Занимаясь подготовкой учащихся к ЕГЭ с момента его принятия, как основного инструмента оценки качества знаний учащихся, преподавая химию в профильных классах, проанализировав варианты ЕГЭ различных лет, я выделяю для себя несколько основополагающих тем, которые пронизывают курс химии и структуру экзаменационного билета от начала и до конца. Одной из таких тем является тема: окислительно-восстановительные процессы в химии.
1. Оценим содержание варианта ЕГЭ на наличие в нём компонентов ОВР.
В блоке А:
А4 Высшую степень окисления проявляет элемент N в соединении:
а) NaNO3
б) NaNO2
в) NH4Cl г) NO
или
Степень
окисления хлора в Са (СlО2)2 равна
а)
0
б)
–3
в)
+3
г) +5
или
Одинаковую степень окисления Р имеет в соединениях:
а) Са3Р2
и Н3РО4 в)
Р4О6 и Р4О10
б) КН2РО4
и КРО3
г)
Н3РО4 и Н3РО3
А7 Наиболее сильными восстановительными свойствами обладают соединения:
а) меди I б) меди (II) в) хрома VI г) железа (III)
А8 Верно ли суждение, что оксид углерода (II) является:
а) сильным восстановителем б) кислотным оксидом
А9 Верно ли?
а)
кислород в реакции с S проявляет свойства
восстановителя
б) при
взаимодействии с О2 сера отдаёт 4 электрона?
А8 и А9 выбрать ответ из:
- Верно только а)
- Верно только б)
- Вверно а) и б)
- Не верно а) и б)
А24 Окислительно-восстановительной является реакция:
а) SО3
+ Н2О ––> Н2SО4
б) 2NаНСО3
––> Nа2СО3 + СО2 + Н2О
в) 2Nа2SО3
+ Н2О2 ––> 2Nа2SО4 + Н2О
г) СаСО3
+ SiO2 ––> CаSiO3 + СО2
или
Оксид
серы (IV) является восстановителем в реакции:
а) SО2
+ NО2 ––> SО3 + NО
б) SО2
+ 2КОН ––> К2SО3 + Н2О
в) SО2
+ Н2S ––> S + Н2О
г) SО2
+ Li2О ––> Li2SО3
Все задания части А с выбором одного ответа.
В блоке В:
В2 Установите соответствие между уравнением ОВР и изменением степени окисления N:
а) 4NН3 + 5О2 ––> 4NО + 6Н2О 1.
от + 5 до + 4
б)
8НNО3 (p) + 3Cu ––> 3Cu (NО3)2 + 2NО + 4Н2О 2.
от + 5 до + 2
в) N2
+ 3Н2 ––> 2NН3 3.
от – 3 до 0
г)
2NН3 + 3CuО ––> 3Cu + N2 + 3Н2О 4.
от – 3 до + 2
5.
от 0 до – 3
В блоке С:
С1 Используя метод электра баланса, составьте уравнение реакции:
Р
+ НNО3 + … ––> Н3РО4 + …
Определите окислитель и восстановитель.
С2 Даны вещества NО2,
КОН (раствор), Р4 (белый), Н2
Составить
возможных четыре уравнения. Рассмотрим
выполнение этого задания.
Два уравнения вполне известны: NО2 + КОН и КОН (раствор) + Р4 (белый). А вот два других возможно составить, лишь используя знания по ОВР и оценив окислительно-восстановительные способности веществ:
NО2
+ Н2 = N2 + Н2О
NО2
+ Р = N2 + Р2О5
Водород и фосфор выступили в роли восстановителей.
С3 Задания этого блока проверяют знания по органической химии, необходимо решить 5 уравнений реакций. Чтобы заработать балл в одной из реакции в цепочке превращения по органической химии нужно составить уравнение реакции, расставить коэффициенты, и в некоторых уравнениях это невозможно выполнить без электронного баланса. Например
С4 Задачи по
неорганической химии очень часто содержат в
условии ОВР:
Диоксид марганца обработали соляной кислотой. В
результате выделился хлор.
И
даже, если ребёнок не знает продукты реакции, то
электронный баланс ему поможет, т.к. можно
оценить, что хлор свою степень окисления
повышает, а значит марганец
должен её
понижать. (а в кислой среде до +2). Необходимо
научить ребёнка составлять продукты реакций,
используя знания по ОВР.
