Г) окисление сульфита натрия перманганатом калия в нейтральной и щелочной средах

Экспериментальная часть

Цель: Исследовать окислительно-восстановительные реакции

Опыт 1

А)Выполнение опыта:к 3-4 каплям раствора иодида калия добавьте 5-7 капель хлорной воды.

Запись данных опыта: образовался жёлтый осадок.

Уравнение реакции

2K⁺ I ^- + Cl₂⁰ → 2K⁺ Cl ^- + I₂⁰;

Cl₂⁰ – 2e ^- → 2 Cl^- │ 2

2I^- + 2e ^- → I₂⁰│ 2

Б) окислительные свойства серной кислоты.

Взаимодействие разбавленной кислоты с металлами.

Выполнение опыта: поместить в одну пробирку кусочек медной стружки, в другую один микрошпатель порошка цинка, а в третью – кусочек магниевой ленты и прибавить в каждую пробирку по 6-8 капель 10% (2 н) раствора серной кислоты.

Запись данных опыта: необходимо написать уравнения реакции в тех случаях, когда они протекают, указать какой ион выполняет по отношению к металлам функцию окислителя.

Запись данных опыта:

2Zn⁰ + H₂⁺ SO₄^- → Zn₂⁺² SO₄^{- 2} + H₂⁰ ↑ Реакция протекает средне

Zn⁰ – 2e ^- → Zn⁺²│ 2

2H⁺+ 2e ^- → H₂⁰│ 2 — Окислитель

Mg⁰ + H₂⁺ SO₄^- → Mg⁺² SO₄^- + H₂⁰ ↑ Реакция протекает средне

Mg⁰ – 2e ^- → Mg⁺²│ 2

2H⁺+ 2e ^- → H₂⁰│ 2 — Окислитель

Реакция с медью не протекает.

В) окислительные свойства перманганата калия.

Окисление сульфида натрия перманганатом калия в кислой среде.

Выполнение опыта: налейте в пробирку 2-3 капли раствора перманганата калия и такой же объем разбавленной 2н серной кислоты, а затем прибавляйте по каплям раствор сульфида натрия до полного обесцвечивания раствора.

Запись данных опыта: какую степень окисления приобретает марганец в кислой среде? Укажите, какую функцию выполняют в ней сульфид натрия и серная кислота.

KMnO₄ + H₂SO₄ + Na₂S → MnSO₄ + K₂SO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

pH<7, H⁺, H₂O;

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- → Mn⁺² + 4H₂O
S^-2 + 4H₂O – 8e^- → SO₄^-2 + 8H⁺

8MnO₄^- + 64H⁺ + 5S^-2 + 20H₂O → 8Mn⁺² + 32H₂O + 5SO₄^-2 + 40H⁺

8MnO₄^- + 24H⁺ + 5S^-2 → 8Mn⁺² + 12H₂O + 5SO₄^-2

-8 + 24 – 10 → +16 – 10

+6 → +6

8KMnO₄ + 12H₂SO₄ + 5Na₂S → 8MnSO₄ + 4K₂SO₄ + 5Na₂SO₄ + 12H₂O

В кислой среде Mn принимает степень окисления +2, выполняя роль окислителя. Сульфид натрия выполняет роль восстановителя. Серная кислота определяет кислотность среды.

г) окисление сульфита натрия перманганатом калия в нейтральной и щелочной средах

Выполнение опыта: две пробирки налить по 3-4 капли раствора перманганата калия и такой же объем сульфита натрия. В одну из пробирок налить 5-6 капель концентрированного раствора гидроксида натрия или калия.

Запись данных опыта: как изменится окраска раствора? Какие ионы придают растворам окраску? Сделать вывод о характере продуктов восстановления перманганата иона в зависимости от рН среды. В какой среде перманганат-ион проявляет более высокую окислительную активность?

KMnO₄ + Na₂SO₃ → реакция не идет

KMnO₄ + Na₂SO₃ + KOH → K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

pH>7, OH^-, H₂O;

MnO₄^- + e^- → MnO₄^-2
SO₃^-2 + 2OH^- - 2e^-→ SO₄^-2 + H₂O

2MnO₄^- + SO₃^-2 + 2OH^- → 2MnO₄^-2 + SO₄^-2 + H₂O

-2 - 2 - 2→ -4 -2

-6 → -6

2KMnO₄ + Na₂SO₃ + 2KOH → 2K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

Окраска меняет фиолетовый цвет на темный, что связано с восстановлением марганца от Mn⁺⁷ до Mn⁺⁶. Темный цвет раствору придают ионы MnO₄^-2. Перманганат-ион при pH>7 восстанавливается до иона MnO₄^-2; при pH<7 восстанавливается до Mn⁺². Перманганат-ион проявляет более высокую окислительную активность в кислой среде

Опыт2

а) Восстановители элементарные вещества

Поместили в 4 пробирки по 1-2 кусочка цинка, железа, олова или меди и прибавить по 5-7 капель 10% раствора соляной кислоты.

1) Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

2) 2Fe + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂↑

3) Sn + 2HCl → SnCl₂ + H₂↑

4) Cu + HCl → не протекает

Наиболее интенсивнее протекает 1-я реакция, менее интенсивное протекает 2-я реакция, интенсивность меньше всего в 3-ей реакции, 4-я не протекает. Интенсивность зависит активности металла, которая идет в порядке Zn, Fe, Sn, Cu.

б) Восстановительные свойства сероводорода и сульфид-ионов. Восстановление сульфид-ионами хроматов и дихроматов.

К 2-3 каплям раствора дихромата калия прилили 4-5 капли раствора сульфида аммония и слегка нагрели.

