Методические материалы доц. Рыбальченко В.С. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6. Окислительно-восстановительные реакции. I. Разделы теоретического курса для повторения. Энергия ионизации и энергия сродства к электрону. Электроотрицательность. Относительная электроотрицательность. Степень окисления. Степень окисления элемента в простых и сложных веществах. Окислительно-восстановительные реакции и их отличие от реакций ионного обмена. Процесс окисления и процесс восстановления, окислители и восстановители. Окислительновосстановительная двойственность. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций (метод электронного баланса). Важнейшие окислители и восстановители. Типы окислительно-восстановительных реакций. II. Вопросы и упражнения. 1. Какую степень окисления имеют атомы всех элементов, входящих в состав соединений: Na2SO4, H3PO4, H4P2O7, K2Cr2O7, Al2(SO)3, Ca3(PO4)2, H2O2 2. Какие реакции, из числа приведенных ниже, относятся к окислительно-восстановительным реакциям? Укажите степени окисления для атомов элементов, изменяющих их значения: Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 HCl + NaOH = NaCl + H2O H2 +Cl2 = 2HCl 3KCl = 2KCl + KClO3 Al2S3 + 6 H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S 3. Составьте схемы электронного баланса, укажите процессы окисления и восстановления, окислители и восстановители, подберите коэффициенты к уравнениям реакций, представленных нижеприведенными схемами. К 1 Методические материалы доц. Рыбальченко В.С. какому типу относится каждая из окислительновосстановительных реакций: ZnS + O2 → ZnO + SO2 Fe2O3 + Al → Al2O3 + Fe KMnO4 + NaJ + H2SO4 → MnSO4 + I2 + … Cl2 + KOH → KCl + KClO3 4. Какой объем раствора бихромата калия, c массовой концентрацией соли Смас.= 14,7 г/л необходимо взять для окисления в присутствии серной кислоты раствора сероводорода объемом 2 л с молярной концентрацией C мол. = 0,1 моль/л? Реакция протекает по схеме: K2Cr2O7 + H2S + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + S + K2SO4 + H2O III. Экспериментальная часть. §1. Реакции с участием характерных окислителей. a) В пробирку на кончике шпателя внесите железные опилки и добавьте 3-5 капель хлорной воды (раствор хлора в воде) Встряхните пробирку и дайте избытку железа отстояться. Слейте жидкость с осадка и добавьте несколько капель раствора щелочи. По цвету образовавшегося осадка установите степень окисления железа в полученном гидроксиде. Следует иметь в виду, что гидроксид железа (II) имеет зеленоватую окраску, а гидроксид железа (III) – бурую. Напишите уравнения реакций: взаимодействия железа с водным раствором хлора; взаимодействия полученной соли с раствором щелочи. б) В пробирки поместите по 3 капли растворов бромида калия и иодида калия. Добавьте в каждую по 3-5 капель хлорной воды и по 3-5 капель бензола. Встряхните пробирки и дайте жидкостям расслоиться. Отметьте цвет бензольных колец с растворенными в нем галогенами. Так как растворимость галогенов в бензоле существенно больше, чем в воде, то при встряхивании происходит процесс 2 Методические материалы доц. Рыбальченко В.С. перехода галогена из водного слоя в бензол (экстракция). По цвету бензольного кольца можно судить о виде растворенного в нем галогена. Напишите уравнения реакций: взаимодействия бромида калия c водным раствором хлора; взаимодействия иодида калия c водным раствором хлора; Сделайте вывод об окислительной активности хлора по сравнению с бромом и иодом. в) Несколько кусочков медной стружки или медной пудры поместите в пробирку и (осторожно! опыт проводится в вытяжном шкафу!) добавьте несколько капель концентрированного раствора азотной кислоты. Обратите, внимание на цвет выделяющегося газа и изменение цвета раствора. Напишите уравнение реакции. Реакции с участием характерных восстановителей. а) В пробирку с раствором соли меди (II) поместите зачищенный наждачной бумагой железный гвоздь. Через несколько минут можно отметить вытеснение меди из раствора ее соли. Какой вывод можно сделать о сравнительной восстановительной активности железа и меди? Напишите уравнение реакции. Пользуясь соответствующей таблицей, запишите значения величин стандартных электродных потенциалов для меди Ε0(Cu+2/Cu) и железа Ε0(Fe+2/Fe). Какие выводы можно сделать, исходя из положения металла в ряду стандартных электродных потенциалов металлов? §2. Окислительно - восстановительная двойственность. Некоторые вещества, в зависимости от условий среды и наличия более сильных окислителей (восстановителей) могут проявлять в одних случаях окислительные свойства, а в §3. 3 Методические материалы доц. Рыбальченко В.С. других - восстановительные. К таким веществам относятся, например, пероксид водорода (H2O2), водный раствор оксида серы (IV) (сернистая кислота), сульфиты и др. а) Налейте в пробирку раствор иодида калия, подкислите его серной кислотой и добавьте немного пероксида водорода. Реакция протекает по схеме: KJ +H2O2 + H2SO4 → J2 + K2SO4 + Н2О… Что наблюдается? Какую функцию выполняет пероксид водорода в этой реакции? Напишите уравнение реакции, составив схему электронного баланса. Укажите процессы окисления и восстановления, окислитель и восстановитель. в) Налейте в пробирку раствор перманганата калия, подкислите его серной кислотой и добавьте пероксид водорода. Как меняется цвет раствора? Как изменилась степень окисления атома марганца? Какие свойства проявляет пероксид водорода в этой реакции? Реакция протекает по схеме: KMnO4 +H2O2 + H2SO4 → MnSO4 + K2SO4 + O2… Напишите уравнение реакции, составив схему электронного баланса. Укажите процессы окисления и восстановления, окислитель и восстановитель. Примечание: В ряде вышеприведенных окислительновосстановительных реакций изменяется цвет раствора. По изменению цвета раствора можно судить о продуктах окисления-восстановления, если знать цвета соответствующих ионов. Цвет катионов Cu2+ Cr3+ Mn2+ голубой зеленый бесцветный Цвет анионов CrO42Cr2O72MnO4- желтый оранжевый фиолетовый 4