Выполнение работы Опыт 1. Влияние среды на окислительно-восстановительные реакции

В три пробирки налейте по 2-3 мл раствора перманганата калия KMnO₄. В первую пробирку прилейте 1-2 мл разбавленной серной кислоты H₂SO₄, во вторую 1-2 мл воды, в третью - 1-2 мл концентрированного раствора щелочи (NaOH или KOH).

В каждую пробирку добавьте по 2-3 мл свежеприготовленного раствора сульфита натрия Na₂SO₃. Отметьте наблюдения. Учтите, что фиолетовая окраска характерна для ионов MnO₄^-, бесцветная или слабо-розовая для ионов Mn²⁺, зеленая - для ионов MnO₄^2-, бурый цвет имеет осадок MnO₂.

Требования к результатам опыта:

1. Составьте уравнения реакций взаимодействия KMnO₄ с Na₂SO₃ в кислой, щелочной и нейтральной среде. В каждой реакции укажите окислитель, восстановитель, среду, процессы окисления и восстановления. Расставьте коэффициенты.

2. Сделайте вывод о характерной степени окисления марганца в кислой, щелочной и нейтральной среде.

Опыт 2. Окислительно-восстановительная двойственность нитрита калия

В две пробирки налейте по 2-3 мл раствора нитрита калия KNO₂. Добавьте в каждую из них по 1-2 мл разбавленной серной кислоты. Затем в одну из них прилейте раствор дихромата калия K₂Cr₂O₇, в другую – раствор иодида калия KI. Что наблюдается?

Требования к результатам опыта:

1. Составьте уравнения реакций. Укажите в каждой реакции окислитель, восстановитель, среду, процессы окисления и восстановления. Расставьте коэффициенты.

2. Сделайте вывод об окислительно-восстановительных функциях KNO₂ в проведенных реакциях.

3. Сделайте общий вывод, какие вещества могут проявлять окислительно-восстановительную двойственность.

Опыт 3. Реакция диспропорционирования

Поместите в пробирку 1-2 кристалла йода I₂, 3-5 капель концентрированного раствора щелочи NaOH (или KOH). Как меняется цвет раствора?

Требования к результатам опыта:

1. Напишите уравнение реакции, учитывая, что продуктом окисления йода в щелочной среде является йодат натрия NaIO₃ (или KIO₃).

2. Сделайте общий вывод, какие вещества могут участвовать в реакциях диспропорционирования.

Опыт 4. Внутримолекулярная реакция

В сухую пробирку поместите небольшое количество кристаллов перманганата калия KMnO₄ и осторожно нагрейте. Во время нагревания поднесите к отверстию пробирки тлеющую лучину. Что наблюдается? Нагревание продолжайте до прекращения выделения газа. Охладите пробирку и прилейте немного воды. Слейте pаствор с осадка диоксида марганца (MnO₂) и разбавьте водой. Какова окраска раствора?

Требования к результатам опыта:

1. Закончите уравнения реакций: KMnO₄

K₂MnO₄ + Н₂О =

В каждой реакции укажите окислитель, восстановитель, процессы окисления и восстановления. Расставьте коэффициенты.

2. Сделайте вывод, к какому типу ОВР относится каждая из реакций.

Лабораторная работа 7 жёсткость воды Теоретическое введение

Жёсткость воды обусловливается присутствием в ней солей кальция и магния. Различают временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) жёсткость. Временную жёсткость придают воде гидрокарбонаты, постоянную – сульфаты и хлориды кальция и магния. Сумма временной и постоянной жёсткости составляет общую жёсткость воды.

Жёсткая вода непригодна для употребления в промышленности и быту. С этим связана проблема устранения жёсткости воды. Временную жёсткость можно устранить кипячением воды. При этом гидрокарбонаты разлагаются, переходя в малорастворимые соединения. Постоянную жёсткость устраняют обработкой воды карбонатом или фосфатом натрия, образующими осадки с ионами Са²⁺ и Мg²⁺. В настоящее время для устранения жёсткости воды широко используется ионный обмен, осуществляемый с помощью природных или синтетических ионитов.

Жёсткость воды выражается числом миллимолей эквивалентов ионов Са²⁺ и Мg²⁺, содержащихся в 1 л воды (ммоль/л). Один миллимоль эквивалентов жёсткости отвечает содержанию 20,04 мг/л ионов Са²⁺ или 12,16 мг/л ионов Мg²⁺.

Для определения общей жёсткости воды используется метод комплексонометрии. В основе этого метода лежит титрование воды в присутствии аммиачного буферного раствора и индикатора раствором комплексона III (трилона Б) до перехода винно-красной окраски в синюю.

При анализе применяют индикатор хромоген чёрный ЕТ-00. В присутствии ионов Са²⁺ и Мg²⁺ этот индикатор окрашивается в красный цвет, при отсутствии - в синий.

Трилон Б - двузамещённая натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты:

NaOOCCH₂ CH₂COONa

N - CH₂ - CH₂ - N

HOOCCH₂ CH₂COOH

При титровании жёсткой воды раствором трилона Б образуется внутрикомплексное соединение:

NaOOCCH₂ CH₂COONa

N - CH₂ - CH₂ - N

OOCCH₂ CH₂COO

М

(М – Са, Мg), т.е. связываются ионы Са²⁺ и Мg²⁺. Поэтому в конце титрования индикатор изменяет окраску и раствор становится синим.

Определение карбонатной жёсткости воды сводится к определению концентрации гидрокарбонат-ионов НСО₃^‾ и, тем самым, эквивалентной этим ионам концентрации ионов жёсткости Са²⁺ и Мg²⁺. Анализ проводят методом нейтрализации. В основе этого метода лежит титрование воды в присутствии метилоранжа раствором соляной кислоты до перехода жёлтой окраски индикатора в оранжевую.

Анион НСО₃^‾ в воде гидролизуется:

НСО₃^‾ + Н₂О Н₂СО₃ + ОН^‾

поэтому вода имеет щелочную реакцию среды и метилоранж в ней окрашен в жёлтый цвет. При титровании раствором HCl такой воды протекает реакция нейтрализации:

ОН^‾ + Н⁺ Н₂О

Ионы Н⁺ нейтрализуют количество ионов ОН^‾, эквивалентное концентрации ионов НСО₃^‾.

Анализ воды на жёсткость предполагает обычно:

1. Определение общей жёсткости Ж_о.

2. Определение карбонатной жёсткости Ж_к.

3. Вычисление некарбонатной жёсткости Ж_нк = Ж_о – Ж_к.