20

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ГИМНАЗИЯ №1»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

на тему: «Окислительные свойства растворов перманганата калия»

по ____химии_____

Ученик 11-А класса Ермаков Яков

Руководитель: Деглина Татьяна Евгеньевна

г. Воскресенск 2014

Тема: Окислительные свойства

растворов перманганата калия.

Введение

Теоретическая часть

1. Перманганат калия, как химическое соединение (состав, класс, физические свойства, получение, применение в медицине и других сферах).

2. Что такое окислитель? Окислительные свойства растворов перманганата калия:

а) реакции с неорганическими веществами;

б) реакции с органическими веществами.

3. Методы электронного баланса и электронно-ионного баланса.

Практическая часть

Химический эксперимент. Взаимодействие растворов перманганата калия в различных средах с восстановителями.

Выводы

Введение

Я давно интересуюсь химией и хотел бы связать с этой наукой свою дальнейшую жизнь.

Химия очень актуальна в наше время. Еда, лекарства, различные материалы, предметы быта и многое другое - все это невозможно без такой науки как химия. В этом году мне предстоит сдача ЕГЭ по химии и, анализируя задания контрольно-измерительных материалов [14], я обратил внимание, что задание С1 содержит довольно часто уравнения окислительно-восстановительных реакций с использованием растворов перманганата калия в реакциях с неорганическими веществами. Кроме этого, в заданиях C3 используют ОВР с участием KMnO₄ и органических веществ. Не смотря на то, что перманганат калия («марганцовка») есть в каждой домашней аптечке и я с детства знаком с некоторыми аспектами его применения, в курсе общеобразовательной школы мы практически не изучаем это вещество. Мне захотелось узнать об этом соединении больше: во-первых, потому, что это позволит мне лучше подготовиться к экзамену, во-вторых, потому, что я хочу получить опыт учебного исследования, в-третьих, потому, что возможно работа, которую я хочу выполнить, будет полезна другим старшеклассникам, которые интересуются химией.

Поэтому выбор темы «Окислительные свойства растворов перманганата калия» имеет для меня личную актуальность и, надеюсь, будет полезным другим людям.

Объект исследования: перманганат калия.

Предмет исследования: окислительные свойства растворов перманганата калия.

Цель: изучить окислительные свойства растворов перманганата калия

Задачи:

1. Дать характеристику перманганату калия по плану: состав, класс, физические свойства, получение, применение.

2. Ответить на вопрос: что такое окислители? Что такое истинные растворы? Какие растворы перманганата калия используются в химической практике?

3. Изучить окислительные свойства перманганата калия в реакциях с неорганическими и органическими веществами.

4. Провести химический эксперимент, иллюстрирующий теоретические сведения о перманганате калия.

Для решения задач исследования мне нужно было ознакомиться с учебной и специализированной литературой по предмету работы, а так же с источниками информации в Интернет. Все источники информации указаны в конце работы.

Теоретическая часть

1. Перманганат калия как химическое соединение (состав, класс, физические свойства, получение, применение в медицине и других сферах).

Перманганат калия – KMnO₄. Темно-фиолетовые кристаллы, плотность 2,703 г/см³. Растворимость в воде – умеренная (6,36 г/100 г воды при 20° С, 12,5 г/100 г воды при 40° С, 25 г/100 г воды при 65° С), не гидролизуется, медленно разлагается в растворе:

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

(при хранении наблюдается образование осадка)

О-ль	Mn+7 + 3e = Mn+4 Mn+7 + 1e = Mn+6	4	1
В-ль	2O-2 - 4e = O20	4	1

Перманганат калия - сильный окислитель в растворе и при спекании. Концентрированные растворы перманганата калия окрашены в интенсивно-фиолетовый цвет, а разбавленные – в розовый.

Перманганаты известны для щелочных и щелочноземельных металлов, аммония, серебра и алюминия. Все они образуют фиолетово-черные кристаллы, растворимые в воде. Наиболее растворим среди них перманганат бария Ba(MnO₄)₂, а наименее растворим перманганат цезия CsMnO₄. [1,12]

В промышленности перманганат калия (марганцовку) получают электро­лизом концентрированного раствора гидроксида калия с марганцевым ано­дом. В процессе электролиза материал анода постепенно растворяется с образованием знакомого всем фиолетового раствора, содержащего перманганат-ионы. На катоде происходит выделение водорода. Схему элек­тролиза можно представить в виде уравнений реакций:

Mn + 8OH- -7e = MnO4- + 4H2O	(анод)	7	2
2H2O +2e = H2 + 2OH-	(катод)	2	7

Полное ионное уравнение процесса: 2Mn + 2OH^- + 6H₂O = 2MnO₄^- + 7H₂ Молекулярное уравнение процесса: 2Mn + 2KOH + 6H₂O = 2KMnO₄ + 7H₂ [9]

Умеренно растворимый в воде перманганат калия выделяется в виде осадка. Было бы заманчиво вместо привычной марганцовки производить перманганат натрия, ведь гидроксид натрия доступнее, чем гидроксид калия. Однако в этих условиях выделить NaMnO₄ невозможно: в отличие от перманганата калия, он прекрасно растворим в воде (при 20 °С его раство­римость составляет 144 г на 100 г воды).

Разбавленные растворы (около 0,1 %) перманганата калия нашли широчайшее применение в медицине как антисептическое средство, для полоскания горла, промывания ран, обработки ожогов. При соприкосновении с органическими веществами растворы выделяют атомарный кислород. Образующийся при восстановлении препарата оксид образует с белками комплексные соединения — альбуминаты (за счёт этого калия перманганат в малых концентрациях оказывает вяжущее, а в концентрирован-ных растворах — раздражающее, прижигающее и дубящее действие). Перманганат калия обладает также дезодорирующим эффектом. В качестве рвотного средства для приёма внутрь при отравлениях морфином, аконитином и некоторыми другими алкалоидами используют разбавленный (0,02-0,1%) раствор перманганата калия. Способность калия перманганата обезвреживать некоторые яды лежит в основе использования его растворов для промывания желудка при отравлениях неизвестным ядом и пищевых токсикоинфекциях.

Необходимо упомянуть и другие сферы применения перманганата калия:

• Щелочной раствор перманганата калия хорошо отмывает лабораторную посуду от жиров и других органических веществ.

• Растворы (концентрации примерно 3 г/л) широко применяются при тонировании фотографий.

• В пиротехнике применяют в качестве сильного окислителя.

• Применяют в качестве катализатора разложения перекиси водорода в космических жидкостно-ракетных двигателях.

• Водный раствор перманганата калия используется для травления дерева, в качестве морилки. [12]

• Водный раствор применяется также для выведения татуировок. Результат достигается посредством химического ожога, при котором отмирают ткани, в которых содержится красящее вещество. Данный метод немногим отличается от простого срезания кожи, обычно он менее эффективен и более неприятен, так как ожоги заживают намного дольше. Татуировка не удаляется полностью, на её месте остаются шрамы.