Рекомендации выполнения заданий высокой сложности ЕГЭ по химии
материал для подготовки к егэ (гиа) по химии (11 класс) на тему
В данной работе представлены методические рекомендации по выполнению задания 36 ЕГЭ (окислительно-восстановительные реакции) по химии. На основании типичных ошибок, допускаемых экзаменуемыми при выполнении этого задания показана логика рассуждения для определения пропущенных в уравнении реакции веществ. Приведены краткие теоретические сведения о окислительно-восстановительных реакциях и алгоритм составления ОВР методом электронного баланса и электронно-ионным методом (методом полу реакций).
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
metodicheskie_rekomendatsii_vypolneniya_zadaniy_vysokoy_slozhnosti.docx | 35.04 КБ |
Предварительный просмотр:
Рекомендации выполнения заданий высокой сложности ЕГЭ по химии.
Цыренова Руслана Викторовна.
В задании 36 ЕГЭ по химии предлагается, используя метод электронного баланса, составить уравнение окислительно-восстановительной реакции и определить окислитель
и восстановитель.
Задания 36 проверяет умение учащихся
- составлять окислительно-восстановительные реакции;
- записывать электронный баланс;
- определять окислители и восстановители.
Типичные ошибки
Ошибки при выполнении заданий 36 чаще всего обусловлены неумением:
- выбрать окислитель, и восстановитель среди соединений с переменной степенью окисления;
- определить вещество, определяющее среду раствора окислительно-восстановительной реакции;
- предсказать продукты восстановления типичных окислителей и продукты окисления восстановителей в различных средах, а также возможность участия молекул воды
в этих процессах; - предсказать окислительные (восстановительные) свойства элементов с промежуточной степенью окисления в конкретных процессах;
- невнимательностью - правильно написав уравнение, учащиеся забывают указать окислитель -восстановитель и теряют балл, либо введено буквенное обозначение «о» и «в», вследствие чего непонятно, что имелось ввиду: «окислитель» или «окисление», «восстановитель» или «восстановление».
Все задания 36 можно условно разделить на три типа:
- пропущены формулы каких-либо веществ в правой части уравнения;
- пропущены формулы каких-либо веществ в левой его части;
- формулы веществ пропущены в обеих частях уравнения.
Приступая к выполнению данного задания, учащиеся, логически рассуждая, должны определить пропущенные вещества. Для этого необходимо знать основные окислители
и восстановители, а также продукты их восстановления или окисления. Кроме того, для того, чтобы дописать пропущенные вещества, следует учитывать, в какой среде протекает окислительно-восстановительная реакция.
Определение, среды (кислой, нейтральной или щелочной),
в которой протекает реакция.
Определить среду можно либо про продуктам восстановления окислителя (например, марганца и хрома), либо по типу соединений, которые получились в правой части реакции: например, если в продуктах мы видим кислоту, кислотный оксид - значит, это точно не щелочная среда, а если выпадает гидроксид металла — точно не кислая. Если в правой части мы видим сульфаты металлов, а в левой — ничего похожего на соединения серы - видимо, реакция проводится в присутствии серной кислоты.
При определении продуктов реакции следует учитывать следующее:
- продукты реакции не должны взаимодействовать
с исходными веществами и со средой, в которой проводится реакция:
- в кислой среде не может получиться оксид металла, основание, аммиак.
- в щелочной среде не получится кислота или кислотный оксид.
- в водном растворе, не выпадет в осадок натрий или другой щелочной или щелочноземельный металл.
- продукты реакции не должны взаимодействовать между собой: в пробирке не может одновременно получиться CuSO4 и КОН, Cl2 и KI.
Пример1:
P + HNO3 конц. → NO2 + … + ….
- азотная кислота сильный окислитель – окисляет фосфор до степени окисления +5. Поскольку даже концентрированная кислота всегда содержит воду, оксид фосфора (кислотный оксид) не может существовать в присутствии воды, он энергично взаимодействует с водой, образуя H3PO4.
Пример 2:
K2Cr2O7 + … + H2SO4 →S + K2SO4 + … + …
- дихромат калия окислитель. Восстановленная форма в кислой среде - Cr+3. Может ли получиться Cr(OH)3 или Cr2O3 в кислой среде? Конечно, нет, получится соль – Cr2(SO4)3.
