01 семестр / Лабораторные работы / Вторая лабораторка

Цель работы:

Ознакомиться с процессами окисления и восстановления, составить уравнения химических реакций и подобрать коэффициенты к ним различными способами.

Теоретическая часть:

ОВ реакциями называют реакции, сопровождающиеся переходом электронов от одних атомов или ионов к другим.

Вещества, атомы или ионы которых принимают электроны, называются окислителями, а отдающие - восстановителями. Таким образом, окислитель восстанавливается, а восстановитель окисляется.

Наиболее употребимые окислители:

1)Галогены и их кислородные соединения

2)Азотная кислота и её соли

3)Соли марганцевой и хромовой кислот

4)Пероксиды(если в растворе нет более сильного окислителя)

Наиболее употребимые восстановители:

1)Свободные металлы

2)Сероводородная кислота и её соли

3)Водород

4)Углерод

5)Моноксид углерода

Коэффициенты в ОВР можно вычислить несколкими способами:

Составление схем перехода электронов на основе изменения степени окисления атомов или ионов.

1)Определяем степени окисления элементов, участвующих в реакции

2)Подсчитываем число отданных и принятых электронов и находим наименьшее кратное и дополнительные множители

3)Переносим основные коэфициенты в уравнение реакции и подсчитываем остальные атомы, участвующие в реакции.

Метод электронно-ионных уравнений ОВ реакций

При составлении электронно-ионных схем следует учитывать изменение не только заряда ионов, но и их состава. Во взаимодействии с ионами или молекулами окислителя и восстановителя могут вступать или, наоборот, быть продуктами реакции:

а)в кислой среде - молекулы воды и ионы Н+

б)в щелочной среде - молекулы воды и ионы ОН-

в)в нейтральной среде молекулы воды и ионы Н+ и ОН-

При выводе молекулярно-ионных уравнений ОВР следует следовать той же форме записи, которая принята для уравнений реакции обменного характера:

Малорасстворимые, малодиссициированные и летучие соединения следует писать вместе.

Алгебраический метод расчёта коэффициентов

Метод основан на составлении балансов отдельных элементов в составе различных молекул, участвующих в реакции. Метод применим как для расчетов ОВР, так и для реакций, не сопровождающихся передачей электронов.

Полученные уравнения баланса по отдельным элементам представляют собой систему линейных уравнений, решение которых можно осуществить обычным алгебраическим способом.

Практическая часть:

ОПЫТ I. Перманганат калия как окислитель в кислой среде.

Ход работы:

В пробирку налил 2-3мл раствора КMnO₄, подкислил раствором Н₂SO₄(1-2мл) и добавил раствор Na₂SO₃ до обесцвечивания.

Наблюдения:

После смешивания всех данных веществ Полученная смесь в результате химической реакции обесцветилась.

Уравнение химической реакции:

Вывод:

Изучены химические свойства перманганата калия в кислой среде.Перманганат калия проявляет окислительные свойства в кислой среде и реагирует с данными веществами, в результате чего смесь обесцвечивается.

ОПЫТ II. Перманганат калия как окислитель в нейтральной среде.

Ход работы:

Налил в пробирку 2-3мл раствора КМnO₄, разбавил водой вдвое и добавил 2-3мл Na₂SO₃ до исчезновения фиолетовой окраски и появления бурого осадка.

Наблюдения:

Mn⁺⁷ восстанавливается в нейтральной среде до Mn⁺⁴ и выпадает бурый осадок MnO(OH)₂.

Уравнение химической реакции:

2KMnO₄ + 3Na₂SO₃ + 3H₂O -> 2MnO(OH)₂ + 2KOH + 3Na₂SO₄

Mn⁺⁷ + 3e -> Mn⁺⁴ |2 ок-ль

S⁺⁴ - 2e -> S+6 |3 вос-ль

(MnO4)- + 3H2O + 3e -> Mn+4O(OH)2 + 4OH- |2

(SO3)- + H2O - 2e -> (SO4)2- + 2H+ |3

Вывод:

Изучены химические свойства перманганата калия в нейтральной среде. Перманганат калия проявляет окислительные свойства в нейтральной среде и реагирует с данными веществами, в результате чего выпадает бурый осадок.

ОПЫТ III. Перманганат калия в сильно щелочной среде.

