Лабораторная работа № 12 Окислительно-восстановительные реакции (овр)

Окислительно-восстановительными реакциями называют процессы, которые сопровождаются изменением степеней окисления атомов или ионов. Окислитель – вещество, атомы которого принимают электроны, восстановитель – вещество, атомы которого отдают электроны. Окисление – процесс отдачи электронов. Восстановление – процесс присоединения электронов.

Роль ОВР необычайно огромна. Благодаря ОВР протекают процессы: превращение химической энергии в электрическую, а также обратные, вызываемые протеканием электрического тока через растворы или расплавы электролитов (проводники второго рода); в гальванических, топливных элементах, аккумуляторах, гальванопластике и гальваностегии; при электрохимических методах обработки металлов (ЭХО); дыхания животных и человека; усвоения углекислого газа и выделения кислорода растениями; обмена веществ и ряд других биологических процессов; горения топлива; получения и рафинирования металлов; синтеза важнейших химических продуктов; коррозии металлов и др.

Цель работы

1. Приобрести навык составления окислительно-восстановительных реакций, используя метод электронного баланса.

2. Сформировать четкое представление о процессах окисления и восстановления, об окислителе и восстановителе.

Опыт 1. Окислительные свойства перманганата калия KMnO₄

Перманганат калия KMnO₄ (ион MnO^–₄) является сильным окислителем, окисляя другие вещества, он восстанавливается (таблица 12.1):

Таблица 12.1

	Соединение	Степень окисления	Среда	Продукты восстановления
				Степень оки-сления	Соедине-ние
1	KMnO4	Mn+7	Кислая	Mn+2	Mn+2A- (бесцв.)
2	KMnO4	Mn+7	Щелочная	Mn+6	K2MnO4 (зел. цв.)
3	KMnO4	Mn+7	Нейтраль-ная	Mn+4	MnO2 (бур. цв.)

Выполнение опыта

В три пробирки налить 3 – 4 см³ 0,5н. раствора перманганата калия KMnO₄.

В одну пробирку добавить 2 – 3 см³ 2н. раствора серной кислоты Н₂SO₄, во вторую – такое же количество 2н. раствора гидроксида калия KOH, в третью – столько же воды. Затем в каждую пробирку добавить по несколько кристалликов сульфита натрия Na₂SO₃.

Наблюдения и выводы

Через несколько секунд отметить изменения, произошедшие в каждой пробирке.

1. Написать молекулярные реакции, используя данные таблицы.

2. Для каждой реакции составить электронные уравнения (метод электронного баланса) и расставить коэффициенты в уравнениях реакций.

3. Указать: окислитель и восстановитель, процесс окисления и восстановления.

Опыт 2. Окислительно-восстановительные свойства азотистой кислоты и ее солей

Ряд химических веществ, в зависимости от того, с чем они реагируют, проявляют либо окислительные, либо восстановительные свойства. Таким веществом является азотистая кислота HNO₂ и ее соли, например, NaNO₂ – нитрит натрия.

Выполнение опыта

В первую пробирку налить 10 – 20 капель 0,1н. раствора нитрита натрия, подкислить его 0,2н. раствором серной кислоты - H₂SO₄ (2 –3 капли) и добавить 5 – 6 капель 0,1н. раствора иодида калия - KI. Во вторую пробирку налить 5 – 6 капель перманганата калия - KМnO₄, подкислить его 0,2н. раствором серной кислоты (2 – 3 капли) и добавить 10 – 20 капель 0,1н. раствора нитрита натрия.

Наблюдения и выводы

В первой пробирке наблюдать выделение свободного йода (окраска).

1. Написать уравнение реакции в молекулярной форме, учитывая, что восстановление нитрита натрия происходит до NO.

2. Расставить коэффициенты методом электронного баланса, составив электронные уравнения.

3. Сделать вывод: окислителем или восстановителем является нитрит натрия?

Во второй пробирке наблюдать обесцвечивание перманганата калия (см. таблицу 12.1).

4. Написать молекулярное уравнение ОВР.

5. Составить электронные уравнения (метод электронного баланса).

6. Расставить коэффициенты в уравнении реакции.

7.Сделать вывод: окислителем или восстановителем является нитрит натрия?

8. Почему нитрит натрия способен быть окислителем и восстановителем?

Опыт 3. Окислительные свойства бихромата калия

Бихромат калия - K₂Cr₂O₇ является сильным окислителем. В соединении с серной кислотой он носит название хромовой смеси. В кислой среде хром (VI) восстанавливается до катионов Cr³⁺.

Выполнение опыта

В пробирку налить 5 – 6 капель 0,5н. раствора бихромата калия, подкислить его 0,2н. раствором серной кислоты (2 – 3 капли) и добавить 10 – 20 капель 0,1н. раствора нитрита натрия. Полученную смесь слабо нагреть (соблюдать правила предосторожности).

Наблюдения и выводы

Наблюдать изменение окраски раствора. Чем это объясняется?

1. Написать уравнение реакции в молекулярном виде.

2. Составить электронные уравнения (метод электронного баланса).

3. Расставить коэффициенты в молекулярном уравнении реакции.

4. Указать: окислитель и восстановитель, процесс окисления и восстановления.