Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая и неорганическая химия. Часть 2. Лабораторный практикум с использованием микрохимического оборудования по дисциплине «Общая и неорганическая хим
.pdf
4. Опустите в пробирку индикаторную бумагу. Как изменится ее
окраска?
Часть 3. Окисление оксоманганатом (VII) калия пероксида
водорода.
Подготовка к работе.
Оборудование. Поддон, 2 тонкие пипетки.
Реактивы. Раствор оксоманганата (VII) калия KMnO4, 10%-ный
раствор пероксида водорода Н2О2, раствор серной кислоты 1М H2SO4
Порядок работы.
1. В ячейку С12 внесите пипеткой 3-5 капель раствора
оксоманганата (VII) калия.
2. Подкислите раствор оксоманганата (VII) калия 1 каплей серной
кислоты.
3. Внесите пипеткой 3-5 капель раствора пероксида водорода.
. Отметьте обесцвечивание раствора.
4
5. По окончании всех опытов тщательно промойте поддон.
Вопросы.
В.1 Напишите уравнения реакций, протекающих в ячейках А12,
А11, А10.
В.2 Как изменяется окраска растворов в указанных ячейках после
окончания реакции?
В.3 Какова роль растворов кислоты, щелочи и воды в данных
окислительно-восстановительных реакциях?
В.4 Как влияет различная среда на поведение оксоманганат (VII)-
иона в растворах?
В.5 Как изменяется окраска раствора в ячейке В12?
В.6 Напишите уравнение реакции окисления сульфата марганца
оксоманганатом (VII) калия с участием воды, с образованием
сульфата калия, диоксида марганца и серной кислоты.
В.7 Наличие каких ионов определяется с помощью индикаторной
бумаги в растворе ячейки В12? Какова среда полученного раствора?
В.8 Опишите реакцию, протекающую между подкисленным
раствором оксоманганата (VII) калия и пероксидом водорода в ячейке
С12, с выделением воды, кислорода и сульфатов.
101
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №17(В)
НАЗВАНИЕ: «ПРИМЕНЕНИЕ ДИОКСИДА МАРГАНЦА В
КАЧЕСТВЕ КАТАЛИЗАТОРА РЕАКЦИИ СИНТЕЗА КИСЛОРОДА»
Подготовка к работе.
Оборудование. Поддон, микрошпатель, шприц, крышка,
силиконовая трубка (4см х 4мм), стеклянная трубочка для сгорания,
спиртовая микрогорелка, спички, деревянная зубочистка.
Реактивы. Порошок диоксида марганца MnO2,
свежеприготовленный 10% раствор пероксида водорода Н2О2,
этиловый спирт С2Н5ОН для микрогорелки.
Порядок работы.
. Внесите 1 микрошпатель порошка диоксида марганца в одну из
1
больших ячеек поддона.
2. Плотно закройте ячейку крышкой.
3. Прикрепите силиконовую трубку к отверстию на крышке 1,
таким образом, чтобы трубка наклонялась в противоположную
сторону от шприца.
4. Присоедините свободный конец силиконовой трубки к
стеклянной трубочке, как показано на рисунке.
5. Наполните шприц 0,5 мл свежеприготовленным 10% раствором
пероксида водорода.
102
Внимание! Если раствор пероксида водорода не будет
свежеприготовленным, то скорость получения газа будет очень
низкой.
6. Прикрепите шприц к крышке ячейки с диоксидом марганца, но
пероксид водорода пока не приливайте.
7. Зажгите спиртовую микрогорелку и максимально удалите ее от
поддона.
8. Поместите деревянную зубочистку в пламя микрогорелки и
держите до тех пор, пока он не загорится.
9. Когда у зубочистки начнет гореть 1–2 см, медленно добавьте
пероксид водорода в ячейку с диоксидом марганца.
10. Когда кончик зубочистки покраснеет, затушите пламя.