Анализ ошибок заданий 36 показал, что в ряде случаев ошибки связаны с неправильным определением степеней окисления. Помимо основных положений по степеням окисления, указанным в Приложении 1 необходимо помнить следующее:
- степени окисления неметаллов в их водородных соединениях отрицательны: например, фосфин РН3 - степень окисления фосфора -3, NH3 – степень окисления азота -3
- в аммиаке и в ионе аммония азот всегда имеет степень окисления -3:
х +1
NH3 х + 3∙(+1) = 0 х= -3
Молекула NH4NO3 состоит из катиона NH4+ и аниона NO3- - кислотного остатка азотной кислоты. В кислотных остатках независимо от продукта степень окисления элементов остается такой же, как в соответствующей кислоте. В азотной кислоте HNO3 степень окисления азота +5, поэтому в любой соли азотной кислоты азот будет иметь неизменную степень окисления. Тогда можно посчитать степень окисления азота в катионе NH4+:
х +1 +5 -2
NH4NO3 1∙ x + 4 ∙ (+1) + 1∙ (+5) + 3 ∙ (-2) = 0 x = - 3
- кислородсодержащие соли и кислоты хлора (в них хлор может иметь степень окисления +1, +3, +5, +7) в реакциях с восстановителями обычно переходят в хлориды:
КClO3 + P = P2O5 + KCl
- если в реакции участвуют вещества, в которых один и тот же элемент имеет отрицательную и положительную степени окисления - они встречаются в нулевой степени окисления (выделяется простое вещество).
-2 + 4 0
H2S + SO2 = S + H2O
- двойные оксиды: Fe3O4, Pb3O4 - в них металлы имеют две разные степени окисления, обычно только одна из них участвует в переносе электронов.
- выбор продуктов без учёта переноса электронов - то есть, например, в реакции есть только окислитель без восстановителя или наоборот.
Пример: в реакции MnO2 + HCl → MnCl2 + Cl2 + H2O свободный хлор часто теряется.
Алгоритм расстановки коэффициентов методом электронного баланса:
- Рассчитать степени окисления, определить недостающие исходные вещества и продукты в схеме реакции;
- Подчеркнуть элементы, меняющие степени окисления;
- Определить, какой элемент окисляется (т.е. восстановитель – его степень окисления повышается), а какой восстанавливается (т.е. окислитель – его степень окисления понижается);
- Записать схемы процессов окисления и восстановления и составить электронный баланс;
- Учесть, что общее число электронов, теряемое восстановителем, должно быть равно общему числу электронов, которое принимает окислитель. Для уравнивания числа отданных и принятых электронов ввести дополнительные множители, которые и будут коэффициентами перед окислителем и восстановителем;
- Подвести баланс элементов в левой и правой частях уравнения, при этом в первую очередь уравнять металлы, далее - неметаллы, в предпоследнюю очередь - водород и последним - кислород;
- Проверить уравнение реакции.
Полезные советы:
Обязательно соблюдайте порядок расстановки коэффициентов!
Сначала проставьте коэффициенты, полученные из электронного баланса.
Помните, что удваивать или сокращать их можно только вместе.
Если какое-либо вещество выступает и в роли среды, и в роли окислителя (восстановителя) – его надо будет уравнивать позднее, когда почти все коэффициенты расставлены.
Предпоследним уравнивается водород, а по кислороду мы только проверяем!
Не забывайте умножать, а не складывать индексы и коэффициенты.
Число атомов кислорода в левой и правой части должны быть равны.
Пример 1:
-3 +1 +1 +7 -2
PH3 + … + … → K2MnO4 + …+ …
Фосфор находится в минимальной степени окисления, т.е. он является восстановителем. Поскольку в продуктах реакции соединение марганца, логично предположить, что окислителем является KMnO4 – сильный окислитель, окисляющий фосфор до максимальной степени окисления +5. Наличие в продуктах реакции манганата калия указывает на то, что реакция протекает в щелочной среде, скорее всего это гидроксид калия. Если среда щелочная, то фосфор +5 будет существовать в виде соли – K3PO4:
-3 +7 +6 +5
PH3 + KMnO4 + KOH → K2MnO4 + K3PO4+ H2O
Р-3 – 8e → P+5 | 8 1 | окисление |
восстановитель | НОК= 8 | |
Mn+7 + 1e → Mn+6 | 1 8 | восстановление |
окислитель
Подставляем дополнительные множители перед окислителем (8)
и перед восстановителем (1)
PH3 + 8KMnO4 + KOH → 8K2MnO4 + K3PO4+ 7H2O
Подсчитываем число атомов металла (К): в правой части 19 атомов К, в левой части - 8. Перед КОН ставим коэффициент 11:
PH3 + 8KMnO4 + 11KOH → 8K2MnO4 + K3PO4+ H2O
Подсчитываем число атомов водорода – в левой части 14 атомов, следовательно, в правой части коэффициент перед водой 7:
PH3 + 8KMnO4 + 11KOH → 8K2MnO4 + K3PO4+ 7H2O
Подводим баланс по кислороду: слева и справа по 43 атома. Число всех атомов слева, и справа равно.