Ход работы:

Налил в пробирку 1-2мл раствора KMnO4, прибавил 4-5мл раствора KOH и добавил раствор Na2SO3 до появления зелёного цвета.

Наблюдения:

В результате смешения данных веществ полученная смесь приобрела зелёный цвет.

Уравнение химической реакции:

2KMnO4 + 2KOH + Na2SO3 -> 2K2MnO4 + Na2SO4 + H2O

Mn+7 + e -> Mn+6 |2 ок-ль

S+4 - 2e -> S+2 |1 вос-ль

(MnO4)- + e -> (Mn04)2- |2

(SO3)2- + OH- - 2e -> (SO4)2- + 2H2O |1

Вывод:

Изучены химические свойства перманганата калия в сильно щелочной среде. Перманганат калия проявляет окислительные свойства в сильно щелочной среде и реагирует с данными веществами, в результате чего полученная смесь приобретает зелёный цвет.

ОПЫТ IV. Реакция самоокисления и самовосстановления(диспропорционирования) йода.

Ход работы: Налил в пробирку по 1мл раствора KJ, KJO3, раствор подкислил соляной кислотой. Убедился в образовании свободного йода, прибавив 2-3 капли полученного раствора в пробирку с раствором крахмала.

Наблюдения:

В результате смешивания раствора крахмала и полученного раствора произошло изменение окраски(фиолетовый цвет).

Уравнение химической реакции:

5KJ + KJO3 + 6HCl = 3J2 + 3H2O + 6HCl

J-1 - 1e -> J0 |5 вос-ль

J+5 + 5e -> J2 |1 ок-ль

5J-1 + (JO3)- + HCl -> KCl + 3J2 + H2O

Вывод:

Изучил явление диспропорционирования йода.В результате смешивания раствора крахмала и полученного раствора произошло изменение окраски(фиолетовый цвет), что свидетельствует о наличии свободного йода.

ОПЫТ VI. Перекись водорода как восстановитель.

Ход работы:

Налил в пробирку 2мл KMnO4, подкислил раствором H2SO4 и добавил раствор H2O2 до обесцвечивания.

Наблюдения:

Полученная смесь обесцветилась.

Уравнение химической реакции:

H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 -> 2H2SO4 + K2SO4 + 4H2O + 3O2

Mn+7 +5e -> Mn+2 |2

2O-1 - 2e -> O20 |5

2(MnO4)- + 6H+ + 12O- -> 2Mn2+ + 8H2O +3O2

5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 -> 2MnSO4 + 8H2O + K2SO4 + 5O2

Вывод:

Изучил восстановительные свойства перекиси водорода. Перекись водорода имеет свойства восстановителя.

ОПЫТ VIII Селитра как окислитель.

Ход работы:

В сухой пробирке, укреплённой вертикально в штативе, расплавил 1-2г нитрата калия и бросил кусочек древесного угля, после чего он вспыхнул и из пробирки повалил дым. Пробирку охладил, долил в неё воды и соляной кислоты.

Наблюдения:

После того, как расплавили 1-2г нитрата калия и бросили кусочек древесного угля,уголь вспыхнул и из пробирки повалил дым.После охлаждения пробирки и доливания соляной кислоты и воды произошло выделение газа CO2.

Уравнения химических реакций:

1)4KNO3 + 5C -> 3CO2 + 2N2 + 2K2CO3

2N+5 + 10e -> N2 |4 oк-ль

C0 - 4e -> C+4|5 вос-ль

4K+ + 4(NO3)- + 5C -> 3CO2 + 2N2 + 2(CO3)2-

2)K2CO3 + HCl -> 2KCl + H2O + CO2

Вывод:

Изучил свойства селитры как окислителя. Селитра проявляет окислительные свойства.

Общий вывод:

Процессы окисления и восстановления проходят с изменением степени окисления элементов в соединениях. ОВ реакции сопровождаются переходом электронов от одних атомов или ионов к другим. Восстановителями называют вещества, атомы или ионы которых отдают электроны, а окислителями - вещества, атомы или ионы которых принимают электроны. Коэффициенты в ОВР реакциях можно вычислить составлением схем перехода электронов на основе изменения степени окисления атомов или ионов, методом электронно-ионных уравнений ОВ реакций и алгебраическим методом расчета коэффициентов.

Контрольные вопросы: