ЛР БТС / 0501_ЛР3-отсчет_Конунников

2

Цель работы: изучение окислительно-восстановительных реакций и усвоение ионно-электронного метода уравнивания.

Основные теоретические положения

Окислительно-восстановительные реакции – это встречно-

параллельные химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ (или ионов веществ), реализующимся путём перераспределения электронов между атомом-

окислителем (акцептором) и атомом-восстановителем.

Степень окисления – это вспомогательная условная величина для записи процессов окисления, восстановления и окислительно-восстановительных

реакций.

Окислитель – это вещество, в состав которого входят атомы,

присоединяющие к себе во время химической реакции электроны. Например,

окислитель O2, полуреакцией которого будет O2 + 4e- → 2O2-.

Восстановитель – это частица (атом, ион или молекула) принимает один или несколько электронов. Например, восстановитель F, полуреакцией которого будет F2 + 2e- → 2F-.

Окисление – это процесс отдачи электронов с увеличением степени окисления.

Восстановление – это процесс присоединения электронов атомом вещества, при этом его степень окисления понижается.

4

Обработка результатов

Опыт 4.1.

Cr2(SO4)3 + 6NaOH 2Cr(OH)3 ↓+ 3Na2SO4

2Cr3+ +3SO42-+ 6Na+ + 6OH- 2Cr(OH)3 ↓ + 6Na+ +3SO42-

2Cr3+ + 6OH- 2Cr(OH)3 ↓ Cr3+ + 3OH- Cr(OH)3 ↓

Cr2(SO4)3 – сульфат хрома(III); NaOH – гидроксид натрия; Cr(OH)3 –

гидроксид хрома (III); Na2SO4 – сульфат натрия. Cr(OH)3 ↓ + NaOH NaCrO2 + 2H2O Cr(OH)3 ↓ + Na+ + OH- Na+ + CrO22- + 2H2O Cr(OH)3 ↓ + OH- CrO22- + 2H2O

Cr(OH)3 – гидроксид хрома (III); NaOH – гидроксид натрия; NaCrO2 –

хромат натрия (VI); H2O – вода.

NaCrO2 + NaOH + H2O2 Na2СrO4 +…

2CrO2- + 4OH- - 3e СrO4 2- + 2H2O -

3H2O2 + 2e 2OH-

2CrO2- + 8OH- + 3H2O2 2СrO4 2- + 4H2O + 6OH-, 2CrO2- + 2OH- + 3H2O2 2СrO4 2- + 4H2O 2NaCrO2 + 2NaOH + 3H2O2 2Na2СrO4 + 4H2O

NaCrO2 – хромат натрия (VI); NaOH – гидроксид натрия; H2O2 – пероксид водорода; H2O – вода.

Опыт 4.3.

KMnO4 +HCl + Na2SO3 MnCl2 + Na2SO4 +…. 2 MnO4- +8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O

5 SO32- + H2O - 2e SO42- + 2H+

2MnO4- + 16H+ + 5SO32- + 5H2O 2Mn2+ + 8H2O + 5SO42- +10H+ 2MnO4- + 6H+ + 5SO32- 2Mn2+ + 3H2O + 5SO42-

2KMnO4 +6HCl + 5Na2SO3 2MnCl2 + 5Na2SO4 + 3H2O +2KCl

5

KMnO4 – перманганат калия; HCl – соляная кислота; Na2SO3 – сульфит натрия; MnCl2 – хлорид марганца(II); Na2SO4 – сульфат натрия; H2O – вода; KCl

– хлорид калия.

KMnO4 + H2O + Na2SO3 MnO2↓ + Na2SO4 +….

