Ульяновский Институт Повышения Квалификации и Переподготовки Работников Образования
Кафедра естествознания
Реферат слушателя группы Х-1
учителя химии МОУ СОШ №31 им.Героев Свири
Абаимовой Ольги Евгеньевны
по теме:
Методика подготовки учащихся к сдаче ЕГЭ по химии по теме вопроса В2:
Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов. Окислительно-восстановительные реакции. Коррозия металлов и способы защиты от неё.
Научный руководитель:
Заведующий кафедрой естествознания,
кандидат химических наук,
доцент Ахметов М.А.
Ульяновск, 2009г.
Содержание.
Введение
1. Теоретическая часть
2. Практическая часть
Приложение
Литература
Введение
Формирование государственной системы объективного контроля качества образования является одной из актуальных задач, стоящих перед обществом и государством. К числу важнейших вопросов современной государственной политики в области образования относится обеспечение государственных гарантий реализации конституционных прав граждан на образование, прежде всего обеспечение равного доступа молодых людей к полноценному образованию. С 2009г обязательной формой аттестации выпускников школ в соответствии с законодательством является ЕГЭ.
Данная методическая разработка позволяет сформировать представление об особенностях заданий по вопросу В2 контрольно-измерительных материалов: Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов. Окислительно-восстановительные реакции. Коррозия металлов и способы защиты от неё. В неё вошли тренировочные варианты В2, взятые из заданий открытого сегмента Федерального банка тестовых заданий, а также ответы к ним.
Данная разработка может быть использована выпускниками для самостоятельной работы. С её помощью учащиеся 11классов могут проконтролировать уровень усвоения темы, потренироваться в выполнении заданий различной сложности.
Использование материалов данной работы в педагогической практике позволит получить достаточно объективную информацию о состоянии подготовки учеников по темам: Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов. Окислительно-восстановительные реакции. Коррозия металлов и способы защиты от неё. Учителя школ и преподаватели структур довузовской подготовки могут применить представленные варианты заданий В2 на этапе обобщения изученного материала и его повторения для выявления уровня подготовленности учащихся по предмету, их готовности к итоговой аттестации в форме ЕГЭ.
Теоретическая часть.
Обозначение задания в работе: В2
Проверяемые элементы содержания: Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов. Реакции окислительно-восстановительные. Коррозия металлов и способы защиты от неё.
Коды проверяемых элементов содержания по кодификатору:
2.3 Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов,
3.7 Реакции окислительно-восстановительные. Коррозия металлов и способы защиты от неё.
Код проверяемых умений:3
Уровень сложности задания: Повышенный
Максимальный балл за выполненное задание:2
Примерное время выполнения задания (мин):5
При подготовке учащихся к выполнению задания необходимо актуализировать следующие понятия:
Электроотрицательность – способность атома притягивать к себе валентные электроны других атомов. По шкале, разработанной Л.Полингом, ЭО фтора (самого электроотрицательного из всех элементов) принята равной 3,98; на втором месте находится кислород, на третьем хлор. Водород и типичные неметаллы находятся в центре шкалы, значения их близки к 2. Активные металлы имеют значения ЭО меньше, чем 1,6. Шкалу Полинга можно представить в виде ряда электроотрицательностей:
F>O>Cl>N>Br>S>C>H=P>металлы
В периоде ЭО увеличивается при движении слева направо, от щелочного металла до галогена. В главной подгруппе ЭО уменьшается при движении сверху вниз, т.е. при увеличении порядкового номера элемента.
Чем больше разность ЭО двух атомов, тем сильнее ковалентная связь смещена к одному из них (более электроотрицательному) и тем полярнее ковалентная связь.
Степень окисления – это формальный заряд, который имеет атом в молекуле при условии, что ковалентные полярные связи имеют ионный характер; это целая величина, которая может быть положительной, отрицательной и нулевой. При расчёте степени окисления предполагают, что каждая ковалентная связь, смещенная к данному атому, даёт вклад -1 (заряд одного электрона) в степень окисления, а связь, смещённая от него, даёт вклад +1. Понятие степени окисления введено в предположении о полном смещении пар электронов к тому или другому атому степень окисления показывает заряд ионов в образующемся соединении. Поэтому следует помнить, что в соединениях с ковалентной связью степень окисления может сильно отличаться от действительных зарядов на атомах в молекуле.