11. Держите тлеющий кончик зубочистки прямо над открытым
концом стеклянной трубки, и внимательно наблюдайте за
происходящим.
Внимание! Если кончик зубочистки не тлеет или уже сгорел, он не
вспыхнет от газа, выходящего из стеклянной трубки. Нужно быстро
поджечь зубочистку в пламени микрогорелки еще раз и подождать
пока она снова покраснеет.
12. Когда тлеющая зубочистка вспыхнет от газа, выходящего из
трубки, дайте ей немного погореть. Затушите огонь и снова подержите
тлеющий кончик у открытого конца стеклянной трубки.
Затушите пламя микрогорелки, и тщательно вымойте все
оборудование.
103
Вопросы.
В.1 Опишите, что Вы наблюдаете, когда держите тлеющую
зубочистку над открытым концом стеклянной трубки.
В.2 Укажите, какой вывод можно сделать из наблюдения за
тлеющей зубочисткой.
В.3 Напишите, что происходит в ячейке с пероксидом водорода.
В.4 Какой вывод можно сделать из наблюдений над процессами,
происходящими в ячейке?
В.5 Напишите уравнение химической реакции, протекающей в
ячейке.
В.6 Какова роль диоксида марганца в эксперименте?
В.7 Предложите альтернативный метод (с использованием набора)
сбора газа, получившегося при разложении пероксида водорода.
В.8 Кислород обычно хранят в больших баллонах, чтобы
использовать, например, в лабораториях и больницах. Как Вы
думаете, почему на этих баллонах есть предупреждение «Не курить».
Примеры решения задач.
. В каких из указанных ниже веществ марганец может
1
проявлять только восстановительные свойства или только
окислительные свойства, или те и другие: KMnO4, MnO2, Mn2O7,
Mn, K2MnO4, MnO.
Решение:
Определяем степени окисления марганца в каждом соединении:
+7 +4 +7 0 +6 +2
KMnO4, MnO2, Mn2O7, Mn, K2MnO4, MnO.
Высшая степень окисления, характерная для марганца, +7
наблюдается в соединениях KMnO4 и Mn2O7. Следовательно, марганец
в этих веществах может являться только окислителем, т.е. понижать
степень окисления.
Низшая степень окисления марганца 0 в простом веществе.
Следовательно, металлический марганец может быть только
восстановителем, повышая свою степень окисления.
В остальных соединениях MnO2, K2MnO4, MnO марганец, в
зависимости от действующих на него реагентов, может проявлять
свойства, как восстановителя, так и окислителя, например:
+2 +4
2MnO + О2 = 2MnO2 восстановитель
104
+2 0
3MnO + 2Al = Al2O3 + 3Mn окислитель
2. Методом электронно-ионного баланса подберите
коэффициенты в схеме реакции:
KMnO4 + КOH + Na2SO
= K2MnO4 + Na2SO4 + H2O
3
Напишите итоговое уравнение в сокращенной ионной форме.
Решение:
Определяем окислитель и восстановитель, предварительно
расставив степени окисления элементов:
+7 +4 +6 +6
KMnO4 + КOH + Na2SO
= K2MnO4 + Na2SO4 + H2O
3
Na2SO3 – является восстановителем, повышает степень окисления,
KMnO4 – является окислителем, понижает степень окисления.
Составляем уравнения полуреакций с участием соединений, чьи
ионы меняют степени окисления. При этом элемент, меняющий
степень окисления, записываем обязательно в составе иона. Переход
электронов должен подчиняться условию, что если один элемент
принимает электрон, то второй его отдает, чтобы составить
электронный баланс. В случае, когда слева в полуреакции не хватает
атомов кислорода, их можно уравновесить, дописав необходимое
количество гидроксид-ионов, а справа в данной полуреакции нужно
дописать требуемое количество молекул воды.
