ОПЫТ 1. Восстановление перманганата калия в различных средах

Перманганат калия (KMnO₄) – один из самых распространенных окислителей. Он превращается в различные вещества в зависимости от рН раствора (см. приложение Б).

В 3 пробирки внести по 1-2 мл раствора перманганата калия KMnO₄.

За­тем в первую добавить 1 мл раствора серной кислоты H₂SO₄, во вторую – 1 мл воды, в третью – 1 мл раствора гидроксида натрия NaOH. В каждую пробирку внести сухую соль сульфита натрия Na₂SO₃ до изменения цвета раствора.

Отметить в лабораторном журнале наблюдаемые изменения.

Составить уравнения реакций между KMnO₄ и Na₂SO₃ в кислой, нейтраль­ной и щелочной средах по методу электронно-ионного баланса. Сделать заключение об окислительно-восста­новительной способности перманганата калия в различных средах.

ОПЫТ 2. Окислительные свойства дихромата калия

В пробирку внести 2-3 мл раствора K₂Cr₂O₇ и 1-2 мл раствора H₂SO₄. Затем добавить небольшое количество раствора KI.

Отметить изменение окраски полученного раствора. Чем оно обусловлено?

Записать и составить уравнение окислительно-восстановительной реак­ции, при помощи метода электронно-ионного баланса, используя схему (см. приложение Б):

Cr₂O₇^2– + H⁺ → 2Cr³⁺ + H₂O

ОПЫТ 3. Окислительно-восстановительная двойственность соединений элементов, находящихся в промежуточной степени окисления на примере нитрита натрия

Чтобы убедиться в окислительно-восстановительной двойственности нитрита натрия, для этого в одну пробирку поместить 1-2 мл раствора перманганата ка­лия, подкислить раствором серной кислоты и добавить раствор нитрита натрия до обесцвечивания раствора.

В другую пробирку внести 1-2 мл раствора иодида калия KI, подкислить раствором H₂SO₄ и добавить раствор NaNO₂ до изменения ок­раски.

Как объяснить наблюдаемые явления?

Написать соответствующие уравнения реакций, принимая во внимание, что при восстановлении нитрит-ионов выделяется азот, а при их окислении образуются нитрат-ионы. Расставить коэффициенты, используя метод электронно-ионного баланса, указав протекающие процессы.

В ка­ком случае нитрит-ионы проявляют восстановительные свойства, а в каком – окисли­тельные?

КЕЙС-Задания

1. При изготовлении печатных плат производят избирательное травление (окисление) пленки меди, нанесенной на полимер. Определите, можно ли использовать в качестве окислителя трихлорид железа, т. е. пойдет ли реакция: Cu + Fe³⁺ → Cu⁺ + Fe²⁺ при активностях ионов Fe³⁺ и Cu⁺, равных 1 моль/л и 298 К. Предложите другой окислитель для растворения меди (приложение Г).

2. Известно получение некоторых металлов путем восстановления с помощью CO или H₂. Подтвердите расчетом возможность реакции восстановления меди: CuO_(т) + H_2(г) ⇄ Cu_(т) + H₂O_(г) при стандартных состояниях веществ и 298 К (приложение Д). Рассчитайте массу восстановления меди, если объем затраченного водорода составляет 22,4 л (измерен при нормальных условиях).

3. Окислительно-восстановительная способность систем зависит от активности окисленной и восстановленной форм вещества, а также от рН раствора. Можно ли окислить ион Fe²⁺ до иона Fe³⁺ перманганат-ионом MnO₄^–, который при восстановлении в кислом растворе превращается в ион Mn²⁺ (состояния веществ – стандартные)? Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции и рассчитайте константу равновесия реакции при 298 К (приложение Г).

4. При помощи ОВР получают металлические покрытия на поверхностях изделий химическим способом (химическое никелирование, серебрение, меднение). Химическое меднение можно провести восстановлением соли меди, например CuCl₂ гидразином (N₂H₄), который окисляется до воды и азота. Напишите уравнение реакции, определите с помощью расчета для стандартных состояний веществ направление реакции при 298К (приложение Д). Укажите пути ускорения реакции. Какие экологические последствия возможны при протекании процесса? Можно ли предложить другой восстановитель для этой цели? Приведите уравнения реакции и рассчитайте стандартную энергию Гиббса этой реакции при 298К.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие реакции называют окислительно-восстановительными?

2. Что называется степенью окисления элемента?

3. Определить степень окисления элементов в соединениях: HNO₃, K₂SO₄, FeO, SO₂, Na₂CrO₄, HMnO₄, Br₂, Ca(OH)₂.

4. Какие вещества называются окислителями и восстановителями? Привести примеры типичных окислителей и восстановителей.

5. На каком принципе основаны методы электронного и электронно-ионного баланса составления уравнений окислительно-восстановительных реакций?

6. Каков порядок составления уравнений окислительно-восстановительных реакций?

7. В какой степени окисления (-2, +4 или +6) должна находиться сера в своем соединении, чтобы она могла диспропорционировать?

8. Какие окислительно-восстановительные реакции называются внутримолекулярными?

Дата добавления: 2015-12-01