Условие задачи
Цель работы:
Ознакомление с основными закономерностями процессов окисления и восстановления, освоение методик составления уравнений окислительно-восстановительных реакций, изучение окислительно-восстановительных свойств соединений.
Приборы, оборудование и реактивы:
• Спиртовка, штатив с пробирками, пипетка на 2 мл.
• Кристаллы солей (сульфит натрия, нитрит натрия, бромид калия, йодид калия), цинк, медь, концентрированный и разбавленный растворы серной кислоты, концентрированный и разбавленный растворы азотной кислоты, концентрированный раствор щелочи, раствор перманганата калия , раствор дихромата калия, раствор иодида калия, раствор нитрита натрия, раствор сульфита натрия, раствор сульфида натрия, раствор пероксида водорода, раствор крахмала (в капельнице), раствор сульфата железа (II), раствор хлорида бария, раствор сульфата меди (II).
Опыт 1. Сравнение восстановительной активности галогенидов
Проводить в вытяжном шкафу!
В одну пробирку поместите небольшое количество кристаллического бромида калия, в другую − столько же иодида калия. В обе пробирки добавьте 1 − 2 мл концентрированной серной кислоты. Обратите внимание на образование окрашенных продуктов и газов с резкими запахами.
Составьте электронные уравнения процессов окисления и восстановления, расставьте коэффициенты методом электронного баланса:
Какими окислительно-восстановительными свойствами обладают галогенид-ионы? Почему?
Сделайте вывод об относительной активности. Поясните вывод, проанализировав взаимное расположение элементов Вr и I в периодической системе Д.И. Менделеева. К какому типу принадлежит каждая из окислительно-восстановительных реакций?
Опыт 2. Изучение окислительной активности перманганата калия в разных средах
Налейте в три пробирки по 2 мл раствора перманганата калия (КМnO4). Для приготовления кислой, нейтральной и щелочной реакционных сред в первую пробирку добавьте 2 мл разбавленной серной кислоты, вторую пробирку оставьте без изменений, в третью − добавьте 4 мл концентрированного раствора щелочи NаОН.
После этого проведите реакцию: добавьте в каждую пробирку небольшое количество кристаллического сульфита натрия Na2SО3(cульфат железа, нитрит натрия). Перемешайте реакционную смесь. Отметьте изменения цвета растворов. Сравните цвет первого раствора с цветом раствора какого-либо соединения Мn(II). В каком случае наблюдается образование осадка?
Составьте электронные уравнения процессов окисления и восстановления, расставьте коэффициенты методом электронного баланса:
Какие степени окисления приобретает атом марганца в каждой из трех реакций? Сделайте вывод о глубине восстановления КМnO4 в зависимости от характера среды. К какому типу принадлежат данные окислительно-восстановительные реакции?
Опыт 3. Изучение окислительно-восстановительных свойств соединений хрома
Проводить в вытяжном шкафу!
В пробирку налейте 2 − 3 мл раствора дихромата калия (К2Сr2О7) и столько же разбавленной серной кислоты. К полученной смеси по каплям добавляйте свежеприготовленный раствор сульфата железа (II)FeSO4 до образования устойчивой окраски раствора.
Наблюдайте изменение цвета раствора. Сравните его с цветом растворов соединений хрома. Об образовании каких ионов он свидетельствует?
Составьте электронные уравнения процессов окисления и восстановления, расставьте коэффициенты методом электронного баланса:
Сделайте вывод о поведении соединений хрома (VI) в окислительно-восстановительных реакциях. К какому типу относится данная окислительно-восстановительная реакция?
Опыт 4. Изучение окислительно-восстановительной двойственности нитрита натрия
В одну пробирку налейте 1 − 2 мл раствора иодида калия (КI) и равный объем разбавленной серной кислоты, а затем прибавьте 2 − 3 мл раствора нитрита натрия (NaNO2). Как изменяется окраска раствора? Какой газ выделяется?
