С.Ф. Дунаев - Практическое пособие по общей и неорганической химии для студентов нехимических специальностей (1106328), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Если оба ее участника находятся всвоей высшей или низшей степени окисления ОВР между ними невозможна.Способность одних и тех же веществ, в зависимости от второго участникареакции, проявлять свойства либо окислителя, либо восстановителя изучается внастоящей работе на примере таких веществ, как сульфит натрия и пероксидводорода. Сера в сульфите натрия находится в промежуточной степени окисления (IV) и может окисляться до серы (VI):2–2–+SO3 + H2O – 2e → SO4 + 2H58или восстанавливаться до S (0) в соответствии с реакцией:2–+SO3 + 6H + 4e → S + 3H2OОкислительно-восстановительные свойства пероксида водорода H2O2 в зависимости от среды можно представить в виде следующих полуреакций:+H2O2 +2H +2e → 2H2OОкислитель:–→H2O2 +2e2OH+→ O2 + 2HВосстановитель H2O2 –2e–H2O2 + 2OH –2e = O2 + 2H2OПероксид водорода проявляет свойства окислителя, например, при взаимодействии с хромом в степени окисления +3 в щелочной среде:––2–2[Cr(OH)4] +3H2O2 +2OH = 2CrO4 +8H2O,а свойства восстановителя ― при взаимодействии с дихромат-ионом в сильнокислой среде:2–+Cr2O7 + 8H + 3H2O2 = 3O2 + 2Cr3++ 7H2O.5.2.2.
РеактивыРастворы: 4М H2SO4, 1 М FeCl3, FeSO4 или соль Мора, NaNO2 (или KNO2),NaNO3 (или KNO3), SnCl2, Na2SO4 (или K2SO4), Na2SO3 (или K2SO3); 0,1 МNaOH, Cr2(SO4)3, MnSO4, K2Cr2O7; 0,01 М KMnO4; раствор дифениламина всерной кислоте, 5% KI, раствор крахмала, 10 %, 3 % H2O2; четыреххлористыйуглерод.5.2.3. ОборудованиеПробирки, 4–5 предметных стекол, стеклянные палочки, капельные пипетки,горелки.5.2.4.
Порядок выполнения работыОпыт 1 Проба на окислитель1.1. Взаимодействие с KIВ качестве исследуемых возьмите растворы KMnO4, FeCl3, NaNO3, K2SO4,FeCl2, MnCl2.На предметное стекло поместите отдельно 1–2 капли KMnO4, 1–2 капли раствора KI и 1–2 капли раствора крахмала. Смешайте эти капли стеклянной палочкойи наблюдайте за протеканием реакции. Проведите эксперимент с каждым из исследуемых растворов.1.2.
Взаимодействие с дифениламиномПроведите эксперимент с теми же исследуемыми растворами.59На предметное стекло поместите отдельно 1–2 капли KMnO4 и 1–2 капли раствора дифениламина. Смешайте эти капли стеклянной палочкой и наблюдайтеза изменением цвета раствора. Эксперимент проведите с каждым из исследуемых растворов.Дифениламин растворен в концентрированной серной кислоте, поэтому работать с ним нужно очень осторожно.Вопросы и задания1) Опишите наблюдаемое.2) На основании результатов наблюдений напишите окислительновосстановительные реакции, подобрав коэффициенты в них методомэлектронно-ионного баланса.3) Отметьте среди исследуемых вещества, способные проявлять свойства окислителя при взаимодействии с иодидом калия.4) Отметьте среди исследуемых вещества, способные проявлять свойства окислителя при взаимодействии с дифениламином.Опыт 2 Проба на восстановитель2.1.