Вывод: 10 заданий из варианта части А и
В, и почти 75% из блока С содержат материал разной
степени сложности, но касающийся
окислительно-восстановительных реакций. Это
основание для того, чтобы ОВР уделить особое и
пристальное внимание уже с 8-го класса, где
изучается тема: валентные возможности атомов,
число валентных электронов, в 9 классе –
максимальная и минимальная степень окисления
для атомов неметаллов и т.д.
Особо хочется сказать об органической химии:
многие опускают эту тему в органической химии, но
обрекая тем самым учащихся на невыполнение
некоторых заданий и нарушая целостную картину
восприятия данной темы.
2. Валентность и степень окисления
Но начальный этап в данной теме – это расчёт
степени окисления по структурной формуле, а
также необходимость показать отличие степени
окисления от валентности
Например, Н2О и Н2О2
+1 –2 +1 +1 – 1 – 1 +1 0 0
Н ––> О <–– Н Н ––> О – О < –– Н N = N
Пользуясь значениями электроотрицательности,
обозначаем стрелками смещение электронной
плотности и можно говорить о том, что внутри
молекулы связь может быть и ковалентная полярная
и ковалентная неполярная. Степень окисления
может быть равной нулю, а валентность нет…
Можно предложить и структурные формулы
незнакомых веществ:
метилата калия, этилата кальция.
Включаем элементы опережающего обучения.
Выполнить электронный баланс для реакции
горения пропана, и показываем, что атомы углерода
в пропане могут иметь разные степени окисления.
Напомним правило: степень окисления атома равна
числу связей с более электроотрицательным
атомом минус число связей с менее
электроотрицательными атомами.
Задание 1.
Постройте структурные формулы всех изомеров состава С2Н6О , С5Н8, определите степень окисления атома С.
(Примечание: иногда в органических веществах степень окисления атомов в сложном веществе может быть равным 0.)
Задание 2.
Постройте структурные формулы хлоруксусной кислоты и определите степень окисления атома С.
3. Как же заинтересовать учащихся столь трудной темой и увлечь бесконечным многообразием и уникальностью ОВР?
Ответ прост: только показывая практическое
значение.
Например:
Пероксид натрия Nа2О2 применяют для регенерации
воздуха на подводных лодках и в космических
кораблях. В присутствии паров воды происходит
химическая реакция:
2Nа2О2 + 2CО2 = 2Nа2СО3
+ О2
Определите:
а) восстановитель
–2 +4 –1 +1 0
О С О Nа О
б) окислитель:
1. О в CО2 3. Nа в Nа2О2
2. С в CО2 4. О2 в Nа2О2
– Известно, что опыт «вулкан» заключается в разложении дихромата аммония при нагревании:
(NН4)2 Сr2О7 ––> Сr2О3 + N2 + 4Н2О
Определить:
а) окислитель
б) степень окисления азота (повышается, понижается, не изменяется)
в) с + 6 до + 3 понижается степень окисления атомов N, О, Н, Сr?
– Изменение цвета происходит в результате реакции, лежащей в основе приготовления красок:
К2Сr2О7 + Н2SО4 + Nа2SО3 ––> К2SО4 + Сr2(SО4)3 + Nа2SО4 + Н2О
Оранжевый Зелёный
КМnО4 + КОН + Nа2SО3 ––> К2МnО4 + Nа2SО4 + Н2О.
фиолетовый изумрудный
– Цвет раствора, минерала и т.д. обусловлен наличием в веществе какого-либо иона. Составим уравнения диссоциации:
2+ 2–
СuSO4 ––> Cu – голубой + SO4
2+ 2–
NiSO4 ––> Ni – зеленый + SO4
3+ –
FeCl3 ––> Fe – коричневый + 3Cl
3+ –
CrCl3 ––> Cr – зелёный + 3Cl
Можно собрать и продемонстрировать учащимся коллекцию минералов, рассказать об их использовании.
Таким образом, видно, что тема ОВР не только важна для учащегося, который выбрал химию для сдачи ЕГЭ, но и интересна своей практической направленностью, помогает развивать логическое мышление, выстраивать причинно-следственные связи между свойствами вещества и изменением степени окисления элементов в нём. Работая в данном направлении можно давать ребятам дифференцированные задания как на уроках так и домой: и из части А и из части С.