А) Основные понятия окислительно-восстановительных реакций
Реакции, в результате которых происходит изменение степеней окисления у элементов, участвующих в них, называют окислительно-восстановительными.
Степенью окисления называется относительный заряд атома элемента, измеряемый количеством частично или полностью отданных или принятых электронов.
Атомы, принимающие электроны и понижающие свою степень окисления, называются окислителями. Атомы, отдающие электроны и повышающие свою степень окисления называются восстановителями. Процесс принятия электронов называется восстановлением, а процесс отдачи электронов – окислением.
б) Классификация окислительно-восстановительных реакций.
Классификация окислительно-восстановительных реакций основана на том, где расположены атомы окислителя и восстановителя, т.е в состав каких молекул они входят. Все окислительно-восстановительные реакции подразделяются на три основных класса:
1. Реакции межмолекулярного окисления-восстановления – реакции, в которых атомы окислителя и восстановителя входят в состав молекул разных веществ.
2. Реакции внутримолекулярного окисления-восстановления – реакции, в которых атомы окислителя и восстановителя входят в состав одной молекулы.
3. Реакции самоокисления-самовосстановления – реакции, в которых окислителем и восстановителем является один и тот же атом.
3. Приборы и реактивы
Спиртовка; раствор иодида калия, раствор азотной кислоты, раствор перманганата калия 0,1 н., раствор сульфата железа(II), серная кислота 2н., раствор роданида аммония, раствор пероксида водорода 3%, концентрированный раствор щелочи, раствор сульфита натрия 1н., раствор дихромата калия 2н., раствор сульфида натрия 1н..
4. Ход выполнения работы
Опыт 3. Окислительные свойства азотной кислоты
К 4 каплям раствора иодида калия прилить 4 капли 2 н. раствора азотной кислоты. Что наблюдается? Как можно доказать, что появившаяся окраска обусловлена выделившимся иодом?
6KJ-1 + HN+5O3 → 3J20 + 2N+2O + 6KNO3
2J-1 - 2ē → J20 | 3 восстановитель
N+5 + 3ē → N+2 | 2 окислитель
В получившийся раствор добавим крахмал, пронаблюдаем появление синей окраски. Это значит, что в растворе присутствует йод.
Опыт 5. Восстановление перманганата калия в кислой среде
К 4 каплям раствора перманганата калия прилить 4 капли раствора сульфата железа(II) и подкислить 2 каплями серной кислоты. Что наблюдается? Составить уравнение реакции. Для открытия образовавшихся ионов железа (III) прилить 1 каплю раствора роданида аммония.
2KMn+7O4 + H2SO4 + 10Fe+2SO4 → 5Fe2+3(SO4)3 + 2Mn+2SO4 + + K2SO4 + H2O
Mn+7 + 5ē → Mn+2 | 2 окислитель
Fe+2 – ē → Fe+3 | 10 восстановитель
Наблюдаем обесцвечивание раствора.
Опыт 6. Восстановление перманганата калия в нейтральной среде
В пробирку налить по 4 капли растворов перманганата калия и пероксида водорода. Что наблюдается? Составьте уравнение реакции.
2KMn+7O4 + 3 H2O2 -1→ 3O2 0+ 2Mn+4O2 + 2KOH + 2H2O
2O-1– 2ē → O2 0 | 3 восстановитель
В ходе реакции наблюдаем выпадение осадка.
Опыт 7. Восстановление перманганата калия в щелочной среде
К 4 каплям раствора перманганата калия прилить 3-4 капли концентрированного раствора щелочи и 6 капель раствора сульфита натрия. Наблюдать появление зеленой окраски, характерной для иона MnO42-. Составить уравнение реакции.
2KMn+7O4 + Na2S+4O3 + 2KOH → 2KMn+6O4 + Na2S+6O4 + H2O
Mn+7 + ē → Mn+6 | 2 окислитель
S+4– 2ē → S +6 | 1 восстановитель
Наблюдается появление зеленой окраски.
Опыт 9. Восстановление дихромат-иона до трехвалентного хрома
3 капли раствора дихромата калия подкислить 3 каплями серной кислоты, встряхнуть и добавить 5 капель раствора сульфида натрия. Еще раз встряхнуть пробирку. Как и почему изменяется окраска раствора? Почему раствор мутнеет? Составить уравнение реакции.
K2Cr2+6O7 + 7H2SO4 + 3Na2S-2 → Cr+3(SO4)3 + 3S0 + K2SO4 + 7H2O + 3Na2SO4
2Cr+6 + 6ē → 2Cr+3 | 1 окислитель
S-2 -2ē → S0 | 3 восстановитель
В ходе реакции пропадает оранжевый цвет раствора, появляется зеленая окраска. Кроме того выпадает серый осадок.
Вывод: в ходе работы были составлены уравнения окислительно-восстановительных реакций с использованием метода ионно-электронного баланса.
