Работа 5. Изучение реакций окисления-восстановления

Цель работы: проведение качественных опытов, раскрывающих окислительно-восстановительные свойства отдельных веществ; определение возможности протекания реакции в стандартных условиях по значению величин стандартных окислительно-восстановительных потенциалов.

Опыт 1. Сравнение химической активности железа и меди

Налейте в пробирку насыщенный раствор CuSO₄ и опустите в него железную стружку.

Напишите уравнение реакции, используя метод электронного баланса (МЭБ), укажите значение стандартных потенциалов и отметьте ваши наблюдения:

CuSO₄ + Fe =_______________________ ____

Наблюдения:_______________________

Рассчитайте ЭДС реакции и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания реакции________________________________ __

Вывод:____________________________ __

Опыт 2. Термическое разложение перманганата калия

Поместите в пробирку небольшое количество кристаллического перманганата калия. Нагрейте и докажите выделение кислорода с помощью тлеющей лучинки.

Напишите уравнение реакции, используя метод электронного баланса:

KMnO_4(тв) =_________________________ ______

Наблюдения:_________________________

Вывод:______________________________

(пояснение: определите тип окислительно-восстановительной реакции)

Опыт 3. Окислительные свойства нитратов

Поместите в пробирку небольшое количество стружки алюминия, добавьте концентрированный (30%) раствор щелочи и раствор нитрата натрия (или калия).

Напишите уравнение реакции, используя метод электронного баланса, укажите значения стандартных потенциалов и отметьте ваши наблюдения:

Al + KOH + KNO₃ + H₂O =_________ ____

Наблюдения:_______________________

Докажите выделение аммиака NH₃ с помощью фильтровальной бумаги, смоченной индикатором фенолфталеином:______________________________

Вывод:____________________________ ____

(сделайте вывод о том, какие свойства проявляет нитрат натрия (или калия); укажите тип ОВР)

Опыт 4. Окислительные свойства соединений хрома (VI)

К 1-2 мл раствора дихромата калия, подкисленного серной кислотой (1 мл), прилейте 1-2 мл раствора нитрита калия или натрия. Реакция идет медленно, поэтому чтобы реакция прошла, следует подождать 5-10 мин. Приступайте к следующему опыту, а через 10 минут отметьте изменения, которые произошли в этой пробирке.

Напишите уравнение ОВР, отметьте ваши наблюдения:

K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ + KNO₂ =_________ ____

Наблюдения:_________________________

Вывод:____________________________ ____

(сделайте вывод о том, какие свойства проявляют соединения хрома (VI), укажите тип ОВР и рассчитайте ЭДС)

Опыт 5. Окислительно-восстановительные свойства нитрит-иона

Налейте в одну пробирку раствор перманганата калия, а в другую – иодид калия, и в каждую добавьте разбавленной серной кислоты. Затем в каждую пробирку добавьте немного раствора нитрита калия или натрия. Напишите уравнения реакций, укажите значение стандартных потенциалов, отметьте ваши наблюдения, рассчитайте ЭДС реакций.

1. KMnO₄ + H₂SO₄ + KNO₂ =_______ ________________________________Наблюдения:____________________ЭДС реакции:____________________ ________________________________

2. KI + H₂SO₄ + KNO₂ =____________ ________________________________ Наблюдения:____________________ЭДС реакции:____________________ ________________________________

Вывод:__

(пояснение: охарактеризуйте окислительно-восстановительные свойства нитритов: в каком случае нитрит-ионы проявляют восстановительные свойства и в каком – окислительные свойства?)

Контрольные вопросы и упражнения

1. Определите тип окислительно-восстановительных реакций и расставьте коэффициенты методом электронного баланса:

а) NH₄NO₃ ^t N₂O + H₂O

б) PbS + HNO_3(конц) ^t PbSO₄ + NO₂ + H₂O

в) Hg(NO₃)₂ ^t Hg + NO₂ + O₂

г) KMnO₄ + HCl_(конц) Cl₂ + MnCl₂ + KCl + H₂O

2. Составьте уравнение реакции взаимодействия сульфата железа (II) с перманганатом калия в кислой среде. Используя электродные потенциалы соответствующих систем, рассчитайте ЭДС этого процесса.

3. Допишите уравнения реакций и расставьте коэффициенты, используя метод электронного баланса:

а) I₂ + H₂O₂ = HIO₃ + …

б) FeS + HNO_3(конц)= H₂SO₄ +NO₂ + …

в) KI + Fe₂(SO₄)₃ =

г) KMnO₄ + HBr =

4. Какой из окислителей является наиболее сильным: H₂SO_4(конц), K₂Cr₂O₇, Cl₂, KMnO₄? Ответ обоснуйте, используя значения окислительно-восстановительных потенциалов.

Таблица. Стандартные электродные потенциалы некоторых систем в водных растворах

Уравнение процесса	φ°, В
Хром Cr2+ + 2e– = Cr Cr3+ + 3e– = Cr Cr3+ + e– = Cr2+ CrO42– + 4H+ + 3e– = CrO2– + 2H2O Cr2O72– + 14H+ + 6e– = 2Cr3+ + 7H2O CrO42– + 8H+ + 3e– = Cr3+ + 4H2O	–0,913 –0,744 –0,407 0,945 1,333 1,477