Правила определения степеней окисления элементов.
1)Степень окисления элемента в простых веществах равна 0.
2) Фтор – самый электроотрицательный элемент, он может только принимать электроны. Степень окисления фтора во всех соединениях равна -1.
3)Степень окисления кислорода во всех соединениях, кроме F2O и перекисных соединений, равна -2.
4)Степень окисления водорода равна +1 в соединениях с неметаллами, -1 в соединениях с металлами.
5)Степень окисления металлов в соединениях всегда положительна. Степень окисления металлов в соединениях всегда положительна, для металлов главных подгрупп, как правило, равна номеру группы, для побочных имеет несколько значений.
6)Максимальная положительная степень окисления равна номеру группы (исключения Cu, Au). Минимальная степень окисления равна :
А) 0 для металлов, б) номер группы минус 8 для неметаллов.
7)Сумма степеней окисления атомов в молекуле (ионе) равна 0 (заряду иона).
Окислительно-восстановительные реакции.
Окислительно-восстановительными называют реакции, которые протекают с изменением степени окисления некоторых элементов. Любая окислительно-восстановительная реакция состоит из двух процессов (полуреакций): окисления и восстановления.
Окисление – это потеря электронов. Элемент, который теряет электроны и тем самым увеличивает степень окисления, называют восстановителем. Вещество, которое содержит элемент – восстановитель, также называют восстановителем. Восстановитель в процессе реакции окисляется.
Восстановление – это приобретение электронов. Элемент, который получает электроны и поэтому понижает свою степень окисления, называют окислителем. Вещество, которое содержит элемент-окислитель, также называют окислителем. Окислитель в процессе реакции восстанавливается.
Число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, принятых окислителем.
Типичные сильные окислители: кислород О2, озон О3, фтор F2, хлор Cl2, перманганат калия KMnO4, дихромат калия K2Cr2O7, концентрированная серная кислота H2SO4, азотная кислота HNO3, пероксид водорода Н2О2.
Типичные сильные восстановители: углерод С, водород Н2, активные металлы – щелочные, щёлочноземельные и алюминий, а также соединения, содержащие элементы в низких степенях окисления – H2S, HI – йодоводородная кислота.
Самые известные полуреакции восстановления окислителей:
-2
О2 + 4е 2О
-2
О3 + 6е 3O
-
F2 + 2e 2F
-
Cl2 + 2e 2Cl
+7 +2
Mn + 5e Mn (в кислой среде)
+7 +4
Mn + 3e Mn (в нейтральной среде)
+7 +6
Mn + e Mn (в щелочной среде)
+6 +3
2Cr + 6e 2Cr (в кислой среде)
+6 +4
S + 2e S
-1 -2
2O + 2e 2O
+5 +4
N + e N ( концентрированная HNO3 NO2)
+5 +2
N +3e N (разбавленная HNO3 NO)
+5 -3
N + 8e N(разбавленная HNO3 NH4NO3)
Самые известные полуреакции окисления восстановителей:
+4
С – 4е C
+1
2)H2 – 2e 2H
+1
3)M – e M (M – щелочной металл)
+2
4)M – 2e M (металл 2 группы, а также Fe, Cu)
+3
5)M – 3e M(Al или Fe)
-2 0
6)S – 2e S
-
7)2I – 2e I2
Расчёт коэффициентов в уравнении ОВР основан на электронном балансе, в котором рассматривают изменение степеней окисления путём отдачи или принятия электронов. Метод электронного баланса включает два этапа:
Записывают уравнения полуреакций окисления и восстановления и подсчитывают число электронов, отдаваемых восстановителем, и число электронов, принимаемых окислителем.
Каждое уравнение полуреакции умножают на такие целые числа, чтобы количества отданных и принятых электронов совпали, после чего уравнения складывают и получают суммарное уравнение.
