Окиснювальна форма Число отриманих Відновна форма j0, В

Методичні вказівки для підготовки до лабораторних робіт з курсу хімії

Експериментальна частина. Розділ 2

Рекомендовано методичною радою УДМТУ як методичні вказівки

Миколаїв 2001

УДК 546

С.Ю.Кельїна, Є.Г. Камінська, Ж.Ф.Соловйова. Методичні вказівки для підготовки до лабораторних робіт з курсу хімії: Експериментальна частина. Розділ 2. - Миколаїв: УДМТУ, 2001. - 25 с.

Кафедра хімії

Вказівки містять лабораторні роботи з курсу хімії і необхідні вимоги до їх виконання. Вказівки призначені для студентів усіх спеціальностей.

Рис. 3, табл. 1.

Рецензент В.М.Матвієнко, канд. хім. наук, доцент

ÓУкраїнський державний морський

технічний університет, 2001

Лабораторна робота № 1

ОКИСНЮВАЛЬНО-ВІДНОВНІ РЕАКЦІЇ

Мета роботи: Дослідження окиснювальних та відновних властивостей речовин в залежності від впливу різних факторів, придбання навичок визначення напрямку перебігу окиснювально-відновних реакцій.

Дослід І. Окиснювальні властивості калій біхромату

До 1−2 мл розчину К2Cr2O7 додати дві-три краплі розбавленої сульфатної кислоти і кілька крапель натрій сульфіту (Na2SO3) до появи зеленого забарвлення розчину. Пояснити дослід, визначити окиснювач і відновник. Записати рівняння реакції і визначити коефіцієнти методом електронно-іонного балансу (див. додат.1). Визначити напрямок перебігу цього процесу, визначаючи DG° (див. додат. 2). Записати спостереження.

Завдання. Записати рівняння, визначити коефіцієнти методом електронно-іон-ного балансу і напрямок перебігу для реакцій:

1) К2Сr2O7 + H2S + H2SO4 « Cr2(SO4)3 + S¯ + K2SO4 + H2O;

2) K2Cr2O7 + КI + H2SO4 « Cr2(SO4)3 + I2¯ + K2SO4 + H2O.

(значення стандартних потенціалів реакцій наведені в таблиці додат.1).

Дослід 2. Окиснювальні властивості калій перманганату в залежності від кислотності середовища

1. До 1 мл розчину КМnО4 додати дві-три краплі розведеної сульфатної кислоти і кілька крапель натрій сульфіту. Пояснити дослід. Записати рівняння реакції і визначити коефіцієнти методом електронно-іонного балансу, визначити напрямок процесу. Записати спостереження.

2. До 1 мл розчину КМnО4 додати 2-3 мл води і кілька крапель натрій сульфіту. Записати спостереження і пояснити дослід. Записати рівняння реакції і визначити коефіцієнти методом електронно-іонного балансу, визначити напрямок процесу.

3. До 1 мл розчину КМnО4 додати дві-три краплі розведеного розчина лугу і кілька крапель натрій сульфіту. Записати спостереження і пояснити дослід. Записати рівняння реакції і визначити коефіцієнти методом електронно-іонного балансу, визначити напрямок процесу.

Зробити загальні висновки про окиснювальні властивості калій перманганату у кислому, нейтральному і лужному середовищах та записати їх.

Дослід 3. Відновні властивості металів

В чотири пробірки налити 3−4 мл розбавленої сульфатної кислоти і помістити в одну пробірку магній, у другу – цинк, у третю – залізо і у четверту – мідь. Визначити, в яких випадках утворюється водень і записати спостереження. Порівняти інтенсивність процесів виділення водню і пояснити їх. Записати рівняння реакцій і визначити коефіцієнти методом електронно-іонного балансу. Записати стандартні електродні потенціали металів, визначити ЕРС та DG0. Із збільшенням ЕРС окиснювально-відновні процеси відбуваються інтенсивніше.

Додаток 1.

Значення стандартних потенціалів деяких окиснювально-відновних реакцій

Окиснювальна форма Число отриманих Відновна форма j0, В

електронів

MnO4+ 8H+ * 5 Mn2+ + 4H2O + 1,51

MnO4+ 2Н2О 3 MnО2 + 4OН + 0,60

MnO41 MnO42– + 0,56

Сr2O72– + 14H+ 6 Cr+3 +7H2O + 1,36

I20 2 2I + 0,52

SO4 + 2H+ 2 SO32– + H2O + 0,22

S0 + 2H+ 2 H2S + 0,14

Fe+2 2 Fe0 - 0,44

Cu+2 2 Cu0 + 0,34

Mg+2 2 Mg0 - 2,37

Fe+3 2 Fe+2 + 0,77

*Cлід пам¢ятати, що при позначенні ступеня окиснення спочатку пишуть знак ступеня, а потім – його величину, наприклад, Zn+2, Mn+2. При позначенні заряду іону спочатку пишуть величину заряду, а потім – його знак, наприклад, SO32–, Сr2O72– .

Додаток 2.Порядок визначення коефіцієнтів в окиснювально-відновних реакціях методом електронно-іонного балансу

Метод електронно-іонного балансу дає можливість визначити коефіцієнти не тільки перед окислювачем і відновником, але й перед іншими членами рівняння. Він використовується, коли окиснювально-відновні процеси йдуть між реально існуючими іонами. Найчастіше такі процеси відбуваються у водних розчинах між електролітами.

Порядок визначення коефіцієнтів в окиснювально-відновних реакціях методом електронно-іонного балансу такий:

1. Запис схеми реакції, де вказуються вихідні речовини і продукти реакції; визначення окиснювача і відновника розрахунком ступенів окиснення окремих елементів.

2. Запис електронно-іонних напівреакцій, де вказуються не лише окиснювач або відновник у вигляді іонів або молекул, які реально існують у розчині, але й молекули води, іони Н+ або іони ОН, якщо вони беруть участь в окиснювальному чи відновному процесі; складання матеріального і електронного балансу.

3. Запис сумарного електронно-іонного рівняння з визначенням коефіцієнтів у вихідному рівнянні.

4. Запис молекулярного рівняння з коефіцієнтами.

5. Підрахунок кількості атомів елементів у правій і лівій частинах рівняння (особливо це стосується кількості атомів Оксигену).

Далі наведені приклади для ілюстрації визначення коефіцієнтів цим методом.

Приклад 1.Визначити коефіцієнти в рівнянні реакції, що відбувається за схемою:

К2Сr2O7 + FеSO4 + H2SO4 ® Cr2(SO4)3 + Fe2(SO4 )3 + H2O.

Розв¢язання:

1. Запис схеми реакції, визначення окиснювача і відновника розрахунком ступенів окиснення окремих елементів:

+6 +2 +3 +3

К2Сr2O7 + FeSO4 + H2SO4 ® Cr2(SO4)3 + Fe2(SO4 )3 + H2O.

2. Запис електронно-іонних напівреакцій, складання матеріального і елект-ронного балансу:

Окиснювальна форма Число отриманих Відновна форма j0, В - student2.ru 1 Сr2O72– + 14H+ + 6ē ® Cr+3 +7H2O

3 2Fe+2 – 2ē ® 2Fe+3

3. Запис сумарного електронно-іонного рівняння з визначенням коефіцієнтів у вихідному рівнянні:

Сr2O72- + 14H+ + 6Fe+2 ® Cr+3 +7H2O + 6Fe+3.

4. Запис молекулярного рівняння з коефіцієнтами

К2Сr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 ® Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4 )3 + K2SO4 +7H2O.

5. Підрахунок кількості атомів елементів у правій і лівій частинах рівняння:

в лівій частині рівняння n (O) = 59, в правій частині рівняння n (O) = 59.

Приклад 2.Визначити коефіцієнти в рівнянні реакції, що відбувається за схемою:

Zn + HNO3 ® Zn(NO3)2 + NO + H2O.

Розв¢язання:

0 +5 +2 +2

Zn + HNO3 ® Zn (NO3)2 + NO + H2O

Окиснювальна форма Число отриманих Відновна форма j0, В - student2.ru 3 Zn0 – 2ē ® Zn+ 2

2 NO3+ 4Н+ + 3ē ® NO + 2H2O

3Zn0 + 2NO3+ 8Н+ ® 2NO + 4H2O + 3 Zn+2

3 Zn + 8 HNO3 ® 3 Zn(NO3)2 + 2NO + 4 H2O

n (O) = 24 n (O) = 24.

Приклад 3. Визначити коефіцієнти в рівнянні реакції, що відбувається за схемою:

FeCl3 + Na2SO3 + H2O ® FeCl2 + Na2SO4 + HCl.

Розв¢язання:

+3 +4 +2 +6

FeCl3 + Na2SO3 + H2O ® FeCl2 + Na2SO4 + HCl

Окиснювальна форма Число отриманих Відновна форма j0, В - student2.ru 2 Fe+3 + 1ē ® Fe+2

1 SO32– + H2O – 2ē ® SO42– + 2H+

2 Fe+3 + SO32– + H2O ® Fe+2 + SO42– + 2H+

2 FeCl3 + Na2SO3 + H2O ® 2FeCl2 + Na2SO4 +2 HCl

n (O) = 4 n (O) = 4.

Приклад 4. Визначити коефіцієнти в рівнянні реакції, що відбувається за схемою: KMnO4 + H2SO4 + KI ® MnSO4 + K2SO4 + I2 + H2O.

Розв¢язання:

+7 –1 +2 0

KMnO4 + H2SO4 + KI ® MnSO4 + K2SO4 + I2 + H2O

Окиснювальна форма Число отриманих Відновна форма j0, В - student2.ru 2 MnO4+ 8H+ + 5ē® Mn+2 + 4H2O

5 2I– 2ē ® I20

2MnO4+ 16H+ + 10I® 2Mn+2 + 8H2O + 5I2

2KMnO4 + 8H2SO4 + 10KI ® 2MnSO4 + 6K2SO4 + I2 + 8H2O

n (O) = 40 n (O) = 40.

Наши рекомендации