Взаимодействие с KMnO4.В качестве исследуемых возьмите растворы KNO2, FeCl2, K2SO4, FeCl3, K2Cr2O7На предметное стекло поместите отдельно 1–2 капли раствора KNO2, 1 каплюраствора H2SO4 и 1–2 капли раствора KMnO4. Соедините эти капли стекляннойпалочкой и наблюдайте за протеканием реакции.Проведите эксперимент с каждым из исследуемых растворов.2.2. Взаимодействие с K2Cr2O7Проведите эксперимент с растворами KNO2, FeCl2, K2SO4, FeCl3, K2Cr2O7.Соединяйте на предметном стекле 1-2 капли исследуемого раствора, 1 каплюраствора H2SO4 и 1–2 капли раствора K2Cr2O7.Вопросы и задания:1) Опишите наблюдаемое.2) На основании результатов наблюдений напишите окислительновосстановительные реакции, подобрав коэффициенты в них методомэлектронно-ионного баланса.3) Подберите коэффициенты в реакциях методом электронно-ионногобаланса.4) Отметьте среди исследуемых вещества, способные проявлять свойства окислителя при взаимодействии с перманганатом калия.5) Отметьте среди исследуемых вещества, способные проявлять свойства окислителя при взаимодействии с дихроматом калия.602–Опыт 3.
Окислительно-восстановительные свойства иона SO3Налейте в две пробирки по 2–3 капли 1 М раствора Na2SO3. В первую пробиркудобавьте 2 капли 1 M H2SO4 и 2 капли 0,5 M K2Cr2O7, во вторую пробирку 2 капли дистиллированной воды и 5 капель раствора KI.Перемешайте и отметьте изменения в пробирках.Вопросы и задания1) Опишите наблюдаемое.2) На основании результатов наблюдений напишите окислительновосстановительные реакции, подобрав коэффициенты в них методомэлектронно-ионного баланса.3) Укажите, в каком случае сульфит-ион проявляет свойства окислителя, а в каком — восстановителя.Опыт 4. Окислительно-восстановительные свойства Н2О2Возьмите две пробирки.
В первую пробирку поместите 2–3 капли раствора солихрома (III) и добавьте по каплям 2 М раствор гидроксида натрия до растворенияобразовавшегося осадка Cr(OH)3. Затем добавьте к раствору 1–2 капли 10%Н2О2 или 6–8 капель 3% Н2О2 и нагрейте.Во вторую пробирку поместите 2–3 капли раствора дихромата калия, добавьтенесколько капель 2 М серной кислоты и 6–8 капель 3% Н2О2.Вопросы и задания1) Опишите наблюдаемое. Отметьте изменения цвета растворов.2) На основании результатов наблюдений напишите окислительновосстановительные реакции, подобрав коэффициенты в них методомэлектронно-ионного баланса.3) Укажите, в каком случае пероксид водорода проявляет свойства окислителя, а в каком восстановителя.5.2.5.
Что должен представить студент преподавателюдля сдачи работы:1. Описание наблюдений в выполненных опытах.2. Ответы на вопросы к опытам.3. Уравнения реакций (при подборе коэффициентов в окислительно–восстановительных реакциях должен быть использован метод электронно–ионного баланса).615.3. Работа 2. Влияние рН среды на окислительно-восстановительные свойства веществ.5.3.1. Цель работыВ зависимости от рН среды продукты взаимодействия одних и тех же веществ друг с другом могут быть различными. Особенно наглядно это иллюстрируется на примере реакций с участием перманганат-иона.Например, в кислой среде сульфит натрия восстанавливает Mn (VII) до по2+чти бесцветного иона Mn :–+2+MnO4 + 8H +5e→ Mn +4H2O.В нейтральной, слабощелочной или слабокислой среде осаждается бурыйMnO2:––MnO4 + 2H2O + 3e → MnO2 + 4OH .В сильнощелочной среде малиновое окрашивание KMnO4 переходит в изум2–руднозеленое за счет образования иона MnO4 :–2–MnO4 + е → MnO4 ,который неустойчив и постепенно диспропорционирует по реакции:2–––3MnO4 +2H2O → 2MnO4 + MnO2 + 4OHЧто касается соединений хрома в высшей степени окисления +6, то в любойсреде при взаимодействии с восстановителями его превращение идет до хрома(III), однако состав продуктов различается.В кислой среде восстановление протекает до образования сине-зеленого ак+3вакомплекса катиона Cr :2–+Cr2O7 + 14H + 6e → Cr3++ 7H2O,–а в щелочной до образования зеленого гидроксокомплекса [Cr(OH)4] по реакции:2–––CrO4 + 4H2O + 3e → [Cr(OH)4] + 4OH .5.3.2.
