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....
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.)....
Учебно-методическое пособие «Выполнение заданий повышенной сложности при подготовке к ЕГЭ по химии»
Методический материал для подготовки к ЕГЭ по химии . Материал будет полезен как на уроках при подготовке к итоговой аттестации, на индивидуальных консультациях, так и при самостоятельной подгот...