Пример 2:
PH3 + …+ … → MnSO4 +…. +…+ …
Аналогично предыдущему примеру приходим к выводу, что фосфор в РН3 восстановитель, а окислитель перманганат калия.
Ни в окислителе, ни в восстановителе нет серы. Логично сделать вывод, что реакция идет в кислой среде – в среде серной кислоты. Если среда кислая, то фосфин переходит в фосфорную кислоту:
-3 +1 +1 +7 -2 +1 +6 -2 +2 +6 -2 +1 +5 -2 +1 +6 -2 +1 -2
PH3 + KMnO4 + H2SO4→ MnSO4 + H3PO4 + K2SO4 + H2O
Р-3 – 8e → P+5 | 8 5 окисление |
восстановитель | НОК= 40 |
Mn+7 +5e → Mn+2 | 5 8 восстановление |
окислитель
5PH3 + 8KMnO4 + 12H2SO4 → 8MnSO4 + 5H3PO4 + 4K2SO4 + 12H2O
Алгоритм составления ОВР электронно-ионным методом (методом полуреакций МПР).
- Записать реакцию в ионном виде, учитывая, что в виде ионов нельзя записывать простые вещества, труднорастворимые соединения, газы, слабые электролиты.
- Подчеркнуть ионы, имеющие в своем составе атомы, которые изменяют степень окисления. Определить окислитель и восстановитель
- Записать в ионном виде схему процесса, которая включает только восстановитель и продукт его окисления и окислитель, и продукт его восстановления.
- Составить ионное уравнение процесса окисления (первая полуреакция) и ионно-электронное уравнение процесса восстановления (вторая полуреакция). Для этого уравнять число атомов в левой и правой части полуреакций. При необходимости учесть среду реакции и составить баланс кислорода, добавляя Н+ или Н2О – в кислой среде, ОН- или Н2О – в щелочной среде. «Избыток» атомов кислорода в левой части уравнения связывается либо в воду (кислая среда), либо
в гидроксогруппы (нейтральная или щелочная).
Баланс кислорода.
Среда реакции | Избыток атомов кислорода (n) | Недостаток атомов кислорода (n) |
Кислая | …+ 2nH+→ nH2O + … | … + nH2О→2nH++ … |
Нейтральная | …+nH2O→2nOH- +… | … + nH2О →2nH++… |
щелочная | …+nH2O→2nOH- + … | …+2nOH-→nH2O+ … |
- Составить баланс электронов, учитывая, что число отданных электронов должно быть равно числу принятых, подобрать коэффициенты.
- Суммировать левые и правые части полуреакций, предварительно умножив соответствующие частицы на подобранные коэффициенты (электроны сокращаются). Сократить подобные члены, если таковые имеются.
- Записать уравнение в молекулярном виде с коэффициентами.
Пример:
… + KMnO4 + … = S + MnSO4 + … + …
Перманганат калия окислитель и т.к. продукт его восстановления ион Mn2+, то реакция протекает в кислой среде (H2SO4). Восстановитель – соединение в состав которого входят атомы серы. Это может быть H2S или соль сероводородной кислоты. Можно рассмотреть оба варианта и показать, что оба подходят для этого задания. В случае соли:
K2S + KMnO4 + H2SO4 = S + MnSO4 + K2SO4 + H2O
2K+ + S2- + K+ + MnO4- +2H+ + SO42- = S↓ + Mn2+ + SO42- + 2K+ + SO42- + H2O
MnO4- + 8 H+ +5e → Mn2+ + 4 H2O окислитель | 5 2 восстановление 10 |
S2- - 2e → S0 | 2 5 окисление |
восстановитель |
2MnO4- + 16 H++ 5S2- → 2 Mn2++5 S0+ 8H2O
5K2S + 2 KMnO4+ 8H2SO4=5S+2 MnSO4+6K2SO4 + 8 H2O
В ОВР с участием органических соединений коэффициенты удобнее подобрать именно методом электронно-ионного баланса (методом полуреакций), т.к. в некоторых случаях заряды могут быть дробными числами. Для облегчения процесса расстановки коэффициентов в полуреакциях вместо структурных формул можно брать молекулярные формулы.
Метод электронно-ионного баланса (МПР)
- C6H12O6 + KMnO4 + … .→ CO2 + … + K2SO4 + …
MnO4- +8H++5e→Mn2++4H2O 5 24 MnO4- - окислитель
C6H12O6+6H2O-24e→6CO2+24H+ 24 5 C6H12O6–восстановитель
24MnO4- +192H+ +5C6H12O6 +30H2O → 24Mn2++96H2O+30CO2 + 120 H+
72H+ 66H2O
24K+ 36SO42- 24SO42- 12K2SO4
5C6H12O6 +24KMnO4 + 36H2SO4.→30CO2 + 24MnSO4 + 12K2SO4 + 66H2O
2. H2 C2O4 + KMnO4 + … .→ CO2 + MnSO4 + … + …
MnO4- +8 H+ + 5e → Mn2++ 4H2O 5 2 MnO4- - окислитель
H2 C2O4 + 2e →2CO2 + 2H+ 2 5 H2C2O4 - восстановитель
2MnO4- +16H+ + 5H2 C2O4→ 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2 + 10H+
6H+
2K+ 3SO42- 2SO42- K2SO4
5H2 C2O4 + 2KMnO4 + 3H2SO4.→ 10CO2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
3. CH3OH + K2Cr2O7 +… →HCOOH + Cr2(SO4)3 +… + …
Cr2O72- + 14H+ + 6e →2Cr3+ + 7H2O 6 2 Cr2O72- - окислитель
СH3OH + H2O + 4e → HCOOH + 4H+ 4 3 СH3OH - восстановитель
2Cr2O72- +28H+ +3СH3 OH + 3H2O →4Cr3+ +14H2O+3HCOOH +12H+
16H+ 11H2O
4K+ 8SO42- 6SO42- 2K2SO4
3CH3OH + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4→3HCOOH + 2Cr2(SO4)3 +2K2SO4 +11H2O
4. HCOH + KMnO4 + … .→ HCOOH + … + K2SO4 + …
MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O 5 2 MnO4- - окислитель
HCOH+H2O + 2e→ HCOOH + 2H+ 2 5 HCOH - восстановитель
2MnO4- +16H+ + 5HCOH + 5H2O→2Mn2++ 8H2O + 5HCOOH +10H+
6H+ 3H2O
2K+ 3SO42- 2SO42- K2SO4
5HCOH + 2KMnO4 + 3H2SO4.→ 5HCOOH + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O
5. C6H5CH=CH2+KMnO4+…→C6H5COOH+CO2+…+K2SO4+…
MnO4- +8H++5e→Mn2++4H2O 5 2 MnO4- - окислитель
C8H8 +4H2O-10e →CO2 +C7H6O2+10H+ 10 1 C8H8 - восстановитель
2MnO4- +16H++C8H8+4H2O→2Mn2++8H2O+CO2+C7H6O2+ 10H+
6H+ 4H2O
2K+ 3SO42- 2SO42- K2SO4
C6H5CH=CH2 + 2KMnO4 +3H2SO4.→C6H5COOH +CO2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 4H2O
6. H2 C2O4 + K2Cr2O7 + … .→ CO2 + … + K2SO4 + …
Cr2O72- + 14H+ + 6e →2Cr3++7H2 6 1 Cr2O72- – окислитель
H2 C2O4 – 2e → 2CO2 + 2H+ 2 3 H2 C2O4 – восстановитель
Cr2O72- +14H+ +3H2 C2O4→2Cr3++7H2O+6CO2 +6H+
8H+
2K+ 4SO42- 3SO42- K2SO4
3H2 C2O4 + K2Cr2O7 + 4H2SO4→6 CO2 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O
7. CH3-C≡C-C2H5 + KMnO4 +…→ CH3-COOH + C2H5COOH +… + K2SO4 + …
MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2++ 4H2O 5 6 MnO4- - окислитель
C5H8 + 4H2O-6e→C2H4O2+C3H6O2+6H+ 6 5 C5H8- восстановитель
6MnO4-+48H++5C5H8+20H2O→6Mn2++24H2O+5C2H4O2+5C3H6O2 + 30 H+
18H+ 4H2O
6K+ 9SO42- 6SO42- 3K2SO4
5CH3-C≡C-C2H5+6KMnO4+9H2SO4→5CH3-COOH + 5C2H5COOH + 6MnSO4+3K2SO4 + 4H2O
8. CH3-C≡C-CH3 + K2Cr2O7 +…→ CH3-COOH + …+ K2SO4 + …
Cr2O72- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ +7 H2O 6 1 Cr2O72- – окислитель
C4H6 + 4H2O - 6e → 2C2H4O2 + 6H+ 6 1 C4H6 - восстановитель
Cr2O72- + 14H+ + C4H6 + 4H2O →2Cr3+ + 7H2O + 2C2H4O2 + 6H+
8H+ 3H2O
2K+ 4SO42- 3SO42- K2SO4
CH3-C≡C-CH3 + K2Cr2O7 +4H2SO4→2CH3-COOH + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 3H2O
Как вариант окислительно-восстановительных реакций следует рассматривать процессы коррозии:
Пример1. Укажите продукты коррозии железа, покрытого медью, при нарушении целостности покрытия в растворе соляной кислоты. Приведите электронные и молекулярные уравнения протекающих процессов? Определите окислитель и восстановитель.
