Лабораторная работа № 5 Окислительно- восстановительные реакции

Важнейшие понятия. Степень окисления элемента. Зависимость степени окисления элементов от их положения в периодической системе Д. И. Менделеева. Процесс окисления. Процесс восстановления. Окислитель. Восстановитель. Окислительно-восстановительные реакции. Диспропорционирование. Внутримолекулярное окисление-воестановление. Направление окислительно-восстановительных реакций. Окислительно-восстановительные потенциалы.

Меры предосторожности при выполнении работы:

1. Опыты с концентрированными кислотами проводить под тягой. Работать с МАЛЫМИ количествами реагирующих вешеств!

2. Пробирки с реагирующей смесью держать в удалении от лица, глаз. Не нюхать!

3. Нагревать осторожно! Пользоваться зажимом!

Опыт 1. Изучение восстановительных свойств металлов и окислительных свойств кислот

а) В шесть пробирок поместить небольшое количество металлов: в 1-ю, 5-ю, 6-ю – меди (Cu), во 2-ю – магния (Mg), в 3- ю, в 4- ю – порошка железа (Fe). Затем в 1-ю, 2- ю, 3- ю пробирки прилить 2-3 мл разбавленной серной кислоты (H₂SO₄); в 4- ю – 2-3 мл концентрированной серной кислоты; в 5-ю – 2-3 мл разбавленной азотной кислоты; в 6-ю – 3 мл концентрированной азотной кислоты (HNO₃). Наблюдаемые эффекты обосновать с помощью уравнений химических реакций, уравнять. Объяснить причину различной активности указанных металлов с кислотами.

б) В две пробирки налить по 2-3 капли раствора едкого натра (NaOH). В одну из них опустить кусочек цинка (Zn), в другую – алюминия (Al), слегка подогреть. Наблюдаемые эффекты обосновать. Написать уравнения химических реакций. Уравнять. Указать окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления.

Опыт 2. Изучение окислительно- восстановительных свойств хлороводородной кислоты

а) В пробирку прилить несколько капель разбавленной соляной кислоты (HCl) и опустить в нее кусочек цинка (Zn). Наблюдаемый эффект описать с помощью уравнения химической реакции, уравнять.

б) В три пробирки налить 2-3 капли концентрированной, соляной кислоты и во все пробирки внести по нескольку кристалликов соответственно диоксида марганца (MnO₂), хлората калия (KClO₃), диоксида свинца (PbO₂). Сверху пробирки закрыть фильтровальной бумагой, смоченной фиолетовыми чернилами. После опыта пробирки быстро и тщательно промыть! Осторожно! Не нюхать! Тяга!

Что наблюдается? Наблюдаемые эффекты подробно описать, обосновать с помощью уравнений химических реакций, уравнять, указав окислитель и восстановитель.

Опыт 3. Изучение окислительно-восстановительных свойств нитритов (тяга!)

В две пробирки прилить по 2-3 капли нитрита калия (KNO₂) и по 5 капель разбавленной серной кислоты (H₂SO₄). В одну пробирку прилить 2-3 капли раствора перманганата калия (KMnO₄), а в другую – 5 капель раствора иодида калия (KI). Наблюдаемые эффекты описать, обосновать с помощью уравнений химических реакций, уравнять. Указать окислитель и восстановитель. Экспериментально доказать выделение йода.

Опыт 4. Изучение окислительно- восстановительных свойств пероксида водорода

В две пробирки налить по 2-3 мл пероксида водорода (H₂O₂) и по 1 мл раствора серной кислоты. В одну пробирку добавить 2-3 капли раствора перманганата калия (KMnO₄), а в другую – 4-5 капель раствора йодида калия (KI). Что наблюдается в каждой пробирке? Экспериментально доказать выделение йода! Написать уравнения реакций. Уравнять и указать окислитель и восстановитель.

Опыт 5. Реакции диспропорционирования

а) В пробирку с 4-5 каплями раствора нитрита натрия (NaNO2) прилить равный объем разбавленной серной кислоты. Слегка нагреть (тяга!). Обосновать наблюдаемый эффект с помощью уравнения химической реакции.

б) Написать уравнения реакций взаимодействия хлора с концентрированными растворами (холодным и горячим) щелочи. Подобрать коэффициенты.

Опыт 6. Восстановление иона MnO₄^- в различных средах

В три отдельные пробирки с раствором пермаганата натрия (KMnO₄) добавить разбавленную серную кислоту (H₂SO₄), во вторую – такой же объем воды; в третью – концентрированный раствор щелочи (NaOH или KOH). Затем в каждую из пробирок добавить раствор сульфата натрия (Na₂SO₄). Объяснить наблюдаемое, имея в виду образование в кислой среде Mn²⁺, в нейтральной – MnO2, в сильнощелочной – ионов MnO₄^2-.

Опыт 7. Окислительно- восстановительные свойства соединений хрома (III)

а) К 3-4 каплям раствора соли хрома (III) прибавить по каплям раствор щелочи до образования осадка, после чего прилить по каплям раствор бромной воды до изменения окраски (при необходимости подогреть).

б) К 3-4 каплям раствора хлорида хрома (III) (CrCl₃) прилить 2 капли раствора хлороводородной кислоты. Подученный раствор разделить на две пробирки, одну оставить для контроля, а в другую поместить кусочек цинка. Через несколько минут наблюдать изменение окраски пробирки с цинком.

В чем проявляется окислительно-восстановительная двойственность соединений хрома (III)?