5. Лабораторная работа окислительно-восстановительных реакций

Опыт 1. Влияние среды на окислительные свойства KMnO₄ (рис. 30).

Рис. 30. Порядок проведения опыта: а – реакция в кислой среде; б – реакция в нейтральной среде; в – реакция в щелочной среде.

С помощью таблицы редокс-потенциалов доказать возможность протекания предложенных реакций. Подобрать коэффициенты электронным методом.

Опыт 2. Окислительно-восстановительные свойства с промежуточным значением окислительного числа (рис. 31).

Подобрать коэффициенты к обоим реакциям электронно-ионным методом. Объяснить двойственность свойств NaNO₂ на основе строения внешней электронной оболочки N³⁺.

Рис. 31. Порядок проведения опыта: а – пробирка с раствором K2Cr2O7 и б – пробирка с раствором KI.

Опыт 3. Установление возможности осуществления окислительно-востановительных реакций (рис. 32).

Упражнения полуреакций ОВП, В +0,77 +2,87 +1,37 +2,07 +0,55

Рис. 32. Порядок проведения опытов: пробирка с трехвалентным раствором железа.

Пользуясь таблицей окислительно-восстановительных потенциалов определить, может ли ион Fe³⁺ окислить ионы F-, Cl^-, Br^-, I^-. Составить уравнение возможной реакции.

Индивидуальные задания к самостоятельной работе

Вариант 1

1. Какая из приведенных ниже реакций будет протекать более интенсивно? Почему? Ответ дайте, не определяя значения ∆Е.

K₂S + KMnO₄ + H₂SO₄↔ MnSO₄ + S + K₂SO₄ + H₂O;

K₂S + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄↔ Cr₂(SO₄)₃ + S + K₂SO₄ + H₂O.

2. На основе ОВП соответствующих систем определите, какой процесс – прямой или обратный характерен для этих систем:

Сr³⁺ + ē ↔ Сr²⁺; Mn³⁺ + ē ↔ Mn²⁺.

Cделайте вывод об устойчивости окислительных чисел (+3, +2) для хрома и марганца.

3. Учитывая характер среды, закончите уравнения следующих реакций:

Al+K₂Cr₂O₇+H₂SO₄→Cr₂(SO₄)+K₂SO₄+H₂O+… ;

Al+KNO₃+KOH→NH₃+H₂O+… .

К уравнениям подберите коэффициенты.

4.Дайте полный анализ реакций:

MnO₂+KClO₃+KOH↔K₂MnO₄+KCl+H₂O;

Cr₂(SO₄)+ S+K₂SO₄+H₂O↔K₂Cr₂O₇+H₂S+H₂SO₄.

Для этого выпишите из ТОВП уравнения полуреакций, укажите направление реакций, подберите коэффициенты, сравните интенсивность.

5. Определите степень протекания реакции

FeCl₃+KJ→FeCl₂+J₂+KCl.

6. Дайте анализ реакций:

Cr+NaOH_{(водн. раств.)}→… ;

Au+HNO_3(конц.)→… ;

Au+KCN+O₂+H₂O→… .

Вариант 2

1. Сравните окислительные свойства иона Н⁺ в различных средах: кислой, нейтральной, щелочной.

2. На основе ОВП систем

Fe³⁺+ē ↔Fe²⁺; Co³⁺+ē ↔Co²⁺

определите, для железа и кобальта более устойчиво ОЧ +3.

3. Подберите коэффициенты для указанных реакций и определите, в какой среде наиболее глубоко протекает восстановление перманганата калия:

NaNO₂ + KMnO₄ + H₂SO₄→ NaNO₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O;

NaNO₂ + KMnO₄ + KOH↔K₂MnO₄+ NaNO₃ +H₂O;

4. Дайте полный анализ реакций:

SnCl₂+Br₂+2HCl↔SnCl₄+2HBr;

H₃PO₄+NO↔P+HNO₃+H₂O.