2MnO4- + 2H2O +3e MnO2↓ + 4OH-

3SO32- + H2O -2e SO42- + 2H+

2MnO4- + 4H2O + 3SO32- + 3H2O 2MnO2↓ +3SO42-+ 8OH- + 6H+

2MnO4- + 7H2O + 3SO32- 2 MnO2↓ + 3SO42-+ 6H2O +2OH- 2 MnO4- + H2O + 3SO32- 2 MnO2↓ + 3SO42- +2OH- 2KMnO4 + H2O + 3Na2SO3 2MnO2↓ + 3Na2SO4 + 2KOH

KMnO4 – перманганат калия; H2O – вода; Na2SO3 – сульфит натрия; MnO2

– оксид марганца(IV); Na2SO4 – сульфат натрия; KOH – гидрооксид калия. KMnO4 + NaOH + Na2SO3 Na2MnO4+ K2MnO4+ Na2SO4 +….

2 MnO4 - + 1e MnO42-

1 SO32- + 2OH- - 2e SO42- + H2O

2MnO4- + SO32- + 2OH- 2MnO42- + SO42- + H2O 2MnO4- + SO32- + 2OH- MnO42- + MnO42-+ SO42- + H2O

2KMnO4 + 2NaOH + Na2SO3 Na2MnO4+ K2MnO4+ Na2SO4 + H2O

KMnO4 – перманганат калия; NaOH – гидроксид натрия; Na2SO3 –

сульфит натрия; Na2MnO4 – манганат натрия; K2MnO4 – манганат калия; Na2SO4

– сульфат натрия; H2O – вода.

Опыт 4.5.

MnSO4 + 2NaOH Mn(OH)2 ↓+ Na2SO4

Mn2+ + SO42- + 2Na++ 2OH- Mn(OH)2 ↓ + 2Na+ + SO42- Mn2+ + 2OH- Mn(OH)2 ↓

MnSO4 – сульфат марганца (II); NaOH – гидроксид натрия; Mn(OH)2 –

гидроксид марганца(II); Na2SO4 – сульфат натрия. Mn(OH)2 ↓+ H2O2 MnO2↓ + 2H- + 2OH-

1 Mn(OH)2 ↓ - 2e MnO2 + 2H- 1 H2O2 +2e 2OH-

6

Mn(OH)2 ↓ + H2O2 MnO2 + 2H- + 2OH-

Mn(OH)2 ↓+ H2O2 MnO2 + 2H2O

Mn(OH)2 – гидроксид марганца(II); H2O2 – пероксид водорода; MnO2 – оксид марганца(IV); H2O – вода.

2MnO4- + 16H+ + 5H2O2 2Mn2+ + 8H2O + 5O2 ↑+ 10H+ 2MnO4- + 6H+ + 5H2O2 2Mn2+ + 8H2O + 5O2 ↑

2KMnO4 +6HCl + 5H2O2 2MnCl2 + 5O2 ↑+8H2O + 2KCl

KMnO4 – перманганат калия; HCl – соляная кислота; H2O2 – пероксид водорода; MnCl2 – хлорид марганца(II); O2 – кислород.

Выводы: При действии кислот хромиты разрушаются, в избытке кислоты образуя соли. Степень окисления +3 для хрома наиболее устойчива, поэтому соединения хрома(III) могут быть восстановлены до хрома(II) лишь под действием сильных восстановителей. Что можно проследить в опыте 4.1.

Из резульатов опыта 4.3 следует, что окислительно-восстонавительная реакция пермагната калия и сульфата натрия:

1.В кислой среде (HCl) протекает с образованием иона Mn2+ и

характеризуется обесцвечиванием раствора;

2.В щелочной среде (NaOH) протекает с образованием манганата-иона и характеризуется окрашиванием раствора в зеленый цвет;

3.В нейтральной среде (H2O) протекает с образованием оксида марганца

(IV) и характеризуется выпадением осадка.

Окисления протекает с образованием сульфата натрия.

В молекулах пероксида водорода H2O2 атомы кислорода находятся в степени окисления –I. Это промежуточная и не самая устойчивая степень окисления атомов этого элемента, поэтому пероксид водорода проявляет и

7

окислительные, и восстановительные свойства, что можно наблюдать в опытах

4.1, 4.5 и 4.6.