Тема 1: Окислительно-восстановительные реакции. Электрохимические процессы. Коррозия металлов
Основные вопросы теории
1. Степень окисления элементов. Окислительно-восстановительные реакции. Методы расстановки коэффициентов.
2. Классификация окислительно-восстановительных реакций. Их роль в природе и технике.
3. Важнейшие окислители и восстановители. Роль среды в протекании окислительно-восстановительных реакций.
4. Электродный потенциал. Электрохимические системы: электролиз и гальванический элемент.
5. Коррозия металлов. Виды коррозии. Механизм электрохимической коррозии металлов. Методы защиты от коррозии.
Тестовое задание
1. Протекание реакции диспропорционирования сопровождается увеличением и уменьшением степени окисления атомов одного и того же элемента.
К ним нельзя отнести реакцию:
а) 2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2;
б) Cl2 + H2O = HCl + HСlO;
в) 3K2MnO4 + 2H2O = 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH;
г) 2FeSO4 + 2H2O = (FeOH)2SO4 + H2SO4.
2. В реакции, протекающей по схеме:
Cr2S3 + KNO3 + Na2CO3 → K2CrO4 + NO + CO2 + Na2SO4,
окислению подвергаются элементы следующего ряда:
а) N, S; б) S, Cr; в) C, N; г) Cr, N.
3. Сумма коэффициентов в правой части уравнения реакции
KMnO4 + HCl → MnCl2 + KCl + H2O + Cl2:
а) 4; б) 8; в) 17; г) 18.
4. При окислении Fe2+ до Fe3+ перманганат калия в кислой среде восстанавливается до соли марганца со степенью окисления +2. Сколько молей сульфата железа (II) окисляется 1 молем перманганата калия:
а) 1, б) 2, в) 10, г) 5?
5. Концентрированная H2SO4 восстанавливается цинком, как правило, до оксида серы (IV). Чему равна масса (г) оксида серы (IV), образующегося при полном взаимодействии с цинком концентрированного раствора, содержащего 245 г H2SO4?
а) 64,0; б) 80,0; в) 128; г) 160?
6. При взаимодействии активного металла Mg с очень разбавленным раствором HNO3 происходит её восстановление преимущественно
а) до NO2, б) до NO, в) до N2O, г) до NH3.
Задачи для самостоятельного решения
1. Дайте определение степени окисления. Расставьте степень окисления хрома в следующих соединениях: K2CrO4, Cr2O3, Fe(CrO2)2, K2Cr2O7, Cr2(SO4)3, Na3[Cr(OH)6].
2. К какому типу относятся следующие реакции:
NaNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5NaNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O;
3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O;
(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O?
3. Расставьте степени окисления в соединениях: H2S, S, SO2, SO3. В каком соединении сера может являться:
а) только окислителем;
б) только восстановителем;
в) проявлять окислительно-восстановительную двойственность?
4. Реакции выражаются схемами:
а) AsH3 + AgNO3 + H2O → H3AsO4 + Ag + HNO3;
б) Cd + KMnO4 + H2SO4 → CdSO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O;
в) Na2S + HNO3 → S + NO + NaNO3 + H2O;
г) KBr + KBrO3 + H2SO4 → Br2 + K2SO4 + H2O;
д) Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O;
е) P + HIO3 + H2O → H3PO4 + HI;
ж) SnCl2 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Sn(SO4)2 + SnCl4 + Cr(SO4)3 + K2SO4 + H2O;
з) NaI + KMnO4 + KOH → I2 + K2MnO4 + NaOH;
и) Fe2O3 + C → Fe + CO;
к) NaCrO2 + PbO2 + NaOH → Na2CrO4 + Na2PbO2 + H2O;
л) HNO3 + Ca → NH4NO3 + Ca(NO3)2 + H2O;
м) I2 + Cl2 + H2O → HIO3 + HСl.
Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Укажите, какое вещество является окислителем, какое – восстановителем.
5. Какая масса перманганата калия потребуется для окисления сульфита калия массой 12 г, находящегося в нейтральном растворе? Реакция протекает по уравнению:
KМnO4 + K2SO3 + H2O = K2SO4 + MnO2 + KOH.
6. Составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций, используя метод полуреакций:
1) Na2S + KMnO4 + H2O = S + MnO2 + …
2) FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + Mn +…
Лабораторная работа
Опыт 1. Окислительное действие иона Н+
Испытать действие разбавленной серной кислоты на цинк. Написать уравнение реакций в молекулярной и ионной форме.
Опыт 2. Окислительное действие ионов Cu2+
Поместить в пробирку гранулу цинка и добавить раствор хлорида меди (II). Что наблюдаете? Написать уравнение реакции.
Опыт 3. Окислительное действие концентрированной азотной кислоты
В пробирку с небольшим количеством стружек меди прилить 1-2 мл концентрированной азотной кислоты. Отметить цвет и запах выделившегося газа и цвет образовавшегося раствора. Написать соответствующее уравнение реакции.
Опыт 4. Перманганат калия как окислитель. Роль среды
В три пробирки налить по 1-2 мл раствора перманганата калия, затем в первую пробирку добавить разбавленной серной кислоты, во вторую – немного воды, в третью – раствора щёлочи. После этого во все пробирки прилить сульфита натрия. Что наблюдаете? Написать соответствующие уравнения реакций, если в первой пробирке получилась соль Мn2+, во второй – MnO2 и в третьей – манганат калия K2MnO4. Указать цвета получившихся продуктов.
Опыт 5. Металлы как восстановители
а) Внесите в пробирку гранулу алюминия и прилейте 5 капель разбавленной хлороводородной кислоты. Подогрейте содержимое пробирки (отверстием в сторону от работающих). Какой газ выделяется? Какой продукт образуется при окислении алюминия? Составьте уравнение реакции. Будет ли идти аналогичная реакция, если вместо алюминия взять медь, вместо хлороводородной кислоты – разбавленную серную кислоту?
б) Внесите в пробирку гранулу алюминия и прилейте 5 капель раствора гидроксида натрия. Подогрейте содержимое пробирки (отверстием в сторону от работающих). Какой газ выделяется? Какой продукт образуется при окислении алюминия щелочной среде? Составьте уравнение реакции. В какой среде восстановительные свойства алюминия выражены сильнее? Назовите другие известные вам металлы, реагирующие с водой в щелочной среде.
Опыт 6. Окислительно-восстановительная двойственность
а) Пероксид водорода как окислитель
В пробирку налейте 1-2 мл раствора йодида калия и пероксида водорода, аккуратно перемешайте и добавьте немного крахмального клейстера, отметьте, что при этом происходит и объясните наблюдаемое явление. Напишите уравнение реакции.
б) Восстановительные свойства пероксида водорода
Налейте в пробирку 1-2 мл раствора перманганата калия, добавьте серной кислоты и прилейте раствора пероксида водорода. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции, если при этом образовалась соль Mn2+ и молекулярный кислород.
Вымойте посуду, приведите в порядок рабочее место. Спасибо.
