Алгоритм уравнивания ОВР методом полуреакций

1. Записать схему реакции, которую требуется уравнять:

Na₂SO₃ + KJO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + J₂ + K₂SO₄ + H₂O

2. Определить степени окисления всех атомов, участвующих в реакции. Найти элементы, меняющие степень окисления и определить, в состав каких молекул или ионов они входят:

3. Определить характер среды и составить схемы полуреакций окисления и восстановления. Определить число электронов, участвующих в полуреакциях. Для них найти наименьшее общее кратное и дополнительные множители (коэффициенты) для каждой полуреакции:

Среда кислая, т.к. одно из исходных веществ – серная кислота.

4. Сложить уравнения полуреакций с учетом дополнительных множителей и получить сокращенное ионное уравнениереакции. Электроны при этом сокращаются:

Одинаковые ионы в левой и правой частях можно сократить:

5. Каждый ион дополнить таким количеством соответствующих противоионов, чтобы в сумме они образовали нейтральные молекулы веществ из уравниваемой реакции.

Число противоионов, добавленных в левой и правой частях, должно быть одинаковым. Недостающие ионы необходимо прибавить отдельно:

В правой части не хватает ионов и , их необходимо добавить отдельно:

6. Составить молекулярное уравнение,объединив соответствующие ионы в молекулы, и расставить в нем коэффициенты:

2KJO₃ +5Na₂SO₃ + H₂SO₄ = J₂ + 5Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Типы окислительно-восстановительных реакций

1. Межмолекулярные – ОВР, в которыхокислитель и восстановитель находятся в разных молекулах:

В данной реакции 2 молекулы азотной кислоты идут на восстановление до NO, а еще 6 – на связывание трех ионов меди. Поэтому общий коэффициент перед азотной кислотой равен 8:

3Cu + 8HNO₃(разб) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

2. Внутримолекулярные – ОВР, в которых окислитель и восстановитель находятся в одной молекуле.

3. Реакции диспропорционирования – ОВР, в которых окислителем и восстановителем является одна и та же частица.

а) Дисмутация – одна часть атомов восстанавливается, а другая часть тех же атомов окисляется:

б) Коммутация – разные вещества, содержащие атомы одного элемента в разных степенях окисления, превращаются в одно и то же вещество:

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Цель работы:

Познакомиться с типами окислительно-восстановительных реакций. Изучить окислительно-восстановительные свойства некоторых веществ. Освоить методы уравнивания ОВР.

Оборудование и реактивы:

Растворы: йода J₂ (спиртовый), сульфита натрия Na₂SO₃ (0,5н), дихромата калия K₂Cr₂O₇ (0,5н), серной кислоты H₂SO₄ (2н), сульфата марганца(II) (0,5н), пероксида водорода H₂O₂ (3 %), перманганата калия KMnO₄ (0,5н), гидроксида калия KOH (2н). Дихромат аммония (NH₄)₂Cr₂O₇ (тв.). Перманганат калия KMnO₄ (тв.). Серная кислота H₂SO₄ (конц.). Вода.

Асбестированная сетка. Фарфоровая чашка. Пипетка. Стеклянная палочка. Спиртовка. Спички. Пробирки.

Опыт № 1. Восстановительные свойства сульфитов

В первую пробирку налить 1 мл водного раствора йода.

Во вторую налить 1 мл раствора дихромата калия и подкислить несколькими каплями разбавленной серной кислоты.

В каждую пробирку добавить по 1 мл раствора сульфита натрия. Отметить изменение окраски раствора в обеих пробирках.

þ Запись результатов опыта:

1. Расставить коэффициенты методом полуреакций:

а) Na₂SO₃ + J₂ + H₂O → Na₂SO₄ + HJ

б) Na₂SO₃ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

2. Записать наблюдаемые явления.

3. Какая частица выполняет роль окислителя в каждом случае?

Опыт № 2. Окислительно-восстановительные свойства пероксида водорода и соединений марганца

В первую пробирку налить 1 мл раствора перманганата калия и подкислить его несколькими каплями разбавленной серной кислоты.

Во второй пробирке ионообменной реакцией получить нерастворимый гидроксид марганца(II).

В каждую пробирку добавить по 1 мл раствора пероксида водорода.

Отметить наблюдаемые изменения.

þ Запись результатов опыта:

1. Написать реакцию образования гидроксида марганца в ионной и молекулярной формах.

2. Расставить коэффициенты методом электронного баланса. Обозначить окислители и восстановители:

а) H₂O₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ → O₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

б) Mn(OH)₂ + H₂O₂ → MnO₂ + H₂O

3. Написать реакцию разложения пероксида водорода, катализатором для которой является образующийся диоксид марганца. При этом образуется два вещества, в которых кислород проявляет степени окисления -2 и 0.

4. Почему пероксид водорода способен проявлять и окислительные, и восстановительные свойства?

5. Какие свойства – окислительные или восстановительные – могут проявлять соединения марганца KMnO₄, MnO₂ и Mn(OH)₂? Ответ пояснить.

Опыт № 3. Влияние рН среды на окислительную способность перманганат-иона

В три пробирки налить по 1 мл раствора перманганата калия.

В первую добавить несколько капель разбавленной серной кислоты.

Вторую оставить без изменений.

В третью добавить несколько капель раствора гидроксида калия.

В каждую пробирку добавить по 1 мл раствора сульфита натрия. Отметить различные признаки реакции во всех пробирках.

þ Запись результатов опыта:

1. Расставить коэффициенты методом полуреакций:

а) Na₂SO₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

б) Na₂SO₃ + KMnO₄ + H₂O → Na₂SO₄ + MnO₂ + KOH

в) Na₂SO₃ + KMnO₄ + KOH → Na₂SO₄ + K₂MnO₄ + H₂O

2. Описать наблюдаемые явления в каждой пробирке.

3. В какой среде восстановление перманганат-иона протекает наиболее полно? Как рН среды влияет на окислительные способности окислителей?

Опыт № 4. Типы окислительно-восстановительных реакций

а) Взаимодействие перманганата калия с сульфатом марганца

В пробирку налить 1 мл раствора перманганата калия и добавить 1 мл раствора сульфата марганца.

Что наблюдается?

б) Взаимодействие йода с раствором щелочи

В пробирку налить 1 мл раствора йода. Прилить равный объем раствора гидроксида калия. Отметить изменение окраски.

в) Термическое разложение дихромата аммония («Вулкан»). ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ.