ossidante è di media forza, è improbabile che possa ossidarsi, ad esempio lo zolfo da a, di solito l'ossidazione va solo a.
   E viceversa, se è un forte agente riducente e può ripristinare lo zolfo da a , allora - solo a .

   Compito 9: In cosa si trasformerà lo zolfo? Aggiungi e bilancia le reazioni:

   (concentrato)

9. Verificare che la reazione contenga sia un agente ossidante che un agente riducente.

   Compito 10: Quanti altri prodotti sono presenti in questa reazione e quali?

10. Se entrambe le sostanze possono presentare le proprietà sia di un agente riducente che di un agente ossidante, è necessario pensare a quale di essi Di più agente ossidante attivo. Quindi il secondo sarà il riduttore.

    Compito 11: Quale di questi alogeni è un agente ossidante e quale è un agente riducente?

11. Se uno dei reagenti è un tipico agente ossidante o riducente, allora il secondo “farà la sua volontà”, cedendo elettroni all’agente ossidante o accettando elettroni dall’agente riducente.

    Il perossido di idrogeno è una sostanza con doppia natura, nel ruolo di agente ossidante (che è più caratteristico di esso) entra nell'acqua, e nel ruolo di agente riducente entra nell'ossigeno gassoso libero.

    Compito 12: Che ruolo gioca il perossido di idrogeno in ciascuna reazione?

La sequenza di immissione dei coefficienti nell'equazione.

Innanzitutto, inserisci i coefficienti ottenuti dalla bilancia elettronica.
Ricorda che puoi raddoppiarli o accorciarli soltanto insieme. Se una sostanza agisce sia come mezzo che come agente ossidante (agente riducente), dovrà essere equalizzata in seguito, quando saranno impostati quasi tutti i coefficienti.
Il penultimo elemento da pareggiare è l'idrogeno, e Controlliamo solo l'ossigeno!

Prenditi il ​​tuo tempo contando gli atomi di ossigeno! Ricorda di moltiplicare anziché aggiungere indici e coefficienti.
Il numero di atomi di ossigeno sui lati sinistro e destro deve convergere!
Se ciò non accade (supponendo che tu li stia contando correttamente), allora c'è un errore da qualche parte.

Possibili errori.

1. Disposizione degli stati di ossidazione: controllare attentamente ogni sostanza.
   Spesso vengono sbagliati nei seguenti casi:

   a) stati di ossidazione nei composti idrogeno dei non metalli: fosfina - stato di ossidazione del fosforo - negativo;
   b) nelle sostanze organiche: verificare nuovamente se viene preso in considerazione l'intero ambiente dell'atomo;
   c) ammoniaca e sali di ammonio: contengono azoto Sempre ha uno stato di ossidazione;
   d) sali di ossigeno e acidi di cloro - in essi il cloro può avere uno stato di ossidazione;
   e) perossidi e superossidi - in essi l'ossigeno non ha uno stato di ossidazione, a volte, e in - perfino;
   e) doppi ossidi: - in essi hanno i metalli due diversi stati di ossidazione, solitamente solo uno di essi è coinvolto nel trasferimento di elettroni.

   Compito 14: Aggiungi e equalizza:

   Compito 15: Aggiungi e equalizza:

2. La scelta dei prodotti senza tener conto del trasferimento di elettroni - cioè, ad esempio, in una reazione c'è solo un agente ossidante senza un agente riducente, o viceversa.

   Esempio: il cloro libero spesso viene perso nella reazione. Si scopre che gli elettroni sono arrivati ​​al manganese dallo spazio...

3. Prodotti scorretti dal punto di vista chimico: non si può ottenere una sostanza che interagisce con l'ambiente!

   a) in un ambiente acido non si possono formare ossidi metallici, basi, ammoniaca;
   b) in un ambiente alcalino non si forma acido o ossido acido;
   c) in soluzione acquosa non si forma un ossido, o ancor più un metallo, che reagisce violentemente con l'acqua.

   Compito 16: Trova nelle reazioni errato prodotti, spiegare perché non possono essere ottenuti a queste condizioni:

Risposte e soluzioni ai compiti con spiegazioni.

