Soubor prezentací: CHEMIE PRO I. ROČNÍK GYMNÁZIA CH14 - Redoxní reakce Mgr. Aleš Chupáč, RNDr. Yvona Pufferová Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o. Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „Podpora chemického a fyzikálního vzdělávání na gymnáziu Komenského v Havířově“ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Chemická reakce děj při kterém: se reaktanty přeměňují na produkty zanikají původní a vznikají nové vazby dochází k energetickým změnám

Chemická reakce Reaktanty = látky, které vstupují do reakce Produkty = nově vzniklé látky, které z reakce vystupují, mají jiné vlastnosti než reaktanty Výchozí látky = reaktanty Produkt HCl 2 Cl H C 400 + o 2

Chemické reakce vycházejí ze: Zákona zachování hmotnosti: součet hmotností reaktantů se rovná součtu hmotností produktů (počty atomů určitého druhu jsou na obou stranách rovnice stejné)

Reakce podle přenášených částic Acidobazické reakce (protolytické) – přenos H+mezi kyselinami a zásadami NH3 + H2O → NH4+ + OH- Komlexotvorné reakce – přenos atomů nebo skupin atomů CuSO4(s) + 4H2O(l) → [Cu(H2O)4]SO4(aq) Oxidačně-redukční (redoxní) – přenos elektronů mezi reaktanty; mění se oxidační číslo 2HICl + Zn0 → ZnIICl2 + H20

Základní pojmy redoxních reakcí Dochází k přenosu (výměně) elektronů. Dochází ke změně oxidačního čísla Cr0 + O02 → CrIII2O-II3 Cr: z 0 na +III, chrom ztrácí 3 elektrony O: z 0 na –II, kyslík získává 2 elektrony

Oxidační číslo = elektrický náboj, který by byl přítomen na atomu prvku, kdybychom elektrony všech vazeb, které z něj vychází, přidělili elektronegativnějšímu z vázaných atomů. Oxidační číslo prvku v nesloučené formě = 0; Oxidační čísla prvků ve sloučeninách se mohou nabývat hodnot: od –IV po + VIII.

Oxidačně- redukční děje se skládají ze dvou dílčích reakcí – oxidace a redukce mezi reaktanty dochází buď ke skutečné nebo jen formální výměně elektronů. Oxidace - děj, kdy se zvyšuje oxidační číslo prvku (tím, že se elektrony odštěpují) Redukce - děj, kdy se snižuje oxidační číslo prvku (tím, že elektrony jsou přijímány)   děje musí probíhat současně jsou to dva redoxní systémy

Oxidačně- redukční děje oxidace: Zn0 – 2 e- Zn2+ redukce: Cu2+ + 2 e- Cu0 Cu + Zn → Cu + Zn děje musí probíhat současně jsou to dva redoxní systémy jedna částice se oxiduje a druhá částice se současně redukuje výměna elektronů mezi dvěma redoxními systémy (redoxní pár) Zn/Zn2+ a Cu2+/Cu oxidace redukce

Úloha V následujících rovnicích urči redoxní páry (dvojice částic, které se liší v oxidačním čísle). Mg + Cl2 MgCl2 H2 + Cl2 → 2 HCl 2 Na + Cl2 → 2 NaCl →

Redoxní děje Oxidační činidlo – látka schopná oxidovat jiné látky (sama se při reakci redukuje – dokáže odebírat e-) = oxidant Redukční činidlo – látka schopná redukovat jiné látky (sama se při reakci oxiduje – dodává e-) = reduktant

Úloha V následujících rovnicích urči oxidační a redukční činidlo. Fe2O3 + 3 CO 2 Fe + 3 CO2 2 H2 + O2 → 2 H2O 2 Na + Cl2 → 2 NaCl →

Oxidační činidla (oxidanty) dělíme do 4 skupin: elektronegativní kovy – kyslík, chlór, fluór, bróm 2. kationty přechodných kovů – Au3+, Ag+, Fe3+, Co3+ 3. anionty kyslíkatých kyselin – MnO4-, ClO3-, ClO4-, NO3- 4. Oxidy prvků s vyššími oxidačními čísly a peroxidy – MnO2, PbO2, CrO3, H2O2, OsO4

Redukční činidla (reduktanty) dělíme do 3 skupin: prvky s nízkou elektronegativitou: I. – III.A skupiny, vodík, uhlík, zinek, lanthanoidy ionty kovů s nízkým oxidačním číslem, které se snadno oxidují, protože snadno ztrácejí elektrony: Cr3+, Ti2+, … Iontové hydridy a oxidy s nízkým oxidačním číslem prvku: NaH, LiH, CaH2, CO

Oxidační a redukční činidla rozdělení na oxidanty a reduktanty je relativní záleží na tom s jakou látkou reagují pro orientační rozdělení byl zvolen za referentní látku vodík: oxidanty – silnější akceptory elektronů než vodík reduktanty – silnější donory elektronů než vodík

Úloha Zhlédni video hoření hořčíku na http://www.zschemie.euweb.cz/redox/redox5.html Zapiš podle uvedeného pokusu: Rovnici včetně vyčíslení. Zapiš křížové schéma nutné k vyčíslení rovnice. Který atom je oxidován a který je redukován. Urči oxidant a reduktant.

