Тема 1. Окислительно–восстановительные реакции
Цели, задачи:
На фактическом уровне получения знаний:
1. Понятие эффективного заряда атома в молекуле. Окислители и восстановители. Окислительно–восстановительная двойственность;
2. Окислительно-восстановительный потенциал, как мера окислительно-восстановительной способности химического элемента, его стандартное значение;
3. Классификация процессов окисления-восстановления;
4. Уравнение окислительно-восстановительного процесса, ионно-электронный баланс;
5. Термодинамический подход к окислительно-восстановительным реакциям, определение возможности и направленности протекания и пределе протекания процесса.
На операционном уровне получения знаний:
Обучить студента:
1. Рассчитывать степень окисленности атома элемента в молекуле;
2. Приводить уравнения окислительно-восстановительного процесса и полуреакции окисления и восстановления с учетом электронного баланса;
3. Рассчитывать изобарно-изотермический потенциал данного процесса.
На аналитическом уровне получения знаний:
Обучить студента:
1. Оценивать окислительно-восстановительную способность данного элемента в молекуле;
2. Указывать класс окислительно-восстановительного процесса;
3. С учетом стандартных значений окислительно-восстановительных потенциалов определять, какая из систем в данном процессе является окислителем, а какая - восстановителем;
4. На основании расчета значения изобарно-изотермического потенциала необходимо делать вывод о направленности окислительно-восстановительного процесса и возможных продуктов реакции.
Фактический материал:
I. Эффективный заряд атома в молекуле как следствие возникновения химической связи между атомами. Понятие электровалентности атома. Степень окисления как эффективный заряд элемента, вычисленный исходя из предположения, что соединение состоит только из ионов. В простых веществах степень окисления всегда равна нулю. Обзор возможных значений степени окисления элементов по электронным семействам атомов. Примеры элементов, проявляющих только свойства: а) восстановителя б) окислителя; в) и окислителя и восстановителя.
II. Мерой окислительно-восстановительной способности любой системы является ее окислительно-восстановительный потенциал (φ, В), стандартное значение которого зависит от природы вещества и приведено в соответствующих таблицах. Чем меньше значение потенциала системы, тем более сильный восстановитель находится в этой системе, чем больше потенциал - тем более сильным окислителем обладает данная система. Привести примеры.
III. Окислительно-восстановительные процессы классифицируются:
а) межмолекулярные; б) внутримолекулярные; г) реакции диспропорционирования. Привести примеры.
IV. Алгоритм составления уравнений окислительно-восстановительных реакций сводится к следующему:
1. Составить схему процесса с указанием исходных и, по возможности, образующихся веществ (а) 
; б) 
) 
.
2. Исходя из значений стандартных окислительно-восстановительных потенциалов, определить, в какой системе а) или б) находится наиболее сильный восстановитель и окислитель ( 
). Окислитель - 
, восстановитель - 
.
3. Составить схемы полуреакций окисления и восстановления с указанием исходных и образующихся реально существующих в условии реакции ионов или молекул, с учетом материального и электронного баланса:
, сложить полуреакций с учетом коэффициентов электронного баланса 
.
4. Расставить коэффициенты в уравнении реакции 
.
V. Возможность и направленность протекания окислительно-восстановительного процесса (как любого процесса) определяется знаком изменения изобарно-изотермического потенциала системы. В данном типе процессов энергия системы 
затрачивается на совершение электрической работы 
, где: n – суммарное количество электронов, перемещенных от восстановителя на окислитель, F – постоянная Фарадея. Реакция возможна только в том случае, если ΔG<0, а т.к. ΔG= -А, то, зная значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов, можно рассчитать возможность самопроизвольного протекания того или иного окислительно-восстановительного процесса 
.
Выводы по теме:
1. Любой окислительно-восстановительный процесс всегда сопровождается изменением степени окисления элементов, которая у восстановителя повышается, а у окислителя понижается.
2. В любом окислительно-восстановительном процессе всегда соблюдается материальный и электронный баланс.
3. Возможность протекания окислительно-восстановительного процесса и его направленность зависит от разности потенциалов окислителя и восстановителя, процесс всегда протекает в сторону понижения потенциала окислителя.
Вопросы для самопроверки:
1. Указать, какие из следующих реакций являются окислительно-восстановительными:
а) 
;
б) 
;
в) 
.
2. Какие из приведенных реакций относятся к процессам диспропорционирования?
а) 
;
б) 
;
в) 
;
г) 
.
3. До каких продуктов может быть окислена вода?
а) до 
; б) до 
; в) до 2ОН‾.
4. Водный раствор 
обладает восстановительными свойствами. Какие из перечисленных ионов можно восстановить этим раствором?
а) 
; б) 
; в) 
.
5. На раствор сульфата меди (II) действуют хлоридом калия или иодидом калия. В каких случаях медь (II) будет восстанавливаться до меди (I)?
а) в обоих случаях;
б) при взаимодействии с KCl;
в) при взаимодействии с KI;
г) ни в одном из случаев.
6. Какие из приведенных реакций могут самопроизвольно протекать при действии водного раствора перманганата калия на серебро?
а) 
;
б) 
;
в) 
.
7. Какие из приведенных реакций могут самопроизвольно протекать в нейтральном водном растворе?0
а) 
;
б) 
;
в) 
.
Раздел 2. Гетерогенные окислительно-востановительные процессы (12 часов)