Для этого выпишите из ТОВП уравнения полуреакций, укажите направление реакций, подберите коэффициенты, сравните интенсивность.

5. Определите степень протекания реакции:

K₂Cr₂O₇+K₂S+H₂SO₄→Cr₂(SO₄)+ S + K₂SO₄ + H₂O.

6. Дайте анализ реакций:

Be + NaOH_{(водн. раств.)}→… ;

Pt + HNO_3(конц.)→… ;

Pt + HNO₃+HCl→… .

Вариант 3

1. Сравните силу окислителей MnO₂ и PbO₂ в кислой среде.

2. На основе ОВП систем

Ag²⁺+ē ↔Ag⁺; Cu²⁺+ē ↔Cu⁺.

Определите, для серебра и меди более устойчиво ОЧ +2.

3. Из таблицы окислительно-восстановительных потенциалов выберите для восстановителя K₂Cr₂O₇ до Сr³⁺ и K₂CrO₄ до Сr³⁺ подходящие восстановители. Какая потребуется среда в первом и во втором случаях? Ответ мотивируйте.

4. Дайте полный анализ реакций:

Cr(OH)₃↓+KClO+KOH↔K₂CrO₄+KCl+H₂O;

Na₂SO₃+KMnO₄ + H₂SO₄↔ MnSO₄+Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O.

Для этого выпишите из ТОВП уравнения полуреакций, укажите направление реакций, подберите коэффициенты, сравните интенсивность.

5.Определите степень протекания реакции:

HNO₃ + S→NO+H₂SO₄.

6. Дайте анализ реакций:

Zn+KOH_{(водн. раств.)}→… ;

Cu+H₂O→… ;

Cu+H₂O+NH₃+O₂→… .

Вариант 4

1. Какая из приведенных ниже реакций будет протекать более интенсивно? Почему? Ответ дайте, не определяя значения ∆Е.

Al + KMnO₄ + H₂SO₄→ Al₂(SO₄)₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O;

Zn + KMnO₄ + H₂SO₄→ ZnSO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O.

2. Определите, какой процесс – прямой или обратный – более характерен для систем:

Sn⁴⁺+2ē ↔Sn²⁺; Pb⁴⁺+2ē ↔Pb²⁺.

Сделайте вывод об устойчивости ОЧ +4, +2 для олова и свинца.

3. Учитывая характер среды, закончите уравнения следующих реакций:

KMnO₄ +Н₂О₂ +H₂SO₄→О₂+…;

KMnO₄+Н₂О₂+KOH→О₂+… .

4. Дайте полный анализ реакций:

Н₂S+KMnO₄+H₂SO₄↔ K₂SO₄+S+MnSO₄+H₂O;

PbSO₄+H₂O↔Pb+PbO₂+H₂SO₄.

Для этого выпишите из ТОВП уравнения полуреакций, укажите направление реакций, подберите коэффициенты, сравните интенсивность.

5. Дайте анализ реакций:

Pb+NaOH_{(водн. раств.)}→… ;

Sn+NaOH_{(водн. раств.)}→… ;

Ti+HNO₃+HCl→… .

6. Определите степень протекания реакции

PbO₂+HCl→Cl₂+PbCl₂+H₂O.

Вариант 5

1. Сравните восстановительную способность соединений HF, HCl, HBr, HJ. Ответ подтвердите значениями ОВП для систем Г₂+2ē ↔2Г^- (Г – галоген).

2. Из ТОВП выпишите уравнение полуреакции, на основе которой можно сравнить устойчивость ОЧ +3 и +5 для висмута. Сделайте соответствующие выводы.

3. Учитывая характер среды, закончите уравнения следующих реакций:

Zn+KNO₂+KOH→NH₃+H₂O+…;

Zn+KMnO₄ + H₂SO₄→ K₂SO₄+MnSO₄+H₂O+… .

