Тема 6. Окислительно-восстановительные реакции

q ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР)

ОВР — реакции, идущие с передачей электронов от одних элементов (восстановителей) другим (окислителям), из-за чего степени окисления (заряды) этих элементов изменяются.

Цель работы — практически наблюдать ОВР и

овладеть методом электронного баланса для составления химических уравнений.

Электронный баланс (ЭБ) — общее число электронов, участвующих в ОВР — является наименьшим общим кратным чисел электронов, принимаемых окислителем и отдаваемых восстановителем. По ЭБ вычисляются коэффициенты для уравнения окислителя и восстановителя.

Последовательность уравнивания ОВР

1. Определить степень окисления всех элементов в схеме реакции.

2. Для элементов, изменяющих степень окисления, составить электронные уравнения (определить число электронов, участвующих в изменении степени окисления каждого элемента).

3. Вычислить ЭБ и коэффициенты для этих элементов.

4. Поставить полученные из баланса коэффициенты по обе стороны знака равенства в схеме реакции и уравнять остальные ионы: а) катионы металлов; б) кислотные остатки; в) водород.

5. Правильность уравнивания проверить по кислороду.

Порядок выполнения опытов

1. Записать схему реакции (схемы приведены ниже).

2. Осуществить реакцию практически (см. описание каждой реакции).

3. Уравнять ОВР методом электронного баланса.

4. Получить сокращенное ионное уравнение и записать наблюдения.

Опыт 1. Влияние среды раствора на окислительные способности перманганата калия (КМnО4).

В зависимости от среды перманганат-ион (ион МnО -), окрашивающий раствор в фиолетовый цвет, восстанавливается до:

а) в щелочной среде — МnО 2-, окрашивающего раствор в

зеленый цвет;

б) в нейтральной среде — МnО2, бурого осадка;

в) в кислой среде — Мn2+, не окрашивающего водный раствор, т.е. изменение заряда иона можно увидеть по изменению окраски раствора Мn+7 (входит в состав иона

МnО -).

Последовательность проведения реакций:

а) в пробирку налить 1–2 мл раствора KMnO4, 1–2 мл концентрированного раствора КОН и по каплям добавлять свежеприготовленный раствор Na2SO3 до перехода малиновой окраски раствора в зеленую.

КМnО4 + КОН + Na2SO3 = K2MnO4 + Na2SO4 + Н2О;

б) в пробирку налить 1–2 мл КМnО4,1–2 мл Н2О и раствор Na2SO3 до образования осадка.

KMnO4 +H2O +Na2SO3 = MnO2↓ + Na2SO4 + КОН;

в) в пробирку налить 1–2 мл КMnО4, 1–2 мл H2SO4 и раствор Na2SO3 до обесцвечивания раствора.

KMnO4+ H2SO4 + Na2SO3 = MnSO4 +K2SO4 +Na2SO4 + H2O.

Опыт 2. Окислительно-восстановительные способности перекиси водорода (Н2О2).

Внимание! Перекись водорода при обращении требует повышенной осторожности, так как вспенивает растворы.

В составе Н2О2 кислородный атом находится в промежуточной степени окисления (-1). Этим обусловлена способность Н2О2 быть или окислителем, или восстановителем в зависимости от реагента-партнера.

Опыт 2а. Окисление перекиси водорода перманганатом калия. В пробирку налить 1–2 мл КМnО4, 1–2 мл H2SO4 и добавлять по каплям перекись водорода до обесцвечивания раствора.

KMnO4 + H2SO4 + Н2О2 = MnSO4 + K2SO4 +О2↑+ Н2О.

Опыт 2б. Восстановление перекиси водорода хромит- ионом В опыте используется способность ионов хрома по- разному окрашивать раствор в зависимости от степени окисления. Сr3+(входит в состав хромит-иона СrO -) окрашивает раствор в сине-зеленый цвет, а Сr+6 (входит в

состав хромат-иона CrO 2- или бихромат-иона Сr2О 2-)

соответственно окрашивает раствор в желтый или оранжевый цвет.

Последовательность выполнения опыта:

1. Получить раствор хромита, используя амфотер- ность Сr(ОН)3, для чего в пробирку налить 1–2 мл раствора нитрата хрома (III) и добавить концентрированный раствор КОН до растворения появляющегося сначала осадка. Сr(NО3)3 + 3КОН = Сr(ОН)3↓ + 3KNO3;

Сr(ОН)3↓ + КОН = КСrO3 + 2Н2О.

2. Провести ОВР, для чего к полученному раствору хромита калия добавить 4–5 капель перекиси водорода и нагреть раствор до кипения.

KCrO2 + КОН + Н2О2 = К2СrO7 + Н2О.

Записать наблюдения и все реакции опыта в ионном виде.

Вопросы для самостоятельной работы

1. Дать определение понятию степень окисления. Сравнить понятия степень окисления и валентность.

2. Какие окислительные числа имеют кислород, водород в свободном состоянии, в соединениях? Привести примеры.

3. Окисление, восстановление.

4. Важнейшие окислители, восстановители.

5. Типы окислительно-восстановительных реакций.

6. Влияние реакций среды на окислительно-восстано- вительные реакции.