Úloha Urči oxidační čísla v rovnici, vyznač oxidaci a redukci a označ oxidační a redukční činidlo.   Zn + HCl  ZnCl2 + H2 Zn0 + HICl-I  ZnIICl2-I + H20 Zn0 – 2e-  ZnII 2HI + 2e-  H20Zn0 + 2HICl-I Zn – zvyšuje své ox. číslo  oxidace; redukční činidlo H - snižuje své ox. číslo  redukce; oxidační činidlo

Chemické rovnice redoxních reakcí založeny na principu rovnosti vyměňovaných elektronů tzn. zvýšení hodnoty oxidačních čísel u oxidantů je rovno snížení hodnoty oxidačních čísel u reduktantů Postup: zápis chemického děje pomocí rovnice a zápis oxidačních čísel prvků u nichž se oxidační číslo mění zápis oxidace a redukce pomocí dílčích rovnic s počtem vyměněných elektronů matematická úprava pro shodu počtu vyměněných elektronů (tzv. křížové pravidlo) zápis získaných stechiometrických koeficientů do rovnice dodatečná úprava rovnice (molekuly vody upravíme jako poslední)

Řešení rovnic metodou rovnosti vyměňovaných elektronů Vyčíslete: Cr2O3 + KNO3 + KOH K2CrO4 + KNO2 + H2O určíme prvky, které mění své oxidační číslo; oxidační číslo mění Cr a N sestavíme dílčí rovnice vystihující oxidaci a redukci (je vhodné respektovat počet atomů ve vzorci) použijeme křížové pravidlo 2 CrIII 2 CrVI -6e- 2 tj. 1 (oxidace) NV NIII +2e- 6 tj. 3 (redukce) 4. získané koeficienty napíšeme před vzorce látek, z nichž se vycházelo 1 Cr2O3 + 3 KNO3 + KOH 2 K2CrO4 + 3 KNO2 + H2O 5. provede se bilance zbývajících prvků 1 Cr2O3 + 3 KNO3 + 4 KOH 2 K2CrO4 + 3 KNO2 + 2 H2O 6. výsledné zjištěné koeficienty případně vydělíme stejným číslem tak, aby jsme získali co nejmenší celá čísla; rovnice je již ve správném tvaru Cr2O3 + 3 KNO3 + 4 KOH 2 K2CrO4 + 3 KNO2 + 2 H2O 7. Provedeme kontrolu !!!

Úloha - rovnice Vyčísli rovnici: FeCl3 + H2S → FeCl2 + S + HCl Se + Cl2 + H2O → H2SeO3 + HCl BiCl3 + SnCl2 → Bi + SnCl4 HI + HBrO3 → I2 + H2O + HBr Který prvek se oxiduje? Který prvek je oxidačním činidlem?

Úloha Doplňte případné chybějící vzorce a určete stechiometrické koeficienty ..... + H2SO4 Na2SO4 + HCl Pb + HNO3 (konc.) Pb(NO3)2 + NO2 + H2O Fe + ..... FeCl2 + H2 Cu + HNO3 (zřeď.) Cu(NO3)2 + NO + H2O ..... + H2SO4 Na2SO4 + H2 C2H2O4 + KMnO4 + H2SO4 CO2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

Úloha Doplňte případné chybějící vzorce a určete stechiometrické koeficienty KI + H2SO4 I2 + K2SO4 + H2S + H2O ..... + H2O Ca(OH)2 + H2 ..... + MnO2 Br2 + MnBr2 + H2O CaO + ..... CaCl2 + H2O H2SO4 + ..... Br2 + SO2 + H2O MnO2 + HCl ..... + Cl2 + H2O ..... + HCl PbCl2 + Cl2 + H2O

Řešení 2 NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2 HCl Pb + 4 HNO3 (konc.) Pb(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O Fe + 2 HCl FeCl2 + H2 3 Cu + 8 HNO3 (zřeď.) 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O 2 Na + H2SO4 Na2SO4 + H2 5 C2H2O4 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 10 CO2 + 2 MnSO4 + K2SO4 + 8 H2O 10 FeSO4 + 2 KMnO4 + 8 H2SO4 5 Fe2(SO4)3 + 2 MnSO4 + K2SO4 + 8 H2O

Řešení 8 KI + 5 H2SO4 4 I2 + 4 K2SO4 + H2S + 4 H2O CaH2 + 2 H2O Ca(OH)2 + 2 H2 4 HBr + MnO2 Br2 + MnBr2 + 2 H2O CaO + 2 HCl CaCl2 + H2O H2SO4 + 2 HBr Br2 + SO2 + 2 H2O MnO2 + 4 HCl MnCl2 + Cl2 + 2 H2O PbO2 + 4 HCl PbCl2 + Cl2 + 2 H2O

Využití redoxních reakcí děje probíhající v přírodě – dýchání, metabolické děje, tlení, kvašení, fotosyntéza, hoření, koroze 2. výroba kovů – Fe, Pb, Cu, Sn, Cu, ze svých rud 3. elektrolýza – reakce vyvolaná průchodem stejnosměrného elektrického proudu elektrolytem (výroba a přečišťování kovů, galvanické pokovování, galvanické články)

Úloha Zhlédni video Chemická sopka na http://www.zschemie.euweb.cz/redox/redox7.html Zapiš podle uvedeného pokusu: Rovnici včetně vyčíslení. Pojmenuj reaktanty a produkty Který atom je oxidován. Urči oxidant.

Použité informační zdroje Literatura MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro čtyřletá gymnázia. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2002. ISBN 80-7182-055-5. VACÍK, Jiří. Přehled středoškolské chemie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1990. ISBN 80-04-26388-7. KOVALČÍKOVÁ, Tatiana. Obecná a anorganická chemie: studijní text pro SPŠCH. 3., upr. vyd. Ostrava: nakladatelství Pavel Klouda, 2004, 118 s. ISBN 80-86369-10-2. 27

Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „Podpora chemického a fyzikálního vzdělávání na gymnáziu Komenského v Havířově“ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.