Esercizio 1:

Compito 2:

2-metilbutene-2: – =

acetone:

acido acetico: -

Compito 3:

Poiché in una molecola di dicromato ci sono 2 atomi di cromo, questi cedono 2 volte più elettroni, cioè 6.

Compito 4:

Poiché in una molecola due atomi di azoto, questi due devono essere presi in considerazione nella bilancia elettronica - cioè prima del magnesio dovrebbe essere coefficiente .

Compito 5:

Se l'ambiente è alcalino, allora esisterà il fosforo sotto forma di sale- fosfato di potassio.

Se l'ambiente è acido, la fosfina si trasforma in acido fosforico.

Compito 6:

Poiché lo zinco è anfotero metallo, in soluzione alcalina si forma complesso idrossi. Come risultato della disposizione dei coefficienti, si scopre che l'acqua deve essere presente sul lato sinistro della reazione:

Compito 7:

Rinunciare agli elettroni due atomi in una molecola di alchene. Pertanto dobbiamo tenerne conto generale il numero di elettroni donati dall'intera molecola:

(dimensione fredda)

Tieni presente che dei 10 ioni potassio, 9 sono distribuiti tra due sali, quindi il risultato sarà alcalino solo uno molecola.

Compito 8:

Nel processo di redazione del bilancio, lo vediamo per ogni 2 ioni ci sono 3 ioni solfato. Ciò significa che oltre al solfato di potassio, ce n'è un altro acido solforico(2 molecole).

Compito 9:

(il permanganato non è un agente ossidante molto forte in soluzione; notare che l'acqua va oltre in fase di aggiustamento a destra!)

(concentrato)
(l'acido nitrico concentrato è un agente ossidante molto forte)

Compito 10:

Non dimenticarlo il manganese accetta elettroni, in cui il cloro dovrebbe regalarli.
Il cloro viene rilasciato come una sostanza semplice.

Compito 11:

Quanto più in alto si trova un non metallo nel sottogruppo, tanto più agente ossidante attivo, cioè. il cloro sarà l'agente ossidante in questa reazione. Lo iodio entra nel suo stato di ossidazione positiva più stabile, formando acido iodico.

Compito 12:

(il perossido è un agente ossidante, poiché l'agente riducente lo è)

(il perossido è un agente riducente, poiché l'agente ossidante è il permanganato di potassio)

(il perossido è un agente ossidante, poiché il ruolo di agente riducente è più tipico del nitrito di potassio, che tende a trasformarsi in nitrato)

La carica totale della particella nel superossido di potassio è . Pertanto può solo dare.

Diamo un'occhiata ai compiti presentati nella prova d'esame rivolgendoci a versione demo Esame di Stato Unificato di Chimica 2019

Blocco “Struttura dell'atomo. Legge periodica e tavola periodica degli elementi chimici D.I. Mendeleev. Modelli di cambiamenti nelle proprietà degli elementi chimici per periodi e gruppi. “Struttura della materia. Legame chimico"

Questo blocco contiene solo attività livello di base difficoltà che miravano a mettere alla prova l'assimilazione dei concetti che caratterizzano la struttura degli atomi elementi chimici e la struttura delle sostanze, nonché per testare la capacità di utilizzo Legge periodica confrontare le proprietà degli elementi e dei loro composti.

Diamo un'occhiata a questi compiti.

I compiti 1-3 sono uniti da un unico contesto:

Esercizio 1

Determina quali atomi degli elementi indicati nella serie nello stato fondamentale hanno quattro elettroni nel livello energetico esterno.

Annota i numeri degli elementi selezionati nel campo della risposta.

Per l'esecuzione compiti 1è necessario applicare la conoscenza della struttura gusci di elettroni atomi di elementi chimici dei primi quattro periodi, s-, p- E D- elementi, circa elettronico configurazioni degli atomi, stati fondamentali ed eccitati degli atomi. Gli elementi presentati appartengono ai sottogruppi principali, quindi il numero di elettroni esterni dei loro atomi è uguale al numero del gruppo in cui si trova l'elemento. Gli atomi di silicio e di carbonio hanno quattro elettroni esterni.