+7 +6
(MnO4)- + 1ē = (MnO4)
+4 +6
(SO3)
2(MnO4)- + (SO3)
2-
+ 2OН- – 2ē = (SO4)2- + H2O 1 восстановитель
2-
+ 2OН- = 2(MnO4)
2-
2 окислитель
2- +
(SO4)2- + H2O
Записываем уравнение в сокращенной ионной форме.
Затем полученные коэффициенты подставляем в исходное
молекулярное уравнение:
2KMnO4 + 2КOH + Na2SO
= 2K2MnO4 + Na2SO4 + H2O
3
3. Составьте уравнение окислительно-восстановительной
реакции, используя метод полуреакций (метод электронноионного баланса):
MnO
+ KClO3 + KOH = K2MnO4 + KCl + H2O
2
Решение:
Оксид марганца (IV) переходит в манганат-ионы:
105
MnO2 = (MnO4)
2-
Для такого перехода необходим кислород количеством вещества 2
моль, которые могут быть взяты от гидроксид-ионов (4 моль). При
этом образуется также вода (2 моль):
MnO
+ 4ОН- = (MnO4)2- + 2Н2О
2
Учитывая число зарядов ионов, получаем:
MnO
+ 4ОН- – 2ē = (MnO4)2- + 2Н2О
2
MnO2 в данной реакции служит восстановителем.
Окислитель – хлорат-ионы (ClO3)- переходит в хлорид-ионы Cl-.
Атомный кислород при этом связывается с молекулами воды, образуя
гидроксид-ионы:
(ClO3)- + 3Н2О = Cl
Учитывая число зарядов ионов, получаем:
(ClO
)- + 3Н2О + 6ē = Cl
3
-
+ 6ОН
-
-
+ 6ОН
-
Составляем уравнение реакции в сокращенной ионной форме:
+4 +6
MnO2 + 4ОН- – 2ē = (MnO4)2- + 2Н2О 3 восстановитель
+5 -1
(ClO3)- + 3Н2О + 6ē = Cl
3MnO2+12ОН- – 6ē +(ClO3)-+3Н2О +6ē = 3(MnO4)2- + 6Н2О + Cl
После сокращения:
3MnO2 +6ОН- +(ClO3)- = 3(MnO4)2- + 3Н2О + Cl
-
+ 6ОН
-
1 окислитель
-
-
+ 6ОН
Составляем уравнение реакции в молекулярной форме:
3MnO2 + KClO3 + 6KOH = 3K2MnO4 + KCl + 3H2O
Задачи.
1. Определите степень окисления марганца в соединениях:
1) MnO
2) K
3) HМnO
4) MnCl
2
MnO3
2
2
4
5) MnO
6) [Mn(CN)
7) Mn(NO
8) Na
2
3)2
MnO4
]-2
4
2. Сумма коэффициентов перед продуктами в окислительно-
восстановительной реакции равна:
-
106
SO2+KMnO4+H2SO4 →
3. Последовательность увеличения основных свойств оксидов:
1) MnO
2) MnO
3) MnO
4) MnO
4. В цепочке превращений:
KOH
MnCl
2
Х
3
2
7
HNO
1
3 Х2
t0 X3
конечным веществом X3 является…
1) KMnO
2) Mn(OH)
3) MnO
4) K2MnO
5. Выберите продукты реакции: NaI + NaMnO
1) MnO
2) Na
3) H
2SO4
O
2
4
2
2
4
+ H2SO4 →
4
2
4) HI
5) H
6) I
7) MnSO
S
2
2
4
6. Неассоциированными (сильными) электролитами в
разбавленных растворах являются:
1) марганцовая кислота;
2) сульфат магния;
3) фтороводородная кислота;
4) нитрат марганца;
5) метанол;
6) фруктоза.
7. В каких случаях между парами веществ могут происходить
окислительно-восстановительные реакции?
) NH
1
2) HNO
3) H
4) H
+ KMnO4
3
+ HI
2
S+Cl2
2
O+Cl2
2
107
8. Какие из приведенных являются окислительно-
восстановительными, а какие реакциями разложения?