В другую пробирку налейте 1 − 2 мл раствора дихромата калия (К2Сг2О7), двойной объем разбавленной серной кислоты и 4 − 5 мл раствора нитрита натрияNaNO2. Чем объясняется изменение окраски раствора (сравните ее с окраской имеющихся в Вашем распоряжении соединений хрома)?
Какую роль выполняет нитрит натрия в каждой из реакций, чем это можно объяснить?
Составьте электронные уравнения процессов окисления и восстановления, расставьте коэффициенты методом электронного баланса:
К какому типу относятся данные окислительно-восстановительные реакции?
Опыт 5. Изучение окислительно-восстановительной двойственности сульфита натрия
Приготовьте 2-3 мл раствора сульфита натрия (Nа2SО3), разделите его пополам, отлив часть в другую пробирку. К одной части раствора прилейте такой же объем разбавленной серной кислоты и добавляйте по каплям раствор дихромата калия (К2Сr2О7) до получения устойчивой окраски раствора.
Ко второй части раствора сульфита натрия добавьте равный объем разбавленной серной кислоты и 1-2 мл раствора сульфида натрия (Nа2S). Что наблюдается?
Какую роль выполняет сульфит натрия в каждой из реакций, чем это можно объяснить?
Составьте электронные уравнения процессов окисления и восстановления, расставьте коэффициенты методом электронного баланса:
К какому типу окислительно-восстановительных реакций принадлежат данные?
Опыт 6. Изучение окислительно-восстановительной двойственности пероксида водорода
В две пробирки налейте по 2 мл раствора пероксида водорода (Н2О2) и столько же разбавленной серной кислоты.
В первую добавьте 1 − 2 мл раствора иодида калия (КI) и 1 − 2 капли раствора крахмала. О чем свидетельствует изменение окраски крахмала?
Во вторую пробирку прибавляйте по каплям раствор перманганата калия. Что наблюдается?
Чем это можно объяснить?
Какую роль играет пероксид водорода в каждой реакции? Почему это возможно?
Составьте электронные уравнения процессов окисления и восстановления, расставьте коэффициенты методом электронного баланса:
К какому типу окислительно-восстановительных реакций относятся данные?
Опыт 7. Изучение реакции металлов с серной кислотой
Проводить в вытяжном шкафу!
Поместите в каждую из двух пробирок по небольшому кусочку цинка и медной стружки. Осторожно прибавьте по 2 мл разбавленной серной кислоты. В каком случае реакция не идет? Почему?
Повторите опыт, заменив разбавленную кислоту на концентрированную. Сравните запахи выделяющихся газообразных продуктов.
Составьте электронные уравнения процессов окисления и восстановления, расставьте коэффициенты методом электронного баланса:
Сделайте обобщенный вывод о влиянии природы металла на окислительные свойства серной кислоты и о различии поведения серной кислоты в зависимости от ее концентрации.
Опыт 8. Изучение реакции металлов с азотной кислотой
Проводить в вытяжном шкафу!
Поместите в каждую из двух пробирок по небольшому кусочку медной стружки. В одну из них добавьте 2 мл разбавленной азотной кислоты, а в другую − столько же концентрированной азотной кислоты. Первую пробирку можно слегка нагреть на пламени спиртовки, если реакция не начинается.
Что наблюдается? Сравните цвет растворов и выделяющихся газообразных продуктов.
Составьте электронные уравнения процессов окисления и восстановления, расставьте коэффициенты методом электронного баланса:
Сделайте вывод о различном поведении азотной кислоты в окислительно-восстановительных реакциях в зависимости от ее концентрации.
Ответ
Опыт 1. Сравнение восстановительной активности галогенидов.
Проводить в вытяжном шкафу!
Ход опыта:
1) В одну пробирку поместите небольшое количество кристаллического бромида калия, в другую столько же иодида калия.
2) В обе пробирки добавьте 1 2 мл концентрированной серной кислоты.
Наблюдения:
Цвет пробирки №1: оранжевый; №2: темно-коричневый и выделение газов с резкими запахами.
Уравнения реакций:
8HI + H2SO4 = 4I2 + H2S + 4H2O
это окислительно-восстановительная (редокс) реакция:
