Влияние среды на характер реакции

Реакции окисления – восстановления могут протекать в различных средах; в кислой (избыток ионов H⁺), в нейтральной (Н₂О), в щелочной (избыток ионов ОН^-). В зависимости от среды может изменяться характер протекания реакции между одними и теми же веществами. Среда влияет на изменение степеней окисления атомов. Так, например, ион MnO₄^ˉ (Mn⁷⁺) в кислой среде восстанавливается до Mn²⁺, в нейтральной – до MnO₂ (Mn⁴⁺), а в щелочной – до MnO (Mn⁶⁺). Схематически это выглядит так:

H⁺

Mn²⁺ – бесцветный р-р

Mn⁴⁺(MnO₂) – бурый осадок

Mn ⁶⁺(MnO ) – зеленый р-р

Mn⁷⁺(MnO₄)^ˉ

Н₂О

OH^‾

Экспериментальная часть

Опыт 1. Окисление сульфита натрия перманганатом калия в различных средах.

В три пробирки налейте по 1мл раствора перманганата калия КМпО₄. В одну из этих пробирок добавить 1 мл серной кислоты, в другую 1мл дистиллированной воды, в третью 1 мл раствора щелочи. Затем в каждую пробирку добавьте несколько кристалликов сухого сульфита натрия. Наблюдайте изменение цвета раствора перманганата калия в трех пробирках. Напишите уравнения реакций и электронные уравнения и уравняйте, укажите окислитель и восстановитель. Сделайте вывод о влиянии среды на реакцию.

Опыт 2. Окисление ионов йода нитритом натрия.

Налейте в пробирку 1 мл раствора иодида калия, добавьте 1 мл фосфорной кислоты и затем добавьте несколько кристалликов нитрита натрия NaNO₂ (Работать строго в вытяжном шкафу!). Наблюдайте появление осадка за счет образования свободного йода и выделение бурого газа (NO). Составьте уравнение реакции, электронные уравнения, уравняйте и укажите окислитель с восстановителем.

Опыт 3. Окисление нитрита натрия дихроматом калия.

В пробирку налейте раствор дихромата калия, добавьте такое же количество фосфорной кислоты. В эту же пробирку насыпьте немного нитрита натрия. Напишите уравнение реакции, электронные уравнения и уравняйте, укажите окислитель и восстановитель.

Контрольные вопросы

1) Какие реакции называются окислительно-восстановительными?

2) Какие вещества в реакциях являются окислителями, какие – восстановителями?

3) Охарактеризуйте типы окислительно-восстановительных процессов.

4) Какие вещества являются наиболее типичными окислителями или восстановителями?

5) Исходя из степени окисления хлора в соединениях НС1, НСlО₃, НС1О₄ определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

6) Какой процесс — окисление или восстановление происходит при следующих превращениях: Мn⁶⁺ →Мn²⁺; С1⁵⁺→С1^ˉ; N^3-→ N⁵⁺.

7) Напишите уравнения реакций восстановления перманганата калия в нейтральной, кислой и щелочной среде.

3 Лабораторная работа № 3. Комплексные соединения

Цель: Изучить строение свойства комплексных соединений и сделать вывод о возможности реального существования этих соединений.

Теоретическая часть

Комплексные соединения относятся к группе сложных веществ, в которых атомы и группы атомов соединяются посредством валентной и координационной связи, например, в соединении [Cu(NH₃)₄]SO₄ молекулы NH₃ связываются посредством координационной связи, а комплексный ион с анионом SО₄^2- за счет ионной связи. В водных растворах они распадаются не на те ионы, из которых состояли соли, а образуют при диссоциации новые более сложные комплексные ионы:

