Задания части С1 проверяют умение составлять уравнения
окислительно-восстановительных реакций.
Сложность состоит в том, что некоторые реагенты или продукты реакции
пропущены. Учащиеся, логически рассуждая, должны их определить. Предлагаем два
варианта выполнения таких заданий: первый – логические рассуждения и нахождение
недостающих веществ; второй - написание уравнения методом ионно-электронного
баланса (метод полуреакций – см. приложение №3), а затем составление
традиционного электронного баланса, т.к. это и требуется от экзаменующегося. В
разных случаях учащиеся сами определяют, каким способом предпочтительнее воспользоваться.
Для обоих вариантов просто необходимо хорошо знать основные окислители и
восстановители, а также их продукты. Для этого предлагаем учащимся таблицу«Окислители
и восстановители», знакомим с нею (приложение
№3).
Предлагаем выполнение задания с использованием первого
способа.
Задание. Используя
метод электронного баланса, составьте уравнение реакцииP+HNO3 →NO2 + …Определите окислитель и восстановитель.
Азотная кислота – сильный окислитель, следовательно,
простое вещество фосфор – восстановитель. Запишем электронный баланс:
N+5
+ 1 e- → N+4
P – 5e- → P+5
|
5
1
|
Логично предположить, что образуется H3PO4, записываем уравнение с коэффициентами:
P + 5 HNO3 → 5NO2 + H3PO4
В левой части избыток 2Н и О, запишем в правую часть Н2О.
Окончательная запись уравнения:
P + 5 HNO3 = 5NO2 + H3PO4 + Н2О
N+5
+ 1 e- → N+4 P – 5e- → P+5
|
5
1
|
HNO3 (N+5) –
окислитель, Р – восстановитель.
Задание. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакцииK2Cr2O7 + … + H2SO4 → I2 + Cr2(SO4)3 + … + H2O. Определите
окислитель и восстановитель.
K2Cr2O7
–окислитель, т. к. хром в высшей степени окисления +6, H2SO4 – среда,
следовательно, пропущен восстановитель. Логично предположить, что это ион I<SPAN style='font-size:10.0pt;mso-ascii-"Times New Roman";
mso-hansi-"Times New Roman";"">-. Запишем
электронный баланс:
Cr+6 + 3e- → Cr+3
2I-1 – 2e- → I2
|
2
3
|
Ионы
К+ свяжем с ионами SO42-,
недостающее вещество в правой части – K2SO4. Скорее
всего восстановитель тоже содержал ионы К+. Это - KI.
Запишем уравнение с учетом электронного баланса:
K2Cr2O7 + 6KI + H2SO4 → 3I2 + Cr2(SO4)3 +4K2SO4+ H2O
Добавим коэффициенты перед серной кислотой и водой –
7.
Окончательная запись уравнения:
K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 = 3I2 + Cr2(SO4)3
+4K2SO4 + 7H2O
Cr+6 + 3e-
→ Cr+3
2I-1 – 2e- → I2
|
2
3
|
K2Cr2O7 (Cr+6) –
окислитель, KI (I-1) –
восстановитель.
Наиболее
сложные задания С2. Они ориентированы на проверку усвоения знаний о
химических свойствах неорганических веществ, взаимосвязи веществ различных
классов, об условиях необратимого протекания обменных и
окислительно-восстановительных реакций и наличия навыков составления уравнений
реакций. Выполнение этого задания предусматривает анализ свойств неорганических
веществ различных классов, установление генетической связи между заданными
веществами и применение умений составлять уравнения химических реакций с
соблюдением правила Бертолле и окислительно-восстановительных реакций.
Учащимся при выполнении таких заданий рекомендуется:
- внимательно проанализировать данные в задании
вещества;
- используя схему генетической
связи между классами веществ, оценить взаимодействие их друг с другом (найти
кислотно-основные взаимодействия, обменные, металл с кислотой (или щелочью),
металл с неметаллом и др.);
- определить степени окисления элементов в веществах,
оценить, какое вещество может быть только окислителем, только восстановителем,
а какое - и окислителем и восстановителем. Далее составить окислительно-восстановительные
реакции.
Задание. Даны водные
растворы: хлорида железа (III),
иодида натрия, бихромата натрия, серной кислоты и гидроксида цезия. Приведите
уравнения четырех возможных реакций между этими веществами.
Среди
предложенных веществ есть кислота и
щелочь. Записываем первое уравнение реакции: 2CsOH + H2SO4 = Cs2SO4 + 2H2O.
Находим обменный процесс, идущий с выпадением осадка
нерастворимого основания. FeCl3 + 3CsOH = Fe(OH)3↓
+ 3CsCl.
В теме «Хром» изучаются реакции превращения
бихроматов в хроматы в щелочной среде.Na2Cr2O7 + 2CsOH = Na2CrO4 + Cs2CrO4 + H2O.
Проанализируем возможность протекания
окислительно-восстановительного процесса. FeCl3
проявляет окислительные свойства, т.к. железо в высшей степени окисления +3, NaI – восстановитель за счет йода в низшей степени
окисления -1.
Используя методику написания
окислительно-восстановительных реакций, рассмотренную при выполнении заданий
части С1, запишем:
2FeCl3 + 2NaI = 2NaCl + 2FeCl2
+ I2
Fe+3 + 1e-→Fe+2
2I-1 - 2e- →I2
|
2
1
|
В
бланке ответов электронный баланс писать не обязательно. Он необходим для
расстановки коэффициентов в уравнении.
Na2Cr2O7 тоже
проявляет окислительные свойства,NaI – восстановитель, H2SO4 – может играть роль среды.Na2Cr2O7 +NaI +H2SO4 →
При написании таких уравнений удобно воспользоваться
ионно-электронным балансом (метод полуреакций). В бланке ответов его
также писать не обязательно. Алгоритм написания уравнений таким методом описан
во многих пособиях (см. приложение №3).
Cr2O72-
+14H+ + 6e- →
2Cr3+ + 7H2O
2I- -
2e-
→ I20
|
1
3
|
Cr2O72-
+14H+ + 6I- →
2Cr3+ + 7H2O + 3 I2
2Na+
+ 7SO42- + 6Na+ → 8Na+ + 7SO42-
Суммируем:Na2Cr2O7 + 6 NaI + 7H2SO4 = Сr2(SO4)3 + 4 Na2SO4 + 3I2
Итак, мы написали пять уравнений реакций, однако
задание оценивается лишь четырьмя
баллами. Рекомендуем учащимся записать в бланке ответов все найденные ими
варианты, так как комиссия может посчитать некоторые уравнения некорректными
или учащимися могут быть допущены ошибки.
Если задание выполнено лишь частично, его также необходимо
перенести в бланк ответов.
Задание. Даны водные
растворы: брома, хлорной кислоты, сероводорода, гидроксида калия. Приведите
уравнения четырех возможных реакций между этими веществами.
Среди
приведенных веществ есть две кислоты и основание.
HClO4 +
KOH = KClO4+ H2O
2KOH + H2S = K2S + 2H2O
Галогены
взаимодействуют с растворами щелочей:
Br2 + 2KOHхол. = KBr + KBrO + H2O
3Br2 + 6KOHгор. = 5KBr + KBrO3 + 3H2O
Br2 –
окислитель,H2S –
восстановитель.
Br2 +H2S = S + 2HBr
В этом задании мы вновь написали
пять уравнений реакций вместо четырех.