Nel 2018, il 61,0% degli esaminati ha completato con successo l'attività 1.

Il manuale contiene compiti di formazione livelli di complessità base e avanzati, raggruppati per argomento e tipologia. I compiti sono organizzati nella stessa sequenza proposta nell'esame versione dell'Esame di Stato Unificato. All'inizio di ogni tipo di compito ci sono elementi di contenuto da testare, argomenti che dovresti studiare prima di iniziare. Il manuale sarà utile per gli insegnanti di chimica, poiché consente un'organizzazione efficace processo educativo in classe, conducendo un monitoraggio continuo delle conoscenze, nonché preparando gli studenti per l'Esame di Stato Unificato.

Continuiamo a discutere la soluzione al problema di tipo C1 (n. 30), che incontrerà sicuramente tutti coloro che sosterranno l'Esame di Stato Unificato di chimica. Nella prima parte dell'articolo abbiamo delineato l'algoritmo generale per la risoluzione del problema 30, nella seconda parte abbiamo analizzato diversi esempi piuttosto complessi.

Iniziamo la terza parte con una discussione dei tipici agenti ossidanti e riducenti e delle loro trasformazioni nei vari mezzi.

Quinto passo: discutiamo degli OVR tipici che possono verificarsi nell'attività n. 30

Vorrei ricordare alcuni punti legati al concetto di stato di ossidazione. Abbiamo già notato che uno stato di ossidazione costante è caratteristico solo di un numero relativamente piccolo di elementi (fluoro, ossigeno, metalli alcalini e alcalino terrosi, ecc.) La maggior parte degli elementi può presentare diversi stati di ossidazione. Ad esempio, per il cloro sono possibili tutti gli stati da -1 a +7, sebbene i valori dispari siano più stabili. L'azoto presenta stati di ossidazione da -3 a +5, ecc.

Ci sono due regole importanti da ricordare chiaramente.

1. Lo stato di ossidazione più alto di un elemento non metallico nella maggior parte dei casi coincide con il numero del gruppo in cui si trova l'elemento e lo stato di ossidazione più basso = numero del gruppo - 8.

Ad esempio, il cloro appartiene al gruppo VII, quindi il suo stato di ossidazione più alto = +7 e quello più basso - 7 - 8 = -1. Il selenio è nel gruppo VI. Lo stato di ossidazione più alto = +6, il più basso - (-2). Il silicio si trova nel gruppo IV; i valori corrispondenti sono +4 e -4.

Ricorda che ci sono eccezioni a questa regola: il massimo stato di ossidazione dell'ossigeno = +2 (e anche questo appare solo nel fluoruro di ossigeno) e il massimo stato di ossidazione del fluoro = 0 (in una sostanza semplice)!

2. I metalli non sono in grado di presentare stati di ossidazione negativi. Questo è molto importante se si considera che oltre il 70% degli elementi chimici sono metalli.

E ora la domanda: “Può il Mn (+7) agire come agente riducente nelle reazioni chimiche?” Prenditi il ​​tuo tempo, prova a risponderti.

Risposta corretta: "No, non può!" È molto facile da spiegare. Dai un'occhiata alla posizione di questo elemento nella tavola periodica. Mn è nel gruppo VII, quindi il suo stato di ossidazione ALTO è +7. Se Mn(+7) fungesse da riducente, il suo stato di ossidazione aumenterebbe (ricordate la definizione di riducente!), ma questo è impossibile, poiché ha già un valore massimo. Conclusione: Mn (+7) può essere solo un agente ossidante.

Per lo stesso motivo S(+6), N(+5), Cr(+6), V(+5), Pb(+4), ecc. possono presentare SOLO proprietà OSSIDANTI. Guarda la posizione di questi elementi nel sistema della tavola periodica e verifica tu stesso.

E un’altra domanda: “Il Se(-2) può agire come agente ossidante nelle reazioni chimiche?”