1) (NH4)2Cr2O7 → Cr2O3+4H2O+N2
2) Cl2+H2O → HCl+HClO
3) FeSO4+KMnO4+H2SO4 → MnSO4+Fe2(SO4)3+K2SO4+H2O
4) 2HgO → 2Hg+O2
9. Какие из веществ можно отнести к типичным восстановителям?
1) H
2) H
O, HCl, SO3
2
S, NH3, C
2
(кокс.)
3) Na, Mn, Ca
4) MnO
10. Какие из указанных ниже частиц могут окисляться в кислой
среде ионом Cr2O
, CO2, SiO2
2
2-
в стандартных условиях:
7
1) Cu
2) Fe
3) Fe
4) Mn
5) Cl
6) MnO
2+
2+
2
-
4
11. Суммарное спиновое число в основном состоянии атома рения
равно___.
12. Коэффициент перед молекулой восстановителя в уравнении
реакции равен:
KMnO4+Na2SO3+H2SO4 → MnSO
+ Na2SO
4
+ K2SO
4
+ H2O
4
1) 2
2) 3
3) 1
4) 5
13. Укажите рН раствора MnSO
:
4
1) рН=7
2) рН<7
3) рН>7
14. Выберите продукты реакции: KMnO
1) K
MnO4
2
4
t
2) MnO
3) H
O
2
108
4) H
5) O
6) MnO
2
2
2
15. Сумма коэффициентов перед продуктами в окислительно-
восстановительной реакции равна:
KMnO4 + H2SO
+ KI = I2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
4
1) 41
2) 42
3) 40
4) 39
5) 44
6) 38
16. Коэффициент перед окислителем в реакции равен___:
KMnO
+ FeSO
4
+ H2SO
4
→
4
17. Число неспаренных электронов в Mn (IV) равно:
1) 2
2) 3
3) 1
4) 5
18. Нормальность 0,1М раствора оксоманганата (VII) калия равна:
-
MnO
+8H++5e=Mn+2+4H2O
4
19. Определите объем хлора, выделяющегося при взаимодействии
0,2 моль MnO2 c избытком соляной кислоты.
20. Определите массу осадка MnCO
, образующегося при
3
взаимодействии 200 мл 0,1М раствора MnSO4 c 200 мл 0,2М раствора
Na2CO3.
21. Выберите продукты реакции: K
MnO
2
4
+ Cl
→
2
1) KCl
2) MnО
3) KMnO
4) O
2
4
2
5) MnO
6) K
22. Выберите продукты реакции: H
1) O
2) Mn(OH)
O
2
+KMnO4 +H2SO4 →H2O +….
2O2
2
2
109
3) MnO
4) K
5) H
6) MnO
7) K
8) MnSO
9) K
10) K
11) H
23. Вычислите объем 0,2М раствора MnCl
S
2
2
2
2SO4
2SO3
MnO4
2
S
2
4
, необходимый для
2
осаждения 0,1 моль MnS.
24. Определите массу брома, образующегося при взаимодействии
0,1 моль MnO2 и 10 моль HBr.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №18
ТЕМА: «d-ЭЛЕМЕНТЫ VIII ГРУППЫ. СВОЙСТВА
СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА»
Теоретический материал, подлежащий изучению до начала
работы.
Закономерности в изменении свойств d-элементов VIII группы и
образуемых ими простых веществ; принципы получения простых
веществ. Характерные степени окисления элементов в соединениях и
закономерности в изменении устойчивости соответствующих
соединений. Закономерности в изменении кислотно-основных и
окислительно-восстановительных свойств соединений в различных
степенях окисления. Применения d-элементов VIII группы, и их
соединений.
Общие положения.
-элементы VIII группы периодической системы.
d
В VIII группу входят 9 d-элементов, которые составляют 3
подгруппы – подгруппу железа, подгруппу кобальта и подгруппу
никеля. Рассмотрим представителей подгруппы железа.
110
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]