РеактивыКристаллические вещества: Na2SO3Растворы: H2SO4 (ρ = 1,83); 4–5 М H2SO4; 6M KOH; 2M NaOH; 1 M Na2SO3,NaOH, KOH, H2SO4, CrCl3, K2Cr2O7; 0,5 M K2Cr2O7, 0,1 M KOH, KMnO4, 10%(3%) H2O2.5.3.3. ОборудованиеПробирки, штативы, рН–метры, стаканы на 100 мл, пипетки, шпатели, горелка, стеклянные палочки.625.3.4. Порядок выполнения работыОпыт 5. Взаимодействие KMnO4 c Na2SO3 в различных средахНалейте в три пробирки по 2 капли 0,1 М раствора KMnO4 и по 1 мл дистиллированной воды, затем добавьте в первую пробирку 2 капли 1 М H2SO4, в третью 2 капли 1 M NaOH и во все пробирки по несколько кристаллов сульфитанатрия. Тщательно встряхните пробирки и дайте им постоять 2–3 минуты.Вопросы и задания1) Опишите наблюдаемое.2) На основании наблюдений напишите уравнения окислительновосстановительных реакций, подобрав коэффициенты в них методомэлектронно-ионного баланса.3) Укажите, как среда раствора влияет на состав продуктов взаимодействия KMnO4 c Na2SO3Опыт 6.
Изучение влияния рН на взаимодействие KMnO4 c Na2SO3Приготовьте растворы перманганата калия с различными рН. Для этого возьмите 7 мерных стаканов и в каждый пипеткой внесите по 1 мл 0,1 М раствораперманганата калия.В первый стакан прилейте 30–40 мл воды и 10 мл 2M NaOH 10–12 каплей 0,1 Мсерной кислоты. Перемешайте стеклянной палочкой и, добавляя воду, доведитеобъем раствора в стакане до метки 50 мл. Измерьте рН полученного раствора спомощью рН–метра.
(рН раствора должен быть в интервале 1–2).Во второй стакан добавьте 30–40 мл воды, внесите пипеткой 6–8 капель 0,1 Мсерной кислоты, перемешайте и доведите объем раствора до метки 50 мл. Измерьте рН (рН 2–3).В третий стакан добавьте воды до метки 50 мл. Измерьте рН (рН от 5–8).В четвертый стакан внесите 2–4 капли 0,1 М КОН и добавьте воды до метки50 мл. Измерьте рН (рН 9–10).В пятый стакан внесите 7–10 капель 0,1 М КОН и добавьте воды до метки 50мл.
Измерьте рН (рН 10–11)В шестой стакан добавьте 5–6 капель 6 М КОН и доведите объем раствора встакане до метки 50 мл. Измерьте рН (рН ≈13).В седьмой стакан добавьте 10 мл 6 М КОН и добавьте воды до 50 мл. ИзмерьтерН. (рН ≈13,5)Если измеренное значение рН оказывается выше или ниже рекомендуемого, добавьте в соответствующие растворы по 1–2 капли кислоты или щелочи.Результаты измерения рН растворов занесите в таблицу 4.1.Отберите пробы полученных растворов в семь предварительно пронумерованных пробирок. Поместите их в штатив. В каждую пробу внесите шпателем по63несколько кристалликов сульфита натрия и наблюдайте за изменениями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