4. Дайте полный анализ реакций:

H₃AsO₄+MnSO₄+K₂SO₄↔HAsO₂+KMnO₄+H₂SO₄;

KJ+PbO₂+H₂SO₄→J₂+K₂SO₄+PbSO₄+H₂O.

Для этого выпишите из ТОВП уравнения полуреакций, укажите направления реакций, подберите коэффициенты, сравните интенсивность.

5. Определите степень протекания реакции

HBr + H₂SO₄ → Br₂ + SO₂ + H₂O.

6. Дайте анализ реакций:

Be + NaOH_{(водн. раств.)} → … ;

Os + HNO₃ + HCI → … ;

Cu + Fe₂(SO₄)₃ → … .

Вариант 6

1. Какая из приведенных ниже реакций будет идти интенсивнее? Почему? Ответ дайте, не определяя значения ∆Е.

Н₂S + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄→ S + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O;

FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄→ Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O.

2. Какие свойства характерны для водорода с ОЧ – 1? Устойчиво ли это ОЧ? Ответ дайте на основе ТОВП.

3. Учитывая характер среды, закончите уравнения реакций:

Zn + KCIO₃ + KOH → KCI + H₂O + … ;

Zn + KCIO₃ + H₂SO₄→ KCI + H₂O + … .

4. Дайте полный анализ реакций:

КMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ ↔ MnSO₄ + O₂ + K₂SO₄ + H₂O;

Fe₂(SO₄)₃ + KCI + H₂O ↔ FeSO₄ + KCIO₃ + H₂SO₄.

Для этого выпишите из ТОВП уравнения полуреакций, укажите направления реакций, подберите коэффициенты, сравните интенсивность.

5. Определите степень протекания реакции

КMnO₄ + HCI → MnCI₂ + CI₂ + КСI + H₂O.

6. Дайте анализ реакций:

Ga + NaOH _{(водн. раст.)} → … ;

Ti + HNO₃ + HF → … ;

Cu + KCN + H₂O + O₂ → … .

Вариант 7

1. Какая из приведенных ниже реакций будет идти более интенсивно? Почему? Ответ дайте, не определяя значения ∆Е.

Co + 2HCI → CoCI₂ + H₂↑;

Cd + 2HCI → CdCI₂ + H₂↑.

2. Какое ОЧ более устойчиво для индия: +3 или +1? Ответ мотивируйте.

3. Можно ли в качестве среды использовать HCI вместо H₂SO₄ для реакции:

КMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄→ MnSO₄ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O?

Ответ мотивируйте.

4. Дайте полный анализ реакций:

Zn + KCIO₃ + KOH ↔ K₂ZnO₂ + KCI + H₂O ;

КMnO₄ + KNO₂ + KOH ↔ K₂MnO₄ + KNO₃ + H₂O.

Для этого выпишите из ТОВП уравнения полуреакций, укажите направления реакций, подберите коэффициенты, сравните интенсивность.

5. Определите степень протекания реакции

FeCI₃ + H₂S → FeCI₂ + S + HCI.

6. Дайте анализ реакций:

AI + NaOH_{(водн. раств.)} → … ;

Cu + HCI → … ;

Cu + HCI + O₂ → … .

Вариант 8

1. Можно ли по величине Е⁰ окислителей, не определяя ∆Е сравнить интенсивность прохождения реакций:

Zn + KCIO₃ + KOH ↔ KCI + K₂ZnO₂ + H₂O;

Zn + KCIO₃ + H₂SO₄↔ KCI + ZnSO₄ + H₂O?

Ответ мотивируйте.

2. Можно ли на основе ОВП системы

NiO₄^2- + 8H⁺ + 4ē ↔ Ni²⁺ + 4H₂O

Сделать вывод о том, что ОЧ +6 для никеля не характерно? Ответ мотивируйте.

3. Имеет ли значение, в какой последовательности следует сливать реактивы при проведении реакций:

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂O → MnO₂ + Na₂SO₄ + KOH;

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄→ MnSO₄ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O .

