Лабораторная работа № 8

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

8.1. Цель работы

Изучить протекание окислительно-восстановительных реакций, рассчитывая степень окисления окислителей и восстановителей, уравнивая соответствующие реакции методом электронного и ионного баланса. Исследовать зависимость окисления-восстановления от условий протекания процесса.

8.2. Содержание работы

а) Окисление сульфита натрия перманганатом калия в различных средах

б) внутримолекулярное окисление – восстановление дихромата аммония

в) Реакция диспропорционирования йода в щелочной среде.

8.3. Техника безопасности

При выполнении работы пользоваться химическими реактивами аккуратно, не допуская разбрызгивания и проливания реактивов на лабораторный стол и одежду.

8.4. Теоретические основы

Химические реакции, которые протекают с изменением степеней окисления атомов в молекулах реагирующих веществ, называются окислительно-восстановительными.

Степени окисления элементов изменяются потому, что при протекании окислительно-восстановительной реакции происходит переход электронов от атомов одного элемента к атомам другого элемента, т.е. одни атомы отдают электроны, а другие атомы присоединяют их.

Процесс отдачи электронов называется окислением. При окислении степень окисления элемента повышается.

Процесс присоединения электронов называется восстановлением. При восстановлении степень окисления элемента понижается.

Уравнения, которые выражают процессы окисления и восстановления, называются электронными уравнениями.

Окисление всегда сопровождается восстановлением, а восстановление – окислением. Поэтому окислительно-восстановительные реакции представляют собой единство двух противоположных процессов: окисления и восстановления.

Восстановителями называются атомы, молекулы или ионы, которые отдают электроны в процессе окисления.

Окислителями называются атомы, молекулы или ионы, которые присоединяют электроны в процессе восстановления.

Для составления уравнений реакций окисления-восстановления необходимо знать формулы веществ, участвующих и получающихся в результате реакции.

кафедра прикладной химии

Применяют два метода составления уравнений реакций окисления-восстановления: метод электронного баланса и метод ионно-электронный. В основе обоих методов лежит положение о том, что в окислительно-восстановительных процессах общее число электронов, отдаваемых восстановителем, равно общему числу электронов, присоединяемых окислителем.

Окислительно-восстановительные реакции постоянно протекают в живых организмах. Фотосинтез, дыхание и ряд других биологических процессов являются окислительно-восстановительными.

Производство лекарств, удобрений и других необходимых человеку веществ основано на окислительно-восстановительных реакциях.

8.5. Необходимые реактивы:

а) растворы солей: перманганата калия, сульфита натрия

б) растворы кислот: серной, соляной

в) раствор гидроксида натрия.

г) дихромат аммония.

д) кристаллы йода.

8.6. Ход работы

Опыт 1. Окисление сульфита натрия перманганатом калия в кислой среде

Налейте в пробирку 2-3 капли раствора перманганата калия, такой же объем разбавленной 2н серной кислоты, а затем прибавляйте раствор сульфита натрия до полного обесцвечивания раствора. Какую степень окисления приобретает Mn в кислой среде?

Опыт 2. Окисление сульфита натрия перманганатом калия в нейтральной среде

Налейте в пробирку 2-3 капли раствора перманганата калия и примерно такой же объем сульфита натрия. Как меняется в этом случае цвет раствора? Какое соединение выпало в осадок? Какая степень окисления марганца устойчива в нейтральной и слабощелочной среде?

Опыт 3. Окисление сульфита натрия перманганатом калия в щелочной среде

Налейте в пробирку 3-4 капли концентрированного раствора гидроксида натрия или калия, такой же объем сульфита натрия, а затем 2-3 капли раствора перманганата калия. Как изменилась окраска раствора? Какой ион придает раствору такую окраску?

Опыт 4. Внутримолекулярное окисление- восстановление дихромата аммония

Поместите в сухую пробирку 2-3 кристаллика микрошпателем дихромата аммония и нагрейте до начала реакции, после чего прекратите нагревание. Обратите внимание на особенности протекания реакции и ее продукты: газообразные – азот и пары воды и твердый – полутораоксид хрома. Напишите уравнение реакции и укажите окислитель и восстановитель.

кафедра прикладной химии

Опыт 5. Реакция диспропорционирования йода в щелочной среде.

В пробирку положить 1-2 криссталиков йода и добавить 1-2 мл гидроксида натрия. Как изменится цвет раствора? В щелочной среде для всех галогенов, исключая фтор, характерны реакции диспропорционирования, что в данном случае приводит к образованию йодата и йодида натрия.

8.7 Оформление работы

В опытах по ОВР написать уравнения протекающих окислительно-восстановительных реакций в различных средах, уравнять их электронно-ионным методом, объяснить направление процесса, используя таблицу окислительных потенциалов и рассчитать э.д.с. систем.

Литература:

1. Практикум по неорганической химии / Под ред.Зломанова В.П. – М.: МГУ, 1994. – 320 с.

2. Практикум по неорганической химии / Под ред. Буркитбаева М.М., Бекишева К.Б. – Алматы: КазНУ, 2002. – 287 с.

3. Гольбрайх З.Е. Практикум по неорганической химии - М: Высшая школа, 1986. – 338с.

Утверждено НМС ИВТиУР

Пр. №_13_ от 28.05.2013 г.

УМК по дисциплине «Химия»

кафедра прикладной химии