K₂Cr₂O₇ + (NH₄)₂S 2Cr(OH)₂↓ + S↓ + N₂↑+ 2KOH + H₂O

В осадок выпадают гидроксид хрома (II) и сера, которые имеет желтый цвет.

Опыт 3.

а) Окислительно-восстановительная двойственность. Двойственное поведение пероксида водорода.

К подкисленному раствору перманганата калия добавили по каплям раствор пероксида водорода до полного обесцвечивания раствора.

KMnO₄ + HCl + H₂O₂ → KCl + MnCl₂ + H₂O + O₂↑

pH<7, H⁺, H₂O

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- → Mn⁺² + 4H₂O

H₂O₂ – 2e^- → O₂ + 2H⁺

2MnO₄^- + 16H⁺ + 5H₂O₂ → 2Mn⁺² + 8H₂O + 5O₂ + 10H⁺

2MnO₄^- + 6H⁺ + 5H₂O₂ → 2Mn⁺² + 8H₂O + 5O₂

-2 + 6 → +4

+4 → +4

2KMnO₄ + 6HCl + 5H₂O₂ → 2KCl + 2MnCl₂ + 8H₂O + 5O₂↑

Выделяется кислород.

б) Окислительно-восстановительные свойства иодид-иона.

В две пробирки внесли по 3 капли иодида калия и по 2 капли 2н раствора серной кислоты. В одну пробирку добавили 3 капли хлорной воды, в другую 3 капли сероводородной воды.

2KI + H₂SO₄ + Cl₂ → 2KCl + H₂SO₄ + I₂↓

2I^- -2e^- → I₂⁰

Cl₂⁰ + 2e^- → 2Cl^-

2I^- + Cl₂⁰ → I₂⁰ + 2Cl^-

-2 → -2

2KI + H₂SO₄ + Cl₂ → 2KCl + H₂SO₄ + I₂↓

Ион I^- проявляют восстановительные свойства.

Реакция не протекала во втором случае с сероводородом, т. к. сера находится в минимальной степени окисления -2 и не может более восстановиться.

в) Окислительно-восстановительная двойственность. Двойственное поведение азотистой кислоты и нитритов.

К 1-2 каплям раствора перманганата калия добавили 3-4 капли разбавленной серной кислоты, а затем по каплям прибавили раствор нитрита натрия или калия до полного обесцвечивания раствора.

KMnO₄ + H₂SO₄ + KNO₂ → MnSO₄ + K₂SO₄ + NO₂↑

pH<7, H⁺, H₂O

MnO₄^- +8H^- + 5e^- → Mn⁺² + 4H₂O

NO₂^- - e^- → NO₂⁰

MnO₄^- + 8H⁺ + 5NO₂^- → Mn⁺² + 4H₂O + NO₂⁰

+2 → +2

KMnO₄ + 4H₂SO₄ + 5KNO₂ → MnSO₄ + 3K₂SO₄ + 5NO₂↑

При протекании реакции выделился бурый газ NO₂, что связано с окислением иона NO^- и восстановлением иона MnO₄^- до Mn⁺².

г) Окислительные и восстановительные свойства серы в соединениях в зависимости от степени окисления.

В три пробирки внесли по три капли раствора перманганата калия и 2 н раствора уксусной кислоты (для создания кислой среды). В одну пробирку прибавили 3 капли свежеприготовленной сероводородной воды, во вторую несколько кристалликов сульфита натрия, в третью 3 капли концентрированной кислоты.

1) KMnO₄ + CH₃COOH + H₂S → MnSO₄ + K₂SO₄ + (CH₃COO)₂Mg + H₂O

pH<7, H⁺, H₂O

MnO₄^- +8H⁺ + 5e^- → Mn⁺² + 4H₂O

S^-2 + 4H₂O – 8e^- → SO₄^-2 + 8H⁺

8MnO₄^- + 64H⁺ + 5S^-2 + 20H₂O → 8Mn⁺² + 32H₂O + 5SO₄^-2 + 40H⁺

8MnO₄^- + 24H⁺ + 5S^-2 + → 8Mn⁺² + 12H₂O + 5SO₄^-2

- 8 + 24 – 10 → 16 – 10

+6 → +6

8KMnO₄ + 14CH₃COOH + 5H₂S → MnSO₄ + 4K₂SO₄ + 7(CH₃COO)₂Mg + 12H₂O

2) KMnO₄ + CH₃COOH + Na₂SO₃ → MnSO₄ + H₂O + Na₂SO₄ + CH₃COONa + K₂SO₄

pH<7, H⁺, H₂O

MnO₄^- +8H⁺ + 5e^- → Mn⁺² + 4H₂O

SO₃^-2 + H₂O – 2e^- → SO₄^-2 + 2H⁺

2MnO₄^- + 16H⁺ + 5SO₃^-2 + 5H₂O → 2Mn⁺² + 8H₂O +5SO₄^-2 + 10H⁺

2MnO₄^- + 6H⁺ + 5SO₃^-2 → 2Mn⁺² + 3H₂O +5SO₄^-2

-2 + 6 – 10 → 4 – 10

-6 → -6

2KMnO₄ + 6CH₃COOH + 5Na₂SO₃ → 2MnSO₄ + 3H₂O + 2Na₂SO₄ + 6CH₃COONa + K₂SO₄

В первых двух случаях реакция проходила с восстановлением марганца и окислением атомов серы. При добавлении в 3-ю пробирку концентрированной серной кислоты реакция не происходила, т. к. сера находится в высшей степени окисления +6 и не может быть восстановителем.

Опыт 4.