E ancora una volta la risposta è negativa. Probabilmente hai già indovinato cosa sta succedendo qui. Il selenio appartiene al gruppo VI, il suo stato di ossidazione PIÙ BASSO è -2. Se(-2) non può OTTENERE elettroni, cioè non può essere un agente ossidante. Se Se(-2) partecipa all'ORR, allora solo nel ruolo di RIDUTTORE.

Per un motivo simile, l'UNICO AGENTE RIDUCENTE può essere N(-3), P(-3), S(-2), Te(-2), I(-1), Br(-1), ecc.

La conclusione finale: un elemento nello stato di ossidazione più basso può agire nell'ORR solo come agente riducente e un elemento con lo stato di ossidazione più alto può agire solo come agente ossidante.

"E se l'elemento avesse uno stato di ossidazione intermedio?" - tu chiedi. Ebbene allora sia la sua ossidazione che la sua riduzione sono possibili. Ad esempio, lo zolfo viene ossidato in una reazione con l'ossigeno e ridotto in una reazione con il sodio.

Probabilmente è logico presumere che ciascun elemento nello stato di ossidazione più elevato sarà un agente ossidante pronunciato e in quello più basso un forte agente riducente. Nella maggior parte dei casi questo è vero. Ad esempio, tutti i composti Mn(+7), Cr(+6), N(+5) possono essere classificati come agenti ossidanti forti. Ma, ad esempio, P(+5) e C(+4) vengono ripristinati con difficoltà. Ed è quasi impossibile forzare Ca(+2) o Na(+1) ad agire come agenti ossidanti, sebbene, formalmente parlando, anche +2 e +1 siano gradi più alti ossidazione.

Al contrario, molti composti del cloro (+1) sono potenti agenti ossidanti, sebbene lo stato di ossidazione sia +1 pollici in questo caso lontano dal più alto.

F(-1) e Cl(-1) sono cattivi agenti riducenti, mentre i loro analoghi (Br(-1) e I(-1)) sono buoni. L'ossigeno nello stato di ossidazione più basso (-2) non presenta praticamente alcuna proprietà riducente e il Te(-2) è un potente agente riducente.

Vediamo che non tutto è così ovvio come vorremmo. In alcuni casi la capacità di ossidare e ridurre è facilmente prevedibile; in altri casi basta ricordare che la sostanza X è, ad esempio, un buon agente ossidante.

Sembra che siamo finalmente arrivati ​​​​all'elenco dei tipici agenti ossidanti e riducenti. Vorrei che tu non solo “memorizzassi” queste formule (anche se sarebbe carino!), ma sapessi anche spiegare perché questa o quella sostanza è inclusa nell'elenco corrispondente.

Agenti ossidanti tipici

1. Sostanze semplici - non metalli: F 2, O 2, O 3, Cl 2, Br 2.
2. Acido solforico concentrato (H 2 SO 4), acido nitrico (HNO 3) in qualsiasi concentrazione, acido ipocloroso (HClO), acido perclorico (HClO 4).
3. Permanganato di potassio e manganato di potassio (KMnO 4 e K 2 MnO 4), cromati e dicromati (K 2 CrO 4 e K 2 Cr 2 O 7), bismutati (ad esempio NaBiO 3).
4. Ossidi di cromo (VI), bismuto (V), piombo (IV), manganese (IV).
5. Ipocloriti (NaClO), clorati (NaClO 3) e perclorati (NaClO 4); nitrati (KNO 3).
6. Perossidi, superossidi, ozonidi, perossidi organici, perossoacidi, tutte le altre sostanze contenenti il ​​gruppo -O-O- (ad esempio, perossido di idrogeno - H 2 O 2, perossido di sodio - Na 2 O 2, superossido di potassio - KO 2).
7. Ioni metallici situati sul lato destro della serie di tensioni: Au 3+, Ag +.

Agenti riducenti tipici

1. Sostanze semplici - metalli: alcalini e alcalino terrosi, Mg, Al, Zn, Sn.
2. Sostanze semplici - non metalli: H 2, C.
3. Idruri metallici: LiH, CaH 2, litio alluminio idruro (LiAlH 4), sodio boroidruro (NaBH 4).
4. Idruri di alcuni non metalli: HI, HBr, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te, PH 3, silani e borani.
5. Ioduri, bromuri, solfuri, seleniuri, fosfuri, nitruri, carburi, nitriti, ipofosfiti, solfiti.
6. Monossido di carbonio (CO).

