- •Техника безопасности при работе в химической лаборатории.
- •Лабораторная химическая посуда.
- •2.2. Посуда специального назначения
- •2.3. Мерная посуда
- •2.4. Фарфоровая посуда
- •2.5. Подготовка стеклянной посуды к работе
- •Оформление лабораторной работы и записи в лабораторном журнале.
- •Классификация и номенклатура неорганических соединений
- •Тема 1 Основные законы и понятия химии. Понятие эквивалента. Определение эквивалента простого вещества и соединений.
- •Лабораторная работа 1 определение молярной массы эквивалента металла по водороду.
- •Тема 2. Классификация реактивов по степени чистоты. Методы очистки твердых веществ и газов.
- •Выбор растворителя.
- •Возгонка (сублимация).
- •Лабораторная работа №2 Очистка кристаллических веществ.
- •Экспериментальные и расчетные данные
- •Тема №3. Способы выражения концентрации растворов. Методы приготовления растворов.
- •Лабораторная работа №3 Получение насыщенного раствора соли. Приготовление растворов методом разбавления
- •Тема 4 Скорость химической реакции
- •Лабораторная работа 7. Определение константы скорости каталитического разложения пероксида водорода.
- •Лабораторная работа 8 Химическое равновесие Теоретическая часть
- •Тема 5 Буферные растворы
- •Расчет pH ацетатного буферного раствора
- •Расчет pH аммиачного буферного раствора
- •Определение буферной емкости
- •Лабораторная работа №9 Буферные растворы
- •Тема 6 Гидролиз
- •Лабораторная работа №10 Гидролиз соединений
- •Растворимость.
- •Гетерогенное равновесие в растворах электролитов.
- •Произведение растворимости.
- •Лабораторная работа №11 Гетерогенное равновесие в растворах электролитах. Произведение растворимости
- •Тема 8. Комплексные соединения
- •Комплексные соединения
- •Лабораторная работа №12. Комплексные соединения.
- •Тема 9 Окислительно-восстановительные процессы.
- •Лабораторная работа 13 окислительно-восстановительные реакции
- •Выполнение работы
- •Опыт 1. Влияние среды на окислительно-восстановительные реакции
- •Опыт 3. Реакция диспропорционирования
- •Опыт 4. Внутримолекулярная реакция
- •Приложение.
Тема 9 Окислительно-восстановительные процессы.
Окислительно-восстановительными называются химические реакции, сопровождающиеся изменением степеней окисления элементов. Окислением называется процесс повышения, а восстановлением – понижения степени окисления. Атом, молекула или ион, в котором степень окисления элемента повышается, называется восстановителем, а в котором понижается – окислителем. Согласно электронной теории (Писаржевский Л.В., 1914), изменение степеней окисления в окислительно-восстановительных реакциях обусловлено отдачей электронов восстановителем и присоединением их окислителем. Окислителями являются простые вещества – неметаллы (галогены, кислород, сера и др.), а также кислоты и соли, в которых центральный атом имеет высшую степень окисления (HNO3, HClO3, КNO3, КClO3, KMnO4, K2Cr2O7, и др.). Восстановителями являются металлы, некоторые неметаллы (водород, углерод, кремний) и соединения, в которых имеется атом в низшей степени окисления (H2S, NH3, НCl, КBr, КI,FeSO4, SnCl2 и др.). Вещества, содержащие атомы в промежуточной степени окисления, могут быть как окислителями, так и восстановителями в зависимости от «партнера» и условий проведения реакции. О таких веществах говорят, что они обладают окислительно-восстановительной двойственностью; к ним относятся нитриты, сульфиты, MnO2 и др. Различают четыре типа окислительно-восстановительных реакций.
Межмолекулярное окисление-восстановление. Это реакции, в которых окислитель и восстановитель являются разными веществами.
Внутримолекулярное окисление-восстановление. Это реакции, которые протекают с изменением степеней окисления атомов разных элементов, входящих в состав одного и того же вещества.
Диспропорционирование. Это реакции, в которых происходит увеличение и уменьшение степени окисления одного и того же элемента (окислителем и восстановителем является одно и то же вещество).
Контрдиспропорционирование. Это реакции, в которых участвуют два вещества с атомами одного и того же элемента в разных степенях окисления.
Лабораторная работа 13 окислительно-восстановительные реакции
Окислительно-восстановительными реакциями называются реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления элементов. Под степенью окисления понимают заряд атома элемента в соединении, вычисленный исходя из предположения, что вещество состоит из ионов.
Окисление – процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом, сопровождающийся повышением степени окисления. Восстановление – процесс присоединения электронов, сопровождающийся понижением степени окисления.
Окислителями называются вещества (атомы, ионы или молекулы), которые в процессе реакции присоединяют электроны, восстановителями – вещества, отдающие электроны. Окислителями могут быть атомы галогенов и кислород, положительно заряженные ионы металлов (Fe3+, Au3+, Hg2+, Cu2+, Ag+), сложные ионы и молекулы, содержащие атомы металла в высшей степени окисления (KMnO4, K2Cr2O7, NaBiO3 и др.), атомы неметаллов в положительной степени окисления (HNO3, концентрированная H2SO4, HClO, HClO3, KClO3, NaBrO и др.).
Типичными восстановителями являются почти все металлы и многие неметаллы (углерод, водород) в свободном состоянии, отрицательно заряженные ионы неметаллов (S2-, I-, Br-, Cl- и др.), положительно заряженные ионы металлов в низшей степени окисления (Sn2+, Fe2+, Cr2+, Mn2+, Cu+ и др.).
Соединения, содержащие элементы в максимальной и минимальной степенях окисления, могут быть соответственно или только окислителями (KMnO4, K2Cr2O7, HNO3, H2SO4, PbO2), или только восстановителями (KI, Na2S, NH3). Если же вещество содержит элемент в промежуточной степени окисления, то в зависимости от условий проведения реакции оно может быть и окислителем, и восстановителем. Например, нитрит калия KNO2, содержащий азот в степени окисления +3, пероксид водорода H2O2, содержащий кислород в степени окисления -1, в присутствии сильных окислителей проявляют восстановительные свойства, а при взаимодействии с активными восстановителями являются окислителями.
При составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций рекомендуется придерживаться следующего порядка:
1) записывают формулы реагентов и продуктов реакции в молекулярном виде:
2) определяют степени окисления атомов, меняющих ее в процессе реакции:
3) по изменению степеней окисления устанавливают число электронов, отдаваемых восстановителем, и число электронов, принимаемых окислителем, и составляют электронный баланс с учетом принципа равенства числа отдаваемых и принимаемых электронов:
4) множители электронного баланса записывают в уравнение окислительно-восстановительной реакции как основные стехиометрические коэффициенты:
5) подбирают стехиометрические коэффициенты остальных участниучастников реакции:
Характер многих окислительно-восстановительных реакций зависит от среды, в которой они протекают. Для создания кислой среды чаще всего используют разбавленную серную кислоту, для создания щелочной - растворы гидроксидов натрия или калия.
Различают три типа окислительно-восстановительных реакций: межмолекулярные, внутримолекулярные, диспропорционирования. Межмолекулярные окислительно-восстановительные реакции - это реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в разных веществах. Рассмотренная выше реакция относится к этому типу. К внутримолекулярным относятся реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в одном и том же веществе.
В реакциях диспропорционирования (самоокисления - самовосстановления) молекулы одного и того же вещества реагируют друг с другом как окислитель и как восстановитель.