МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Технологический институт
Федерального государственного образовательного учреждения
Высшего профессионального образования
«Южный федеральный университет»
ФАКУЛЬТЕТ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОГО И ГУМАНИТАРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Кафедра химии и экологии
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 2
на тему:
"Окислительно-восстановительные реакции"
Выполнил: студент группы Э-50
Ивонин Михаил
Шипулин Илья
Шумов Александр
Проверила:
Е. А. Марьева
Таганрог 2012 год
Оглавление
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 1
ФАКУЛЬТЕТ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОГО И ГУМАНИТАРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 1
Кафедра химии и экологии 1
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 2 1
Цель работы 3
Теоретическая часть 3
Опыт 1. Окислительные свойства йодата 5
Опыт 2. Окисление Sn+2 до Sn+4 5
Опыт 3. Окислительные свойства азотной кислоты 7
Опыт 4. Восстановительные свойства соляной кислоты 7
Опыт 5. Окислительные свойства перманганата калия в различных средах 8
Опыт 6. Окислительно-восстановительные свойства пероксида водорода 9
Опыт 7. Окислительно-восстановительные свойства соединений йода 10
Вывод о проделанной работе: 10
Цель работы
Изучение окислительно-восстановительной активности различных соединений. Определение содержания вещества в растворе с использованием окислительно-восстановительных реакций.
Теоретическая часть
Реакции, в результате которых происходит изменение степеней окисления элементов, участвующих в них, называют окислительно-восстановительными.
Степенью окисления называется относительный заряд атома элемента, измеряемый количеством частично или полностью отданных (принятых) электронов. Изменение степеней окисления в ходе окислительно-восстановительных реакций обусловлено полным или частичным переходом электронов от атома одного элемента к атомам другого элемента.
Вещества, атомы, ионы, которые принимают электроны и понижающие свою степень окисления, называются окислителями. Вещества, атомы, ионы, которые отдают электроны и повышающие свою степень окисления, называются восстановителями.
Процесс принятия электронов называется восстановлением, а процесс отдачи электронов – окислением.
Некоторые вещества имеют постоянные степени окисления во всех или в большинстве сложных веществ. Для таких элементов изменение степеней окисления нехарактерно. Поэтому свойства веществ обычно не зависят от присутствия этих элементов.
Элементы с переменной степенью окисления, как правило, легко ее изменяют. Свойства сложных веществ обусловлены в их составе элементов с переменной степенью окисления.
Если в состав вещества входит элемент с высшей степенью окисления, он может только понижать ее, т.е. участвовать в процессе восстановления. Данное вещество может выступать только в роли окислителя.
Если в состав вещества входит элемент с низшей степенью окисления, он может только повышать ее, т.е. участвовать в процессе окисления. Данное вещество может только отдавать электроны и выступать только в роли восстановителя.
Если в состав вещества входит элемент с промежуточной степенью окисления, он может как повышать, так и понижать ее, т.е. может участвовать и в процессе окисления, и в процессе восстановления, что зависит от второго участника.
Важнейшими окислителями являются:
простые вещества, образованные активными неметаллами, атомы которых имеют на внешнем уровне 7 или 6 электронов и обладает высоким сродством к электрону: F2, O2, O3, Cl2, Br2;
сложные вещества, молекулы которых содержат элементы в высшей степени окисления – перманганат калия KMnO4, хроматы и дихроматы (например, дихромат калия K2Cr2O7), азотная кислота HNO3 и ее соли – нитраты, концентрированная серная кислота H2SO4, оксид свинца (IV) PbO2, хлорная кислота HClO4 и ее соли – перхлораты и др.
Важнейшими восстановителями являются:
простые вещества, у которых атомы имеют на внешнем уровне от одного до трех электронов и обладают низкой энергией ионизации. Все металлы, но наиболее активными восстановителями являются щелочные и щелочно-земельные металлы, магний, алюминий, цинк, а также водород H2 (в подавляющем большинстве реакций проявляет восстановительную активность);
сложные вещества, молекулы которых содержат элементы в низшей степени окисления – метан CH4, силан SiH4, аммиак NH3, фосфин PH3, нитриды и фосфиды металлов (например, Na3N, Ca3P2), сероводород H2S и сульфиды металлов, галогеноводороды HI, HBr, HCl и галогениды металлов, гидриды металлов (например, NaH, CaH2) и др.
Окислители-восстановители:
простые вещества, атомы которых способны как принимать электроны от менее электроотрицательных атомов, так и отдавать электроны более электроотрицательным атомам – С, Si (восстановительная функция преобладает), S, P;
соединения, содержащие атомы элементов в промежуточной степени окисления – H2O2, HNO2, SO2, Na2SO3, NaNO2, CO.
Классификация окислительно-восстановительных реакций основывается на том, где расположены атомы окислителя и восстановителя, т.е. в состав каких молекул они входят. Все окислительно-восстановительные реакции подразделяются на три основных класса.
Реакции межмолекулярного окисления-восстановления. К реакциям данного типа относятся такие реакции, в которых элемент-окислитель и элемент-восстановитель входят в состав молекул разных веществ.
Pеакции внутримолекулярного окисления-восстановления. К реакциям данного типа относятся такие реакции, в которых элемент-окислитель и элемент-восстановитель входят в состав одной молекулы.
Реакции самоокисления-самовосстановления (peaкции диспропорционирования). К реакциям данного типа относятся такие реакции, в которых окислителем и восстановителем является один и тот же атом (ион).
Для нахождения стехиометрических коэффициентов окислительно-восстановительных реакций используют методы электронного или электронно-ионного баланса. В методе электронного баланса рассматривают полуреакции окисления и восстановления с участием атомов, находящихся в определенных степенях окисления. В методе электронно-ионного баланса (методе полуреакций) рассматривают переход электронов от одних атомов или ионов к другим с учетом характера среды. При составлении уравнений процессов окисления и восстановления вещества записывают в том виде, в котором они действительно находятся в растворе. Сильные электролиты записывают в виде ионов, слабые электролиты или нерастворимые вещества – молекулярной форме. Для уравнивания числа атомов водорода и кислорода используют молекулы H2O и ионы H+ (в кислой среде) или OH- (в щелочной среде). Метод полуреакций применим только к окислительно-восстановительным реакциям в растворах.