[Cu(NH₃)₄]SO₄ = [Cu(NH₃)₄]²⁺ + SO₄^2-

K₃[Fe(CN)₆] = 3K⁺ + [Fe(CN)₆]^3-

Согласно теории Вернера, в молекуле каждого комплексного соединения центральное место занимает атом или ион с характерным для него зарядом. Центральный атом или ион носит название комплексообразователя. С ним связаны находящиеся в непосредственной близости ионы или нейтральные группы атомов, называемые лигандами (адденды). Комплексообразователь вместе с лигандами образует при диссоциации комплексный ион. Количество лигандов, связанных с комплексообразователем, называется координационным числом. Ионы, не вошедшие во внутреннюю сферу, располагаются на более далеком расстоянии от комплексообразователя и образуют внешнюю сферу. Заряд комплексного иона определяется алгебраической суммой зарядов комплексообразователя и тех ионов или нейтральных групп, которые находятся во внутренней сфере.

Например, в комплексном соединении: К₃ [Fe (CN)₆ ]

Fe³⁺ – комплексообразователь,

CN^ˉ - лиганды,

3К⁺ - внешняя сфера,

6. - координационное число.

[ Fe(CN)₆]^3ˉ - комплексный ион (внутренняя сфера)

Различные комплексные ионы обладают различной устойчивостью. Комплексные ионы, обладающие высокой устойчивостью, далее не распадаются на ионы. Так, например, [PtCl₄]^2ˉ. Комплексные ионы, обладающие меньшей устойчивостью в растворе, частично диссоциируют. Согласно закону действия масс можно записать константу, которая носит название константы нестойкости комплекса:

К комплексным соединениям, обладающим малой устойчивостью комплексного иона, относятся двойные соли, которые диссоциируют с образованием всех тех ионов, которые находились в растворах простых солей, например:

KAl(SO₄)₂ = K⁺ + Al³⁺ + 2SO₄^2-

Экспериментальная часть

Опыт 1. Получение и исследование комплексного соединения сульфата тетраамминмеди (+2)

Налейте в две пробирки по 2 мл раствора сульфата меди и добавьте в одну несколько капель хлорида бария, а во вторую – внесите кусочек гранулированного олова. На присутствие каких ионов указывают данные реакции? Напишите уравнения реакций. Затем в пробирку налейте 2 мл сульфата меди и по каплям добавляйте 25% раствор аммиака (NH₄OH). Наблюдайте растворение выпавшего вначале осадка основного сульфата меди (CuOH)₂SO₄ и изменение цвета раствора при образовании комплексного соединения сульфата тетраамминмеди (+2). Полученный раствор разделите на две пробирки и проделайте те же опыты, которые были проделаны с раствором медного купороса. Выпадает ли осадок при добавлении хлорида бария? Выпадает ли медь на грануле олова? Напишите уравнения всех проделанных реакций. Есть ли различия в поведении сульфата меди и комплексной соли по отношению к каждому добавленному реактиву? Комплексное соединение диссоциирует на 2 иона. Напишите его координационную формулу и уравнение электролитической диссоциации.

Опыт 2. Анионные комплексы

В две пробирки поместите раздельно растворы солей цинка и хрома (+3) и в каждую из них добавляйте по каплям раствор щелочи. Наблюдайте в каждой пробирке вначале выпадение осадка, а затем его растворение в избытке щелочи. Напишите уравнения проделанных реакций, учитывая, что образуются растворимые гидроксокомплексы, содержащие ионы: , . Зная, что гидроксиды цинка и хрома растворяются также в кислотах, указать к какому типу оснований они относятся.

Опыт 3. Катионные комплексы. Получение и разрушение диаммина серебра

Добавьте в пробирку с несколькими каплями азотнокислого серебра раствор хлорида натрия. К образовавшемуся осадку добавьте 25% раствор аммиака. Происходит образование растворимой комплексной соли серебра . Составьте уравнения реакций образования осадка и его растворения. Полученный раствор сохраните для следующего опыта.

Разрушение диаммина серебра.

К раствору хлорида диамминсеребра, оставшегося от предыдущего опыта прибавьте азотную кислоту до кислой реакции (проверьте лакмусовой бумажкой). Выпадает белый осадок хлорида серебра. Составьте уравнение электролитической диссоциации комплексного иона и объясните роль кислоты.