Коррозия – это разрушение металлов и сплавов в результате воздействия на них окружающей среды. Это окислительно-восстановительный процесс, при котором атомы металлов переходят в ионы (идёт процесс окисления):
0 +2
Fe – 2e Fe
0 +2
Cu – 2e Cu
По механизму протекания разрушений различают 2 типа коррозии: химическую и электрохимическую.
Химическая коррозия – это разрушение металлов в результате взаимодействия их с сухими газами или жидкостями, не проводящими электрический ток.
0 0 +3 -1
2Fe + 3Cl2 2FeCl3
3Fe +2O2 Fe3O4
Электрохимическая коррозия – это разрушение металлов при контакте двух металлов в воде или среде другого электролита. В данном случае наряду с химическим процессом идёт электрический перенос электрона, то есть возникает электрический ток.
0 0 +1 -2 +3 -2
4Fe + 3O2 + H2O 4Fe(OH)3
Условия, способствующие электрохимической коррозии:
Положение металлов в ряду напряжения. Чем дальше расположены металлы друг от друга в ряду, тем быстрее происходит коррозия.
Чистота металла (с примесями металлы быстрее подвергаются коррозии)
Неровность поверхности металла, трещины.
Блуждающие токи.
Грунтовые воды.
Среда электролита (наличие раствора сильного электролита, например, морская вода, усиливает коррозию)
Повышение температуры.
Действие микроорганизмов (бактерий и грибов)
Химизм электрохимической коррозии.
Пример 1. Коррозия железа в контакте с медью в среде воды (слабый электролит).
Fe/Cu в Н2О
+ -
Н2О H + OH 0 +2
На поверхности железа Fe – 2e Fe
+1 0
На поверхности меди Н + 1е H
0 0
2H H2
2+ -
В водяной плёнке: Fe + 2OH Fe(OH)2, процесс ржавления идёт дальше
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3
Пример 2. Коррозия железа в контакте с медью в растворе электролита – соляной кислоты (сильный электролит).
Fe/Cu в растворе HCl
+ -
HCl H + Cl
0 +2
На поверхности железа Fe – 2e Fe
+1 0
На поверхности меди H + 1e H
0 0
2H H2
2+ -
В водяной плёнке Fe + 2Cl FeCl2
В общем виде Fe + 2HCl FeCl2 + H2И в первом, и во втором случае разрушается железо как более активный металл.
Методы защиты от коррозии.
Применение защитных покрытий
- Металлические изделия покрывают другим металлом, т.е. производят никелирование, хромирование, цинкование, лужение и т.д.
- Металлические изделия покрывают лаками, красками, эмалями
2) Применение легированных сплавов стойких к коррозии.
3) Электрохимическая защита
- Применение заклёпок из активного металла (протектора) Cu/Al/Cu
- Прикрепление пластинок из более активного металла
- Нейтрализация тока, возникающего при коррозии постоянным током, пропускаемом в обратном направлении.
4) Изменение состава среды (добавление ингибиторов).
5) Замена корродирующего металла на другие материалы керамику и пластмассу.
6) Шлифование поверхностей изделия.
Практическая часть.
Установите соответствие между формулой вещества и степенью окисления углерода в нем.
| Формула вещества | Степень окисления |
| А CH2Cl2 | 1. - 4 |
| Б HCHO | 2. – 2 |
| В HCOONa | 3. 0 |
| Г CBr4 | 4. +2 |
| 5. +4 |
2) Установите соответствие между формулой соединения и значением степени окисления хлора в нём
А) Ca(OCl)2 Б) KClO3 В) HClO2 Г) FeCl3
1)+1 2)+2 3)+3 4)+5 5)-1
3) Установите соответствие между формулами веществ и степенями окисления марганца
1)MnSO4 2) Mn2O7 3) K2MnO4 4) MnO2
А) +1 Б)+2 В)+4 Г) +6 Д) +7 Е) +8
4) Установите соответствие между формулой вещества и степенью азота в нём
(NH4)2SO4 2) N2H4 3) CH3NO2 4) KNO3
А) -3 Б) -2 В) -1 Г) +2 Д) +3 Е) +5
5) Установите соответствие между формулой вещества и степенью окисления азота в нём.
