Окислительно-восстановительные реакции

Лабораторная работа № 6.

Цель работы: Изучить окислительно-восстановительных свойств веществ. Познакомиться с наиболее распространенными окислителями и восстановителями, с продуктами их взаимодействия между собой и научиться составлять окислительно-восстановительные реакции.

Теория: Окислительно-восстановительные процессы. Важнейшие окислители и восстановители. Составление уравнений реакций методом электронного баланса. Направление окислительно-восстановительных реакций.

Оборудование и реактивы

Мерные стаканы 25 мл, пипетки на 1 мл, пробирки, пробиркодержатель, спиртовка, спички, стеклянные палочки, штатив, фильтровальная бумага.

Бромид калия KBr (к), иодид калия KI (к), дихромат аммония (NH₄)₂Cr₂O₇ (к), сульфит натрия Na₂SO₃ (к), цинк (гранулы), дистиллированная вода;

Растворы: азотная кислота HNO₃ (1 М и конц.), соляная кислота HCl (конц.), серная кислота H₂­SO₄ (2 М и конц.), гидроксид калия KOH (конц.), гидроксид натрия NaOH (0,1 М), аммиак NH₃ (2 М), нитрат серебра AgNO₃ (0,1 М), сульфат меди CuSO₄ (0,1 М), пероксид водорода H₂O₂ (0,1 М), дихромат калия K₂Cr₂O₇ (0,05 М), иодид калия KI (0,1 М), перманганат калия KMnO₄ (0,05 М), сульфит натрия Na₂SO₃ (0,1 М), хлорид железа (III) FeCl₃ (1 М).

Эксперимент: выполните задания, составьте уравнения реакций, назовите вещества, запишите наблюдения и вывод.

Опыт 1.Окислительные свойства перманганата калия

В три пробирки с разб. раствором КМnО₄ (1–2 мл) отдельно прилейте по 3–4 капли соответственно разб. H₂SO₄, воду, конц. раствор КОН. Отметьте окраску растворов. Затем в каждую из пробирок прилейте по 1 мл раствора сульфита натрия Na₂SO₃.

Рассчитайте э.д.с. реакций и поясните окислительную способность КМnО₄ в разных средах.

Опыт 2.Окислительные свойства дихромата калия

К 1 мл раствора К₂Сr₂О₇ добавьте 1 мл разб. H₂SO₄ и 1 мл раствора сульфита натрия Na₂SO₃.

Опыт 3.Восстановительные свойства галогенидов

Сравните восстановительную способность ионов Вr^– и I^– по значениям стандартных окислительно-восстановительных потенциалов.

В две пробирки (тяга!) поместите по несколько кристаллов КВr и KI, добавьте несколько капель конц. H₂SO₄. Наблюдайте изменения окраски растворов и запах выделяющихся газов (сернистого газа и сероводорода).

Опыт 4.Окислительные свойства ионов железа (III)

К 1–2 мл раствора KI, подкисленного разб. H₂SO₄ добавьте 3–4 капли раствора FeCl₃.

Опыт 5.Окислительные свойства азотной кислоты

5.1. В пробирку внесите гранулу цинка и налейте 1–2 мл разб. HNO₃. В течение нескольких минут взбалтывайте содержимое пробирки, затем слейте жидкость в другую пробирку и докажите наличие ионов аммония NH₄⁺ раствором щелочи при нагревании.

5.2. Приготовьте «царскую водку» (тяга!), для этого налейте в пробирку 3–4 капли конц. HNO₃ и добавьте тройной объем конц. HCl. Смесь слегка нагрейте. К отверстию пробирки поднесите полоску фильтровальной бумаги, смоченной раствором KI.

Опыт 6.Восстановительные свойства пероксида водорода

К 1–2 мл раствора H₂O₂, подкисленного разб. H₂SO₄ прилейте 1 мл раствора KMnO₄. Объясните образования газа ______ и изменение окраски раствора.

Опыт 7.Реакция диспропорционирования

В две пробирки поместите около 0,5 г Na₂SO₃. Одну пробирку оставьте в качестве контрольной, а вторую закрепите наклонно в штативе и нагревайте 5–6 мин. Когда пробирка остынет, содержимое обеих пробирок растворите в воде и добавьте к каждому раствору по 2–3 капли раствора СuSO₄. Объясните образование черного осадка CuS. Какое еще вещество, кроме сульфида натрия, образовалось при разложении Na₂SO₃ и как его обнаружить?

Опыт 8.Термическое разложение дихромата (VI) аммония

В сухую пробирку (тяга!) насыпьте немного кристаллов (NH₄)₂Cr₂O₇. Пробирку закрепите на штативе наклонно. Нагрейте осторожно верхний слой соли до начала реакции и затем прекратите нагревание. Объясните «вулканообразное» протекание реакции.

Контрольные вопросы к допуску на лабораторную работу:

1. Что такое степень окисления (устно и письменно)?
2. Дайте определение окислительно-восстановительным реакциям (устно и письменно).
3. Что такое окислитель и восстановитель (устно и письменно)?
4. Что такое процесс окисления и восстановления (устно и письменно)?
5. Какие существуют методы для составления окислительно-восстановительных реакций (устно и письменно)?
6. В чем суть метода электронного баланса (устно и письменно)?
7. Перечислите типичные окислители и восстановители (устно и письменно).
8. Уметь составлять окислительно-восстановительные уравнения методом электронного баланса (устно и письменно).

Контрольные задания к защите лабораторной работы:

Пример. Расставить коэффициенты в уравнении: KMnO₄ + HCl → Cl₂ + КCl + MnCl₂ + H₂O

Решение

а) K⁺¹Mn⁺⁷O₄^–2 + H⁺¹Cl^–1 → Cl₂⁰ + К⁺¹Cl^–1 + Mn⁺²Cl₂^–1 + H₂⁺¹O^–2

б) Mn⁺⁷ + 5ē → Mn⁺² | 5 | 2 (окислитель / восстановление)

2Cl^–1 – 2ē → Cl₂⁰ | 2 | 5 (восстановитель / окисление)

в) 2KMnO₄ + HCl → 5Cl₂ + КCl + 2MnCl₂ + H₂O

г) 2KMnO₄ + 16HCl → 5Cl₂ + 2КCl + 2MnCl₂ + 8H₂O

1. Определить окислитель и восстановитель, расставить коэффициенты методом электронного баланса:

а) С + О₂ → СО₂ б) Fe + O₂ → FeO

в) FeO + CO → Fe + CO₂ г) Fe₂O₃ + C → FeO + CO₂

2. (см. задание № 1):

а) NaNO₃→ NaNO₂ + O₂ б) AgNO₃→ Ag + NO₂ + O₂

в) KMnO₄→ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Ответы на контрольные задания и вопросы:

Отчет по экспериментальной части лабораторный работы №6

номер и название опыта	реагенты (формулы)	ход работы (результаты наблюдений, гипотеза)	уравнения реакции (расчеты,рисунки,проверка гипотезы)	выводы (алгоритм протекания реакции)
номер и название опыта	реагенты (формулы)	ход работы (результаты наблюдений, гипотеза)	уравнения реакции (расчеты,рисунки,проверка гипотезы)	выводы (алгоритм протекания реакции)