Министерство образования и науки РФ Иркутский Государственный Технический Университет Заочно - Вечерний Факультет Кафедра общеинженерных дисциплин Отчет по лабораторной работе №6 «Окислительно-восстановительные реакции» (дисциплина «Химия») Выполнил: Погодин А.А., группа ЭПз-07-1 Проверил: доцент кафедры ООД, к.х.н., Кузнецова А.А. г. Железногорск – Илимский 2007 1 Окислительно-восстановительные реакции Цель работы: Изучение окислительно-восстановительных реакций. Изучение влияния среды на окислительно-восстановительные реакции. Изучение окислительно-восстановительной двойственности веществ. Теоретический раздел Окислительно-восстановительными называются реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Под степенью окисления (п) понимают тот условный заряд атома, который вычисляется исходя из предположения, что молекула состоит только из ионов. Иными словами: степень окисления это тот условный заряд, который приобрел бы атом элемента, если предположить, что он принял или отдал то или иное число электронов. Окисление-восстановление - это единый, взаимосвязанный процесс. Окисление приводит к повышению степени окисления восстановителя, а восстановление - к ее понижению у окислителя. Повышение или понижение степени окисления атомов отражается в электронных уравнениях; окислитель принимает электроны от одного атома к другому .полностью и образуются ионные связи или электроны только оттягиваются к более электроотрицательному атому и возникает полярная связь. О способности того или иного вещества проявлять окислительные, восстановительные или двойственные (как окислительные, так и восстановительные) свойства можно судить по степени окисления атомов окислителя и восстановителя. Атом того или иного элемента в своей высшей степени окисления не может ее повысить (отдать электроны) и проявляет только 2 окислительные свойства, а в своей низшей степени окисления не может ее понизить (принять электроны) и проявляет только восстановительные свойства. Атом же элемента, имеющий промежуточную степень окисления, может проявлять , как окислительные, так и восстановительные свойства. N5+(HN03) проявляют только S6+ (H2S04) окислительные свойства N4+ (N02) S4+ (S02) N3+ (HN02) проявляют и N2+ (NO) окислительные, и восстановительные N0(N2) S0(S2; S8) N-1(NH2OH) S-1(H2S2) свойства N2-(N2H4) N3- (NH3) проявляют только S2-(H2S) восстановительные свойства При окислительно-восстановительных реакциях валентность атомов может и не меняться. Например, в окислительно-восстановительной реакции Н°2 + Cl°2 = 2 (H+1 Cl-1) валентность атомов водорода и хлора до и после реакции равна единице. Но изменилась их степень окисления. Валентность определяет число связей, образованных данным атомом, и поэтому знака не имеет. Степень же окисления имеет знак плюс или минус. Экспериментальная часть 3 I. Проделать опыты, написать уравнения реакций, указать в каждой реакции окислитель, восстановитель, среду, процессы окисления и восстановления, расставить коэффициенты в уравнении реакции. Реактивы: NaOH, H2O, H2SO4, KMnO4, Na2SO3, KNO2, K2Cr2O7, KI, Посуда: стаканы, колбы, шпатель. Опыт первый. Влияние среды на окислительно-восстановительные реакции Описание работы. В 4 стакана налить раствор перманганата калия KMnO4, создать разную среду в 3-х стаканах: в 1 стакан добавить H2SO - создать кислую среду, во 2-й стакан добавить H2O – создать нейтральную среду, в 3 стакан добавить щелочь NaOH – создать щелочную среду. В каждый стакан добавить сухую соль Na2SO3. Наблюдать изменения окраски растворов. 