Формула
А) NOF
Б) (СН3)2NH
В) NH4Br
Г) N2H4
Степень окисления
-3 2) -2 3) +2 4) +3 5) +4 6) +5
6) Установите соответствие между названием химического элемента и возможными значениями его степеней окисления.
Название элемента Степени окисления
А) Хлор 1) -2, -1, 0, +2
Б) Фтор 2) -2, 0, +4, +6
В) Фосфор 3) -3, 0, +3, +5
Г) Сера 4) -1, 0
5) -1, 0, +1, +3, +5, +7
6) -4, -2, 0, +2, +4
7) Установите соответствие между формулой вещества, степенью окисления и валентностью углерода в нём.
Формула вещества Степень окисления Валентность
I) СН4 1) -4 A) I
II) НСОН 2) -2 Б) II
III) НСООН 3) 0 В) III
IV) СН3-ОН 4) +2 Г) IV
5) +4
Соотнесите
Формула вещества: Валентность атома хлора Степень окисления хлора
HCl 1) I А) -1
ClF5 2) II Б) +1
Cl2O 3) III В) +3
Cl3N 4) V Г) +5
Соотнесите:
Формула вещества: Валентность атома азота Степень окисления атома азота
N2 1) I А) -3
H2N-NH2 2) III Б) -2
NH3 3) IV В) 0
HNO3 4) V Г) +5
Соотнесите:
Ион: Степень окисления кислотообразующего элемента
2-
Cr2O7 А) +3
2-
SO3 Б) +4
4-
P2O7 В) +5
-
NO2 Г) +6
11) Установите соответствие между формулой иона и его способностью проявлять окислительно-восстановительные свойства.
Формула иона Окислительно-восстановительные свойства
3-
А) N 1) Только окислитель
2- 2) Только восстановитель
Б) HPO3 3) И окислитель, и восстановитель
2- 4) Ни окислитель, ни восстановитель
В) SO3
4-
Г) C
3- 2- 2- +
12) Соотнесите ион: 1) РО4 2) Н2Р2О7 3) НРО4 4) РН4 со степенью окисления атома фосфора: А) -3 Б) +3 В) +4 Г) +5
13) Cоотнесите функции ионов в ОВР: 1) окислитель 2) восстановитель
и формулы ионов:
- 2- - - 2- -
А) ClO4 Б) Cr2O7 B) Cl Г) NO3 Д) S E) I
14) Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами их взаимодействия.
Реагирующие вещества
А) Fe + Cl2 B) Fe + H2SO4 (разб)
Б) Fe + HCl Г) Fe + H2SO4 (конц)
Продукты взаимодействия.
FeSO4 + H2
Fe2(SO4)3 + H2
Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
FeCl2 + H2
FeCl3 + H2
FeCl3
Соотнесите:
Тип окислительно-восстановительной реакции:
Межмолекулярные
Внутримолекулярные
Диспропорционирования
Схема реакции:
А) ClO2 Cl2 + O2
Б) ClO2 + NaOH NaClO2 + NaClO3 + H2O
В) ClO2 + HCl Cl2 + H2O
Г) ClO2 + Na2CO3 NaClO2 + NaClO3 + CO2
Д) ClO2 + H2SO4 + FeSO4 Fe2(SO4)3 + HCl + H2O
Е) ClO2 + NaOH NaCl + NaClO4 + H2O
Соотнесите:
Тип окислительно-восстановительной реакции:
Межмолекулярные
Внутримолекулярные
Диспропорционирования
Схема реакции:
А) Mn2O3 + HNO3 Mn(NO3)2 + MnO2 + H2O
Б) Mn2O3 + НСl MnCl2 + Сl2 +Н2О
B) Mn2O3 Mn3O4 + О2
Г) Mn2O3 + Al Al2O3+ Mn
Д) Mn2O3 + О2 MnO2
17) Установите соответствие между схемой окислительно-восстановительной
реакции и веществом, которое является в ней восстановителем.
СХЕМА РЕАКЦИИ
1) Si + С -> SiC
| 2) N02 + Mg-а MgO + N2 | ||
| 3) SO2 + O2--аSO3 | ||
| 4)NO2 + SO2аSO3 + NO | ||
A) Si Б) С B) Mg Г) N02 Д)S02 E) 02
18) Установите соответствие между уравнением реакции и веществом окислителем, участвующим в данной реакции.
