Окислительно-восстановительные процессы
Цель работы: изучение окислительно-восстановительных свойств некоторых соединений и влияние на них рН среды.
Опыт 1. Окислительные свойства перманганата калия KMnO4.
а) Окисление сульфита натрия в трех средах
Последовательность проведения:
- возьмите три пробирки и в каждую прилейте по 2-3 капли 0,05 М раствора перманганата калия KMnO4;
- в первую пробирку добавьте 2-3 капли 4 М раствора серной кислоты H2SO4;
- во вторую пробирку добавьте 2-3 капли дистиллированной воды;
- в третью пробирку добавьте 2-3 капли 2 М раствора щелочи;
- в каждую пробирку прибавьте по 5-10 капель 1 М раствора сульфита натрия.
Обработка результатов
1) Отметьте изменение цвета растворов и образование осадка.
2) Допишите уравнения окислительно-восстановительных реакций и уравняйте методом электронно-ионного баланса:
KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 ® MnSO4 + …
KMnO4 +H2O + Na2SO3 ® MnO2 + KOH + …
KMnO4 + NaOH + Na2SO3 ® K2MnO2 + …
б) Окисление иодида калия в трех средах
Последовательность проведения:
- в каждую из трех пробирок прилейте по 2-3 капли 0,05 М раствора перманганата калия KMnO4;
- в первую пробирку добавьте 2-3 капли 4 М раствора серной кислоты H2SO4;
- во вторую пробирку добавьте 2-3 капли 2 М раствора щелочи;
- в третью пробирку добавьте 2-3 капли дистиллированной воды;
- в каждую пробирку добавьте по 3-4 капли 0,5 М раствора иодида калия KI.
Обработка результатов
1) Наблюдайте изменения, происходящие в каждой пробирке. Какие вещества определяют цвет раствора или выпадения осадка в каждой пробирке?
2) Допишите уравнения окислительно-восстановительных реакций, используя метод электронно-ионного баланса:
KMnO4 + KI + H2SO ® MnSO4 + I2 + …
KMnO4 + KI + NaOH ® K2MnO4 + KIO3 + …
KMnO4 + KI + H2O ® MnO2 + KIO + …
3) Пользуясь значениями стандартных электродных потенциалов в таблице Приложения, рассчитайте ЭДС всех изученных вами окислительно-восстановительных реакций.
4) Сделайте вывод о влиянии рН среды на восстановление перманганата калия KMnO4:
pH<7
+5e Mn+2 (бесцветный)
( Mn+7O- pH=7 Mn+4O2-2 ¯
+3e диоксид марганца(4)
(бурый осадок)
перманганат-ион
(фиолетовый)
pH>7 Mn+6O4-2
+1e манганат-ион
(зеленый)
 |
Вывод Продукты восстановления иона MnO4- зависят от рН среды.
Опыт 2. Окислительные свойства дихромата калия K2Cr2O7 в кислой среде.
Последовательность проведения:
- в каждую из трех пробирок последовательно добавьте по 8-10 капель 1 М раствора дихромата калия K2Cr2O7 и 3-5 капель 4 М раствора серной кислоты H2SO4;
- в первую пробирку добавьте 2-4 капли 0,5 М раствора иодида калия KI;
- во вторую пробирку добавьте 6-8 капель 1 М раствора сульфита натрия Na2SO3;
- в третью пробирку добавьте 4-5 капель 0,5 М раствора нитрита натрия NaNO2.
Обработка результатов
1) Отметьте, как изменилась окраска растворов, и до какой степени окисления восстанавливается хром (4).
2) Допишите уравнения реакций восстановления дихромат-иона, используя метод электронно-ионного баланса:
K2Cr2O7 + KI + H2SO4 ® Cr2(SO4)3 + I2 + …
K2Cr2O7 + Na2SO3 + H2SO4 ® Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + …
K2Cr2O7 + NaNO2 + H2SO4 ® Cr2(SO4)3 + NaNO3 + …
3) Пользуясь значениями стандартных электродных потенциалов в таблице Приложения, рассчитайте ЭДС изученных реакций.
Контрольные вопросы и задания по теме
1. Дайте определение окислительно-восстановительной реакции (ОВР).
2. Что такое окислительно-восстановительный потенциал ОВР? Для каких условий его значение можно найти в таблице?
3. Как влияет рН раствора на восстановление иона перманганата MnO4-?
4. Выберите, какое вещество может в ОВР являться как окислителем, так и восстановителем?
1) KMnO4; 2) KCl; 3) MnO2; 4) H2S; 5) KClO4.
5. Атомы какого элемента окисляются в реакции:
Pb(NO3) ® PbO + NO2 + O2?
1) свинца; 2) азота; 3) кислорода; 4) свинца и азота; 5) азота и кислорода.
6. Сколько молей азотной кислоты участвуют в качестве окислителя в реакции:
FeS + HNO3 ® Fe(NO3)2 + S + NO + H2O?
7. Какие из перечисленных ниже реакций относятся к ОВР?
а) Zn + H2SO4 (конц) ®ZnSO4 + SO2 + H2O
б) Zn(OH)2 + H2SO4 ® ZnSO4 + 2 H2O
в)NaOH + HCl ® NaCl + H2O
г) Mg + H2SO4 ® H2 + MgSO4
8. Окисление или восстановление происходит при переходах:
а) FeSO4 ® Fe2(SO4)3
б) Fe2O3 ® Fe
в) NH3 ® NO
г) Cl- ® ClO4-
д) IO4- ® I2
9. Рассчитайте степень окисления марганца в соединениях:
KMnO4; MnO2; K2MnO4
10. Увеличивается или уменьшается в ОВР степень окисления окислителя? Восстановителя? Привести пример из данной работы.
11. Можно ли назвать химическое разложение кальцита ОВР?
12. Какие свойства проявляют KMnO4, K2Cr2O7, K2CrO4, Na2SO3, KI: окислительные или восстановительные?
13. Что такое реакция диспропорционирования?
14. Подберите коэффициенты в следующих уравнениях методом электронно-ионного баланса:
а) HNO2 ® HNO3 + NO + H2O
б) KOH + Cl2 ® KClO3 + KCl
в) K2MnO4 ® KMnO4 + MnO2 + …
15. Приведите примеры соединений азота, хлора и марганца, которые могут проявлять только окислительные свойства; только восстановительные свойства. Напишите их формулы.
16. Подберите коэффициенты к следующим уравнениям методом электронно-ионного баланса:
а) PbO2 + NaNO2 + H2SO4 ® PbSO4 + NaNO3 + H2O
б) Bi + HNO3 ® Bi(NO3) + NO + H2O
в) Cr2(SO4)3 + Br2 + KOH ® K2CrO4 + KBr + K2SO4 + H2O
г) KClO3 + I2 + H2O ® HIO3 + KCl
17. Какую часть моля составляет эквивалент окислителя в реакции:
FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 ® Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
а) 1 моль; б) 1/3 моль; в) 1/7 моль; г) 1/4 моль; д) 1/5 моль.