4-й стакан оставить для сравнения окраски растворов. Выполнение работы. 1.1. В 1 стакан приливаем раствор серной кислоты H2SO4, добавляем сухую соль Na2SO3, наблюдаем исчезновение окраски. 2KMn+7O4 + 3 H2SO4 + 5 Na 2S+4O3 = 2 Mn+2SO4 + K2SO4 + 5 Na2S+6O4 + +3 H2O Окислитель восстановитель e н.о.к. коэф. восстановление Mn+2 Mn+7 + 5е 5 окисление S – 2е +4 2 10 +6 S 2 4 5 1.2. Во 2 стакан к раствору KMnO4 добавили H2O и Na2SO3. Наблюдаем образование осадка MnO2 коричневого цвета. 2 KMn+7O4 + H2O + 3Na2S+4O3 = 2MnO2 + 3Na2 S+6O4 +2KOH окислитель восстановитель н.о.к. e коэф. восстановление Mn + 3е +7 Mn+4 3 2 окисление 6 S – 2е +4 +6 S 2 3 1.3. В 3 стакан приливаем NaOH и добавляем Na2SO3, наблюдаем появление зеленой окраски раствора 2KMn+7O4 + 2NaOH + Na2S+4O3 = 2Na2Mn+6O4 + K2S+6O4 + H2O окислитель восстановитель манганат натрия н.о.к. e коэф. восстановление Mn + 1е +7 Mn+6 1 окисление S – 2е +4 2 2 +6 S 2 1 Вывод: при взаимодействии 2 веществ: перманганата калия и сульфита натрия, образуются разные продукты реакции в зависимости от того, в какой среде - кислой, нейтральной или щелочной, протекает реакция. Среда Кислая Нейтральная Щелочная Образующийся ион, вещество Mn2+ MnO2 (Mn+6O4)25 Цвет бесцветный бурый осадок зеленый Опыт II: Окислительно-восстановительная двойственность нитрита калия. Ход работы: в 2 стакана наливаем раствор нитрита калия KNO2, в каждый стакан добавляем разбавленный раствор серной кислоты H2SO4 . В 1 стакан прибавляем раствор дихромата калия K2Cr2O7, во 2 стакан приливаем раствор йодида калия KI. Наблюдаем изменения, которые происходят в стаканах. Составляем уравнение ОВР, объясняем функцию KNO2 в проведенных реакциях. Выполнение работы: 2.1. В первом стакане наблюдаем изменение цвета раствора - появление зеленой окраски. (Дихромат калия имеет оранжевый цвет). Т.е. образовалось новое вещество – соединение трехвалентного хрома. 3 KN+3O2 + 4 H2SO4 + K2Cr+62O7 = 3KN+5O3 + K2SO4 + Cr+32(SO4)2-3 +4H2O восстановитель окислитель e н.о.к. коэф. окисление N – 2е +3 N+5 2 восстановление 2Cr + 6е +6 3 6 2Cr +3 6 1 2.2. Во 2 стакан приливаем раствор KI. Наблюдаем появление коричневой окраски раствора, выделение газа, и мелких частиц йода. 2KN+3O2 + 2H2SO4 + 2KI-1 = 2K2SO4 + I02 + 2N+2O + 2H2O окислитель восстановитель e 6 н.о.к. коэф. восстановление N + 1е +3 N+2 1 окисление 2 I – 2е -1 2 2 I02 2 1 Вывод: В нитрите калия азот находится в промежуточной степени окисления (+3), поэтому KNO2 обладает окислительно-восстановительной двойственностью. Общий вывод: ОВР протекает по-разному в зависимости от среды и от того, в какой степени окисления –высшей, низшей или промежуточной, находятся вещества. Список литературы: 1. «Химия». Методические указания к выполнению лабораторных работ. Иркутск, издательство ИРГТУ, 2005г. - 32стр., илл. Составители: Топшиноева З.Н., Зуева В.П., Волков А.Н., Лебедева О.В. 2. «Химия». Методические указания, программа, решение типовых задач и контрольные задания для студентов-заочников инженерно-технических специальностей. Составили В.Н. Жженых, Р.П. Мавридис, Г.М. Белозерова, Ф.И. Калиниченко. Иркутск, 2001г. - 82 стр., илл. 7