Окисляется (разрушается) более активный металл – железо; освобождающиеся электроны перемещаются к меди, на поверхности которой происходит процесс восстановления окислителя:
Fe0 - 2e → Fe +2 2 1 Fe0–восстановитель
2H++ 2e → H02 2 1 H+- окислитель
Fe 0 + 2H+→ Fe +2 + H02
Fe 0 + 2HCl → FeCl2 + H2
Пример2. Какие вещества образуются при повреждении листов оцинкованного железа во влажном атмосферном воздухе? Приведите электронные и молекулярные уравнения протекающих процессов? Определите окислитель и восстановитель.
Окисляется (разрушается) более активный металл – цинк; освобождающиеся электроны перемещаются к железу, на поверхности которого происходит процесс восстановления окислителя:
Zn0 - 2e → Zn+2 2 2 Zn0–восстановитель
O20 + 2H2O +4e → 4OH- 4 1 O20- окислитель
2Zn0 + O20 + 2H2O →2Zn+2 + 4OH-
2Zn0 + O20 + 2H2O = 2Zn(OH)2
Пример3. Какие вещества образуются при коррозии луженного оловом железа при повреждении покрытия в морской воде? Приведите электронные и молекулярные уравнения протекающих процессов? Определите окислитель и восстановитель.
Окисляется (разрушается) более активный металл – железо; освобождающиеся электроны перемещаются к олову, на поверхности которого происходит процесс восстановления окислителя:
Fe0- 2e → Fe +2 2 2 Fe0–восстановитель
O20 + 2H2O + 4e → 4OH- 4 1 O20- окислитель
2Fe 0 + O20 + 2H2O → 2Fe +2 + 4OH-
2Fe 0 + O20 + 2H2O=2Fe(OH)2
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Типичные ошибки, допускаемые учащимися при выполнении задания повышенного уровня сложности С-5 ЕГЭ по химии. Советы по предупреждению этих ошибок.
Консультативные материалы по подготовке учащихся к сдаче ЕГЭ по химии разработаны учителем химии ГБОУ СОШ № 466 Курортного района,экспертом по проверке ЕГЭ Овчароовой Ольгой Эдуардовной ...
Окислительно-восстановительные реакции - электронная презентация для подготовки учащихся к выполнению задания С1 на ЕГЭ по химии
Данный материал может быть использован для подготовки учащихся к сдаче ЕГЭ по химии, а также может быть полезен для работы с детьми интересующимися предметом химия....
Алгоритм выполнения задания ГИА по географии повышенной сложности
Алгоритм выполнения задания ГИА по географии повышенной сложности, напрвленный на проверку сформированнойсти умений выделять (узнавать) существенные признаки географических объектов и явлений....
Тема: «Анализ выполнения заданий части С и типичные ошибки, допускаемые обучающимися в процессе выполнения задания С8. Методические рекомендации по их устранению»
Проблема в том, что ЕГЭ по обществознанию выбирают в 10 раз больше, чем например ЕГЭ по физике или ЕГЭ по химии. Обществознание нужно для поступления в большинство гуманитарных вузов, причем и для сам...
Подготовка к ЕГЭ • выполнение заданий высокого уровня сложности, задачи на вывод формул Задачи на вывод формул соединений – это задания С5 из 3 части экзаменационной работы ЕГЭ.
Подготовка к ЕГЭ выполнение заданий высокого уровня сложности, задачи на вывод формул Задачи на выво...
Методическая разработка выполнения задания повышенной сложности по английскому языку
Описывается стратегия подготовки и необходимая лексика для выполнентя заданий....
Методические рекомендации по выполнению задания № 24 ОГЭ по химии. (Химический эксперимент).
В материале рассмотрим особенности содержания и методику выполнении заданий № 24 ОГЭ по химии (2024 г.)....