4. Дайте полный анализ реакций:

K₂Cr₂O₇ + HCI ↔ CI₂↑ + CrCI₃ + KCI + H₂O;

K₂MnO₄ + H₂O ↔ KMnO₄ + MnO₂↓ + KOH .

Для этого выпишите из ТОВП уравнения полуреакций, укажите направления реакций, подберите коэффициенты, сравните интенсивность.

5. Определите степень протекания реакции

FeCI₃ + SnCI₂ → FeCI₂ + SnCI₄.

6. Дайте анализ реакций:

Sn + NaOH_{(водн. раств.)} → … ;

Au + HNO₃ → … ;

Au + KCN + H₂O + O₂ → … .

Вариант 9

1. Сравните восстановительную активность соединений H₂O , H₂S, H₂Se, H₂Te. Ответ подтвердите значениями ОВП для систем:

Э + 2H⁺ + 2ē ↔ H₂Э,

где Э – халькоген ( O, S, Se, Te).

2. Из ТОВП выпишите уравнение полуреакции, позволяющие сравнить устойчивость ОЧ +3 и +6 для железа. Сделайте соответствующие выводы.

3. Учитывая характер среды, закончите уравнения реакций:

Ве + КClO₃ + KOH→ KCl + H₂O + … ;

Ве + К₂Cr₂O₇ + H₂SO₄→ Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O + … .

4. Дайте полный анализ реакций:

H₂S + HJO → S↓ + J₂↓ + H₂O;

Na₂CrO₄ + NaBr + H₂O → NaCrO₂ + Br₂ + NaOH.

Для этого выпишите из ТОВП уравнения полуреакций, укажите направления реакций, подберите коэффициенты, сравните интенсивность.

5. Определите степень протекания реакции

КMnO₄ + HJ → J₂↓+ MnJ₂ + KJ + H₂O.

6. Дайте анализ реакций:

Pb + NaOH_{(водн. раств.)} → … ;

Zr + HNO₃ + HF→ … ;

Rh + HNO₃ +HCl → … .

Вариант 10.

1. Какая из приведенных ниже реакций будет идти более интенсивно? Почему? Ответ дайте, не определяя значения ∆Е.

2Сr + 2NaOH + 2H₂O→ 2NaCrO₂ + 3H₂↑;

2Al + 2NaOH + 2H₂O→ 2NaAlO₂ + 3H₂↑.

2. На основе полуреакций

Н₃РО₄ + 2Н⁺ + 2ē ↔ Н₃РО₃ + Н₂О;

РО₄^3- + 2Н₂О + 2ē ↔ НРО₃^2- + 3ОН^-

Сравните устойчивость ОЧ +3 и +5 для фосфора.

3. Учитывая характер среды, закончите уравнения следующих реакций:

Cr + KJO₃ + H₂SO₄ → KJ + Н₂О + … .

Cr + KJO₃ + KOH → KJ + Н₂О + … .

4. Дайте полный анализ реакций:

NO + S + H₂O ↔ HNO₂ + Н₂S;

FeSO₄+K₂Cr₂O₇+Н₂SO₄↔ Fe₂(SO₄)₃ +K₂SO₄+Cr₂(SO₄)₃ +Н₂О.

Для этого выпишите из ТОВП уравнения полуреакций, укажите направления реакций, подберите коэффициенты, сравните интенсивность.

5. Определите степень протекания реакции

FeCl₃ + Cu → CuCl₂ + FeCl₂.

6. Дайте анализ реакций:

Mn + NaOH_{(водн. раств.)} → … ;

Pd + HNO₃ + HCI → … ;

Cu + NH₃ +H₂O + O₂ → … .

Вариант 11.

1. Сравните восстановительные свойства водорода в кислой и щелочной средах.