Vorrei sottolineare alcuni punti:

1. Non mi sono posto l'obiettivo di elencare tutti gli agenti ossidanti e riducenti. Questo è impossibile e non è necessario.
2. La stessa sostanza può agire come agente ossidante in un processo e come agente ossidante in un altro.
3. Nessuno può garantire che incontrerai sicuramente una di queste sostanze nel problema dell'esame C1, ma la probabilità che ciò accada è molto alta.
4. Ciò che è importante non è la memorizzazione meccanica delle formule, ma la COMPRENSIONE. Prova a metterti alla prova: scrivi le sostanze dei due elenchi mescolate insieme, e poi prova a separarle indipendentemente in tipici agenti ossidanti e riducenti. Utilizzare le stesse considerazioni di cui abbiamo discusso all'inizio di questo articolo.

E ora uno piccolo test. Ti offrirò diverse equazioni incomplete e proverai a trovare l'agente ossidante e l'agente riducente. Non è ancora necessario sommare i membri di destra delle equazioni.

Esempio 12. Determinare l'agente ossidante e l'agente riducente nell'ORR:

HNO3 + Zn = ...

CrO 3 + C 3 H 6 + H 2 SO 4 = ...

Na2SO3 + Na2Cr2O7 + H2SO4 = ...

O3 + Fe(OH)2 + H2O = ...

CaH2 + F2 = ...

KMnO4 + KNO2 + KOH = ...

H2O2 + K2S + KOH = ...

Penso che tu abbia completato questo compito senza difficoltà. Se hai problemi, rileggi l'inizio di questo articolo, lavora sull'elenco dei tipici agenti ossidanti.

"Tutto questo è meraviglioso!" esclamerà il lettore impaziente. "Ma dove sono i problemi promessi C1 con equazioni incomplete? Sì, nell'esempio 12 siamo riusciti a determinare l'agente ossidante e l'agente ossidante, ma questa non è la cosa principale. La cosa principale è essere in grado di COMPLETARE l'equazione della reazione, e un elenco di agenti ossidanti può aiutarci in questo?"

Sì, può, se capisci COSA SUCCEDE ai tipici agenti ossidanti condizioni diverse. Questo è esattamente ciò che faremo ora.

Sesto passo: trasformazioni di alcuni agenti ossidanti in diversi ambienti. "Il destino" dei permanganati, dei cromati, degli acidi nitrico e solforico

Dobbiamo quindi non solo essere in grado di riconoscere i tipici agenti ossidanti, ma anche capire in cosa vengono convertite queste sostanze durante la reazione redox. Ovviamente senza questa comprensione non saremo in grado di risolvere correttamente il problema 30. La situazione è complicata dal fatto che i prodotti dell'interazione non possono essere indicati IN MODO UNICO. Non ha senso chiedersi: “In cosa si trasformerà il permanganato di potassio durante il processo di riduzione?” Tutto dipende da molte ragioni. Nel caso di KMnO 4, la principale è l'acidità (pH) del mezzo. In linea di principio, la natura dei prodotti di recupero può dipendere da:

1. agente riducente utilizzato durante il processo,
2. acidità dell'ambiente,
3. concentrazioni di partecipanti alla reazione,
4. temperatura di processo.

Non parleremo ora dell'influenza della concentrazione e della temperatura (anche se giovani chimici curiosi potrebbero ricordare che, ad esempio, il cloro e il bromo interagiscono in modo diverso con una soluzione acquosa di alcali al freddo e quando riscaldata). Concentriamoci sul pH del mezzo e sulla forza dell'agente riducente.

Le informazioni seguenti sono semplicemente qualcosa da ricordare. Non è necessario cercare di analizzare le cause, basta RICORDARE i prodotti della reazione. Ti assicuro che potrebbe esserti utile per l'Esame di Stato Unificato di Chimica.