Уравнение реакции Окислитель
А) 2NO + 2H2 N2 + 2H2O 1) Н2
Б) 2NH3 + 2Na 2NaNH2 + H2 2) NO
В) H2 + 2Na 2NaH 3) N2
Г) 4NH3 + 6NO 5N2 + 6H2O 4) NH3
19) Установите соответствие между схемой реакции и изменением степени окисления восстановителя
Схема реакции
HClконц + MnO2 MnCl2 + Cl2 + H2O
KClO3 KCl + O2
NH3 + Cl2 N2 + NH4Cl
Cl2 + NaOH NaCl + NaClO + H2O
0 -1
А) Cl2 2Cl
-1 0
Б) 2Cl Cl2
0 +1
В) Cl2 2Cl
+5 -1
Г) Cl Cl
+4 +2
Д) Mn Mn
-2 0
Е) 2O O2
-3 0
Ж) 2N N2
20) Установите соответствие между уравнением химической реакции и степенью окисления окислителя.
А) MnCO3 + KClO3 MnO2 + KCl + CO2
Б) Cl2 + I2 + H2O HCl + HIO3
B) K2MnO4 + H2O KMnO4 + MnO2 + KOH
Г) Na2SO4 + KMnO4 + KOH Na2SO4 + K2MnO4 + H2O
0 -
Cl Cl
+6 +4
Mn Mn
+5 -1
Cl Cl
+7 +6
Mn Mn
+2 +4
Mn Mn
+4 +6
S S
21) Установите соответствие между схемой реакции и изменением степени окисления восстановителя.
Схема реакции:
А) FeCl3 + HI FeCl2 + I2 +HCl
Б) FeCl2 + Cl2 FeCl3
В) KClO4 KCl + O2
Г) Fe3O4 + HI FeI2 + I2 + H2O
Изменения степени окисления восстановителя.
+3 +2 - 0 -2 0 +2 +3 +7 -
Fe Fe 2) 2I I2 3) 2O O2 4) Fe Fe 5) Cl Cl
0 -
6) Cl2 2Cl
22) Установите соответствие между схемой окислительно-восстановительной реакции и коэффициентом перед формулой восстановителя.
СХЕМА РЕАКЦИИ
А) NH3 + CuO -----аCu + N2 + H2O
Б) NH3 + O2 -------а NO + H2O
В) HNO3 + Cu ----а Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
Г) Li + N2 ----а Li3N
КОЭФФИЦИЕНТЫ
2
6
4
1
5
23) Установите соответствие между формулой вещества и коэффициентом перед ней в уравнении реакции
Fe + HNO3(разб) ----а Fe(NO3)2 + N2 + H2O
ФОРМУЛА
Fe
HNO3
N2
H2O
КОЭФФИЦИЕНТ
А) 1
Б) 2
В) 3
Г) 5
Д) 6
Е) 10
Ж) 12
24) Установите соответствие между формулой вещества и коэффициентом перед ней в уравнении реакции
HNO2 + FeSO4 + H2SO4 -- N2 + Fe2(SO4)3 + H2O
HNO2 2) FeSO4 3) N2 4) H2O
1 Б) 2 В) 3 Г) 4 Д)5 Е)6
25) Установите соответствие между изменением степени окисления серы в реакции и формулами веществ, которые в неё вступают.
Изменение степени окисления:
-2 +4
А) S S
-2 +6
Б) S S
+6 -2
В) S S
-2 0
Г) S S
Формулы исходных веществ:
1)Cu2S и O2
2)H2S и Br2(раств)
3)Mg и H2SO4 (конц)
4)H2SO3 и O2
5)PbS и H2O2
6)C и H2SO4(конц)
26) Оцените правильность следующих утверждений:
А) Примером коррозии является окисление железа при электросварке.
Б) Взаимодействие цинка соляной кислотой при получении «травленой кислоты» для паяния является коррозией.
1) Оба утверждения верны.
2) Оба утверждения неверны.
3) Верно только утверждение А.
4) Верно только утверждение Б.