2. На основе полуреакций

ТiO²⁺ + 2H⁺ + ē ↔ Ti³⁺ + Н₂О Ti³⁺ + ē ↔ Ti²⁺

Сделайте выводы об устойчивости ОЧ +2, +3, +4 для титана.

3. В какой среде (кислой или щелочной) легче осуществить переход Cr⁶⁺→Cr³⁺ и обратный Cr³⁺→Cr⁶⁺? Ответ мотивируйте.

4. Дайте полный анализ реакций:

KNO₃+Al+KOH+ H₂O ↔ KAlO₂ + NH₄OH;

MnO₂+HCl↔MnCl₂+Cl₂+ Н₂О.

Для этого выпишите из ТОВП уравнения соответствующих полуреакций, укажите направления реакций, подберите коэффициенты, сравните интенсивность.

5. Определите степень протекания реакции

КMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄→ MnSO₄ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + Н₂О .

6. Дайте анализ реакций:

Ga + NaOH_{(водн. раств.)} → … ;

Cu + FeCl₃ → … ;

Ag + NaCN +H₂O + O₂ → … .

Вариант 12.

1. Сравните восстановительные свойства металлов второй главной подгруппы периодической системы.

2. На основе полуреакций

Mn³⁺ + ē ↔ Mn²⁺ Fe³⁺ + ē ↔ Fe²⁺

дайте окислительно-восстановительную характеристику соединений марганца и железа с ОЧ +2 и +3. Для какого металла менее характерно ОЧ +3? Ответ мотивируйте.

3. Учитывая характер среды, закончите уравнения реакций:

Ga + K₂Cr₂O₇ + Н₂SO₄ ↔ Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + Н₂О + …;

Ga +KBrO₃ + KOH → KBr + Н₂О + … .

4. Дайте полный анализ реакций:

FeSO₄ + НNO₃ + Н₂SO₄ ↔ Fe₂(SO₄)₃ + NO + Н₂О;

CuCl + SnCl₄ ↔ CuCl₂+ SnCl₂.

Для этого выпишите из ТОВП уравнения соответствующих полуреакций, укажите направления реакций, подберите коэффициенты, сравните интенсивность.

5. Определите степень протекания реакции

Fe₂(SO₄)₃ + Cu → FeSO₄ + СuSO₄.

6. Дайте анализ реакций:

Co + NaOH_{(водн. раств.)} → … ;

Ti + HNO₃ + HCl → … ;

Ag + HNO_{3 (конц)}→ … .

Вариант 13

1. Какая из приведенных ниже реакций будет идти более интенсивно? Почему? Ответ дайте, не определяя значения ∆Е.

KJ + KMnO₄ + H₂SO₄ → J₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O;

KCI + KMnO₄ + H₂SO₄ → CI₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O.

2. На основе полуреакций

NO₃^- + 3H⁺ +2ē↔HNO₂ + H₂O

NO₃^- + H₂O + 2ē↔ NO₂^- + 2OH^-

сравните устойчивость соединений азота с ОЧ +5 в кислой и щелочной среде.

3. Почему в качестве среды для окислительно-восстановительных реакций, как правило, используют серную кислоту, а не соляную или азотную? Ответ мотивируйте, используя ТОВП.

4. Дайте полный анализ реакций:

PbSO₄ + H₂O ↔ Pb + PbO₂ + Н₂SO₄;

H₂O₂ + K₂Cr₂O₇ + Н₂SO₄ ↔ Cr₂(SO₄)₃ + O₂ + K₂SO₄ + H₂O.

Для этого выпишем из ТОВП уравнения полуреакций, укажите направления реакций, подберите коэффициенты, сравните интенсивность.

5. Определите степень протекания реакции

FeBr₂ + Br₂ → 2 FeBr_3.

6. Дайте анализ реакций:

Be + NaOH_{(водн. раств.)} → … ;

Au + NaCN +H₂O + O₂ → … ;

Mg + HNO_{3 (разб.)} → … .