Prodotti della riduzione del permanganato di potassio (KMnO 4) in vari mezzi

Esempio 13. Completa le equazioni delle reazioni redox:

KMnO4 + H2SO4 + K2SO3 = ...
KMnO4 + H2O + K2SO3 = ...
KMnO4 + KOH + K2SO3 = ...

Soluzione. Guidati dall'elenco dei tipici agenti ossidanti e riducenti, arriviamo alla conclusione che l'agente ossidante in tutte queste reazioni è il permanganato di potassio e l'agente riducente è il solfito di potassio.

H 2 SO 4 , H 2 O e KOH determinano la natura della soluzione. Nel primo caso la reazione avviene in un ambiente acido, nel secondo in un ambiente neutro, nel terzo in un ambiente alcalino.

Conclusione: nel primo caso il permanganato sarà ridotto al sale di Mn(II), nel secondo al biossido di manganese, nel terzo al manganato di potassio. Aggiungiamo le equazioni di reazione:

KMnO4 + H2SO4 + K2SO3 = MnSO4 + ...
KMnO4 + H2O + K2SO3 = MnO2 + ...
KMnO4 + KOH + K2SO3 = K2MnO4 + ...

In cosa si trasformerà il solfito di potassio? Beh, naturalmente, nel solfato. È ovvio che K nella composizione di K 2 SO 3 semplicemente non ha nessun posto dove ossidarsi ulteriormente, l'ossidazione dell'ossigeno è estremamente improbabile (sebbene, in linea di principio, possibile), ma S(+4) si trasforma facilmente in S(+6 ). Il prodotto dell'ossidazione è K 2 SO 4, puoi aggiungere questa formula alle equazioni:

KMnO4 + H2SO4 + K2SO3 = MnSO4 + K2SO4 + ...
KMnO4 + H2O + K2SO3 = MnO2 + K2SO4 + ...
KMnO4 + KOH + K2SO3 = K2MnO4 + K2SO4 + ...

Le nostre equazioni sono quasi pronte. Non resta che aggiungere sostanze che non sono direttamente coinvolte nell'OVR e fissare i coefficienti. A proposito, se inizi dal secondo punto, potrebbe essere ancora più semplice. Costruiamo, ad esempio, una bilancia elettronica per l'ultima reazione

Mettiamo il coefficiente 2 davanti alle formule KMnO 4 e K 2 MnO 4; prima delle formule di solfito e solfato di potassio intendiamo coefficiente. 1:

2KMnO4 + KOH + K2SO3 = 2K2MnO4 + K2SO4 + ...

A destra vediamo 6 atomi di potassio, a sinistra - finora solo 5. Dobbiamo correggere la situazione; metti il ​​coefficiente 2 davanti alla formula KOH:

2KMnO4 + 2KOH + K2SO3 = 2K2MnO4 + K2SO4 + ...

Il tocco finale: sul lato sinistro vediamo gli atomi di idrogeno, sul lato destro non ce ne sono. Ovviamente abbiamo urgentemente bisogno di trovare una sostanza che contenga idrogeno nello stato di ossidazione +1. Andiamo a prendere un po' d'acqua!

2KMnO4 + 2KOH + K2SO3 = 2K2MnO4 + K2SO4 + H2O

Controlliamo di nuovo l'equazione. Sì, è tutto fantastico!

"Un film interessante!" noterà il giovane chimico vigile. "Perché hai aggiunto acqua nell'ultimo passaggio? E se volessi aggiungere acqua ossigenata o solo H2 o idruro di potassio o H2S? Hai aggiunto acqua perché DEVI farlo aggiungilo o semplicemente ne hai voglia?"

Bene, scopriamolo. Ebbene, in primo luogo, naturalmente non abbiamo il diritto di aggiungere sostanze a piacimento all'equazione di reazione. La reazione va esattamente come va; come la natura ha ordinato. Le nostre simpatie e antipatie non possono influenzare il corso del processo. Possiamo provare a modificare le condizioni della reazione (aumentare la temperatura, aggiungere un catalizzatore, modificare la pressione), ma se le condizioni della reazione sono fissate, il suo risultato non può più dipendere dalla nostra volontà. Pertanto, la formula dell'acqua nell'equazione dell'ultima reazione non è un mio desiderio, ma un dato di fatto.