27) В результате прикрепления пластинок из каких металлов железная конструкция будет защищена от электрохимической коррозии в воде:
А) Магния Б) Свинца В) Цинка Г) Никеля
28) Какие из нижеперечисленных условий способствуют электрохимической коррозии.
А) Применение легированных сплавов.
Б) Неровность поверхности металла, трещины.
В) Среда электролита (наличие раствора сильного электролита, например, морская вода,)
Г) Повышение температуры.
Д) Деаэрация (удаление растворённого в воде кислорода)
29) Для защиты от коррозии железо покрывают слоем олова (лужёное железо) или слоем цинка. Соотнесите электрохимические процессы , которые будут проходить при нарушении защитного покрытия в лужёном железе при участии воды.
На поверхности железа восстанавливается водород.
На поверхности железа идет его окисление с образованием катионов.
На поверхности олова идёт восстановление кислорода с образованием гидроксид ионов.
На поверхности олова идёт его окисление с образованием катионов.
30) Для защиты от коррозии железо покрывают слоем олова (лужёное железо) или слоем цинка. Соотнесите электрохимические процессы , которые будут проходить при нарушении защитного покрытия в оцинкованном железе при участии воды.
На поверхности железа восстанавливается водород или кислород.
На поверхности железа идет его окисление с образованием катионов.
На поверхности цинка идёт его окисление с образованием катионов.
На поверхности цинка идёт восстановление водорода.
Приложение.
Ответы.
| 1 | А2Б3В4Г5 | 11 | А2Б3В3Г2 | 21 | А2Б4В3Г2 |
| 2 | А1Б4В3Г5 | 12 | 1Г2Г3Г4А | 22 | А1Б3В4Г2 |
| 3 | 1Б2Д3Г4В | 13 | А1Б1В2Г1Д2Е2 | 23 | 1Г2Ж3А4Д |
| 4 | 1А2Б3Д4Е | 14 | А6Б4В1Г3 | 24 | 1Б2Е3А4Г |
| 5 | А4Б1В1Г2 | 15 | А2Б3В3Г3Д1Е3 | 25 | А1Б5В3Г2 |
| 6 | А5Б4В3Г2 | 16 | А3Б1В2Г1Д2 | 26 | 1 |
| 7 | I1Г II3Г III4Г IV2Г | 17 | 1А2В3Д4Д | 27 | АВ |
| 8 | I1А II5Г III1Б IV1А | 18 | А2Б4В1Г2 | 28 | БВГ |
| 9 | I2В II2Б III2А IV3Г | 19 | 1Б2Е3Ж4В | 29 | 2,3 |
| 10 | 1Г2Б3В4А | 20 | А3Б1В2Г4 | 30 | 1,3 |
Список литературы
1.Габриелян, О.С. Химия 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений [Текст] / О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова. - М.: Дрофа,2007.-362с.
2. Габриелян, О.С. Общая химия в тестах, задачах и упражнениях. 11 класс: учебное пособие для общеобразовательных учреждений [Текст] / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов, А.Г. Введенская. - М.: Дрофа,2005.- 303с.
3. Габриелян, О.С. Настольная книга учителя химии. 11 класс [Текст] / О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова, А.Г. Введенская. - М.: Дрофа, 2004.-312с.
4.Ерёмина, Е.А. Химия. ЕГЭ. Контрольные измерительные материалы. Методические указания по подготовке. Тестовые задания: учебно-методическое пособие [Текст] / Е.А. Ерёмина. - М.: Экзамен, 2004.-256с.
5. ЕГЭ 2008. Химия. Контрольные измерительные материалы. Методические указания по подготовке. Тестовые задания: учебно-методическое пособие [Текст] / ФИПИ. - М.: Интеллект-центр, 2007.
6. ЕГЭ 2007. Химия. Контрольные измерительные материалы. Методические указания по подготовке. Тестовые задания: учебно-методическое пособие [Текст] / ФИПИ. - М.: ООО Рустест, 2006. - 160с.
7.Самое полное издание типовых вариантов реальных заданий ЕГЭ: 2009.Химия [Текст] / авт.-сост. А.С.Корощенко, М.Г.Снастина. - М.: Астрель, 2008. – 142с.