Лабораторная работа 8. Окислительно-восстановительные реакции

Цель работы. Изучить свойства наиболее распространенных окислителей и восстановителей. Освоить методику составления уравнений окислительно-восстановительных реакций.

Экспериментальная часть.

В данной лабораторной работе изучаются окислительно-восстановительные реакции, протекающие в растворах. При проведении опыта растворы наливаются в пробирки в небольших количествах, порядка 2 см³. Необходимо строго соблюдать условия проведения опытов.

Опыт 1. Окислительные свойства перманганата калия в различных средах.

Продукты восстановления перманганата калия различны и зависят от рН среды.

Налил в три пробирки раствора перманганата калия KMnO₄. В одну из них добавил такой же объем разбавленной серной кислоты, в другую - концентрированный раствор щелочи, в третью - ничего не добавил. Во все три пробирки прибавил по каплям, встряхивая содержимое пробирки, раствор восстановителя сульфита натрия (Na₂SO₃) до тех пор, пока в первой пробирке раствор не обесцветился, во второй - раствор окрасился в зеленый цвет (образовался K₂MnO₄), а в третьей выпал бурый осадок (образовался MnO₂).

Опыт 2. Окислительные свойства дихромата калия.

Дихромовая кислота H₂Cr₂O₇ и ее соли, например K₂Cr₂O₇ являются сильными окислителями в кислой среде в результате перехода Cr⁺⁶  Cr ⁺³ .

В три пробирки налил раствора дихромата калия K₂Cr₂O₇ и такой же объем 1М раствора серной кислоты. Добавил в качестве восстановителя: cухую соль FeSO₄ - в первую пробирку, сухую соль NaNO₂ - во вторую пробирку (под тягой); раствор SnCl₂ - в третью пробирку.

Во всех пробирках произошло изменение оранжевой окраски дихромата калия в зеленую как результат изменения степени окисления числа хрома от плюс шести до плюс трёх.

Опыт 3. Восстановительные свойства отрицательных ионов галогенов.

В пробирку налил примерно 1 см³ раствора соли железа FeCl₃ и одну каплю раствора KI. Содержимое пробирки разбавил дистиллированной водой до слабо - желтого цвета и добавил 1-2 капли крахмала. Появление синей окраски свидетельствует о наличии в растворе свободного йода I₂.

Обработка результатов опытов.

Опыт 1. Окислительные свойства перманганата калия в различных средах.

1. 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ + 5Na₂SO₃ → K₂SO₄ + 5Na₂SO₄ + 3H₂O + 2MnSO₄

MnO₄^- + 8H⁺ +5e → Mn²⁺ + 4H₂O 2 окислитель вос-ие

SO₃^2- + H₂O - 2e → SO₄^2- + 2H⁺ 5 восстановитель ок-ие

2MnO₄^2- + 6H⁺ + 5SO₃^2- → 2Mn²⁺ + 3H₂O + 5SO₄^2-

Раствор обесцветился, среда кислая.

2. 2KMnO₄ + 4NaOH + Na₂SO₃ → 2Na₂SO₄ + K₂MnO₄+ 2H₂O

MnO₄^- + 2OH^- + 1е → MnO₄^2- + H₂O 2 окислитель вос-ие

2SO₃^2- + H₂O - 2e → 2SO₄^2- + OH^- 1 восстановитель ок-ие

2MnO₄^- + SO₃^2- + 4OH^- → 2MnO₄^2- + SO₄^2- + H₂O

Раствор окрасился в зеленый цвет, среда щелочная.

3. 2KMnO₄ + H₂O + 3Na₂SO₃ → 3Na₂SO₄ + 2MnO₂ + 3KOH

MnO₄^- + 2H₂O + 3е → MnO₄^2- + 4OH^- 2 окислитель вос-ие

SO₃^2- + 2OH^- - 2e → SO₄^2- + H₂O 3 восстановитель ок-ие

2MnO₄^- + 4H₂O + 3SO₃^2- + 6OH^- → 2MnO₄^2- + 8OH^- + 3SO₄^2- + 3H₂O

Выпал бурый осадок, среда щелочная.

Опыт 2. Окислительные свойства дихромата калия.

1. K₂Cr₂O₇+6FeSO₄+7H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃+3Fe₂(SO₄)₃+K₂SO₄+7H₂O

Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6e → 2Cr³⁺ + 7H₂O 2 1 окислитель вос-ие

2Fe²⁺ - 2e → 2Fe³⁺ 6 3 восстановитель ок-ие

Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6Fe²⁺ → 2Cr³⁺ + 7H₂O + 6Fe³⁺

Раствор окрасился в зеленый цвет.

2. K₂Cr₂O₇+3Na₂SO₃+4H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃+3Na₂SO₄+K₂SO₄+4H₂O

Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6e → 2Cr³⁺ + 7H₂O 2 1 окислитель вос-ие

SO₃^2- + H₂O - 2e → SO₄^2- + 2H⁺ 6 3 восстановитель ок-ие

Cr₂O₇^2- + 8H⁺ + 3SO₃^2- → 2Cr³⁺ + 4H₂O + 3SO₄^2-

Раствор окрасился в зеленый цвет.

3. K₂Cr₂O₇ + 3SnCl₂ + 7H₂SO₄ →

Cr₂(SO₄)₃ + SnCl₄ + 2KCl + 7H₂O + 2Sn(SO₄)₂

Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6e → 2Cr³⁺ + 7H₂O 2 1 окислитель вос-ие

Sn²⁺ - 2e → Sn⁴⁺ 6 3 восстановитель ок-ие

Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 3Sn²⁺ → 2Cr³⁺ + 7H₂O + 3Sn⁴⁺

Раствор окрасился в зеленый цвет.

Опыт 3. Восстановительные свойства отрицательных ионов галогенов.

FeCl₃ + KI + H₂O → I₂ + FeCl₂ + KCl

2I^- - 2e → 2I⁰ 1 восстановитель ок-ие

Fe³⁺ + e → Fe²⁺ 2 окислитель вос-ие

2FeCl₃ + 2KI + H₂O → I₂ + 2FeCl₂ + 2KCl

I₂ + (C₆H₁₀O₅)_n → синее окрашивание

Вывод: Изучил свойства наиболее распространенных окислителей и восстановителей. Освоил методику составления уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса и методом полуреакции.