Байкова Лариса Александровна.Кислородный баланс

Байкова Лариса Александровна, Учитель биологии и химии, РТ Алексеевское


Использование метода кислородного баланса, как способа быстрого нахождения коэффициентов в окислительно – восстановительных реакциях с участием органических веществ.

Наиболее трудным для учащихся заданием с развернутым ответом является расстановка коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций с участием органических веществ (задание С3).
В старших классах, где химия изучается на базовом уровне, не предусматривается расстановка степеней окисления атомов элементов в органических соединениях. В данной ситуации можно эффективно использовать метод кислородного баланса.
Учащиеся должны усвоить два правила:
1. Отщепление атома водорода от молекулы органического вещества приравнивается к потере одного электрона.
Присоединение одного атома водорода равносильно присоединению одного электрона. – Н = -1е ; +Н = + 1 е
2. Отщепление одного атома кислорода от молекулы органического вещества приравнивается к присоединению двух электронов. Присоединение одного атома кислорода к органическому веществу равносильно потере двух электронов: - О = +2е ; + О = - 2е
Чтобы отработать и закрепить навыки использования этих двух правил, учащимся на начальном этапе, можно предложить разбор следующих схем:
а) C₂H₅OH CH₃CHO
-2H = -2е
Этанол окисляясь образует этаналь, в котором по сравнению с исходным веществом произошла потеря двух атомов водорода или двух электронов
б) C₆H₅CH₃ C₆H₅COOH
+2О = -4е
-2Н = -2е -6е
Метилбензол окисляется до бензойной кислоты, при этом происходит присоединение двух атомов кислорода и потеря двух атомов водорода, что в переводе на число электронов, по правилу кислородного баланса, равно потере 6 электронов.
Для определения получаемых продуктов неорганических веществ, можно использовать «схему – шпаргалку» для окислителя, например:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

После того, как учащиеся отработали навыки подсчета разницы атомов кислорода и водорода в органических веществах, и перевода разницы в число электронов, можно идти дальше.

Предлагаем учащимся осуществить одну из цепочек химических превращений:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

В приведенном примере веществом Х2 будет являться этилбензол, при его дальнейшем окислении образуется вещество Х₃ – бензойная кислота. Второй атом углерода боковой цепи этилбензола окисляется до углекислого газа. Серная кислота создает кислотную среду и участвует в солеобразовании. Запишем схему химической реакции, используя схемы – тренинги:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

1. Под продуктами органических веществ записываем разницу атомов водорода и кислорода по сравнению с исходными веществами: произошло присоединение 4 атомов кислорода, что равно потере 8 электронов, и отщепление 4 атомов водорода, что равносильно потере 4 электронов. Сумму отданных электронов (12) записываем под формулой восстановителя.

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

2. В неорганическом веществе определяем элемент, изменивший степень окисления – это марганец:
Mn (+7) -- Mn(+2), разница составляет 5электронов. Записываем число принятых электронов под формулой окислителя
3. Чтобы привести к равенству число отданных и принятых электронов подберем коэффициенты методом электронного баланса – это числа в знаменателе 5 и12 – они будут являться основными коэффициентами.
4. Расставим основные коэффициенты в формулах исходных веществ и в формулах продуктов реакции

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

5. Приводим к равенству числа атомов металлов – калия, коэффициент – 6

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

6. Рассчитываем коэффициент перед формулой кислоты (18)

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

7 Для уравнивания числа атомов водорода в левой и правой частях уравнения ставим коэффициент 28 перед водой:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

8. Проверяем правильность расстановки коэффициентов по числу атомов кислорода (120) в левой и правой частях уравнения.
Данный метод позволяет избежать подсчета степеней окисления атомов элементов в органическом веществе, а так же существенно экономит время для выполнения заданий ЕГЭ.
Использованная литература: Журнал «Химия в школе» № 6,9,10 2005 г; № 3,9 2007 г.


Скачать:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]