In secondo luogo, puoi provare a equalizzare la reazione nei casi in cui sono presenti le sostanze che hai elencato al posto dell'acqua. Ti assicuro: in nessun caso sarai in grado di farlo.

In terzo luogo, le opzioni con H 2 O 2, H 2, KH o H 2 S in questo caso sono semplicemente inaccettabili per un motivo o per l'altro. Ad esempio, nel primo caso, lo stato di ossidazione dell'ossigeno cambia, nel secondo e terzo - dell'idrogeno, e abbiamo convenuto che lo stato di ossidazione cambierà solo per Mn e S. Nel quarto caso, lo zolfo generalmente agiva come ossidante agente e abbiamo concordato che S - agente riducente. Inoltre, è improbabile che l'idruro di potassio “sopravviva” in un ambiente acquoso (e la reazione, lasciatemelo ricordare, avviene in una soluzione acquosa), e H 2 S (anche se questa sostanza si formasse) entrerà inevitabilmente in un soluzione con KOH. Come puoi vedere, la conoscenza della chimica ci consente di rifiutare queste sostanze.

"Ma perché l'acqua?" - tu chiedi.

Sì, perché, ad esempio, questo processo(come in molti altri) l'acqua agisce come un solvente. Perché, ad esempio, se analizzi tutte le reazioni che hai scritto in 4 anni di studio della chimica, scoprirai che in quasi la metà delle equazioni compare H 2 O. L’acqua è generalmente un composto abbastanza “popolare” in chimica.

Per favore, comprendi che non sto dicendo che ogni volta che nel problema 30 devi “inviare idrogeno da qualche parte” o “prendere ossigeno da qualche parte”, devi prendere l’acqua. Ma probabilmente questa sarebbe la prima sostanza a cui pensare.

Una logica simile viene utilizzata per le equazioni di reazione in mezzi acidi e neutri. Nel primo caso, è necessario aggiungere la formula dell'acqua sul lato destro, nel secondo - idrossido di potassio:

KMnO4 + H2SO4 + K2SO3 = MnSO4 + K2SO4 + H2O,
KMnO4 + H2O + K2SO3 = MnO2 + K2SO4 + KOH.

La disposizione dei coefficienti non dovrebbe causare la minima difficoltà ai giovani chimici esperti. Risposta finale:

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5K2SO3 = 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O,
2KMnO4 + H2O + 3K2SO3 = 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH.

Nella parte successiva parleremo dei prodotti di riduzione di cromati e dicromati, acido nitrico e solforico.

L'opera si compone di due parti:
- parte 1 - compiti con risposta breve (26 - livello base, 9 avanzato),
- parte 2 - compiti con risposte dettagliate (5 compiti alto livello).
Numero massimo punti primariè rimasto lo stesso: 64.
Verranno tuttavia apportate alcune modifiche:

1. In compiti di livello di difficoltà base(precedentemente Parte A) includerà:
a) 3 compiti (6,11,18) s scelta multipla(3 su 6, 2 su 5)
b) 3 compiti con risposta aperta (problemi di calcolo), la risposta corretta qui sarà il risultato dei calcoli, registrati con un determinato grado di precisione;
Come altri compiti di livello base, questi compiti varranno 1 punto iniziale.

2. I compiti di livello avanzato (ex Parte B) saranno di un tipo: incarichi di conformità. Verranno segnati 2 punti (se c'è un errore - 1 punto);

3. La domanda sul tema: “Reversibile e irreversibile reazioni chimiche. Equilibrio chimico. Spostamento dell'equilibrio sotto l'influenza di vari fattori."
Tuttavia, la questione dei composti contenenti azoto verrà controllata a livello di base.

4. Il tempo dell'esame unificato di chimica sarà aumentato da 3 ore a 3,5 ore(da 180 a 210 minuti).