Опыт 4. Изучение окислительно- восстановительных свойств пероксида водорода

В две пробирки налить по 2-3 мл пероксида водорода (H₂O₂) и по 1 мл раствора серной кислоты. В одну пробирку добавить 2-3 капли раствора перманганата калия (KMnO₄), а в другую – 4-5 капель раствора йодида калия (KI). Что наблюдается в каждой пробирке? Экспериментально доказать выделение йода! Написать уравнения реакций. Уравнять и указать окислитель и восстановитель.

Опыт 5. Реакции диспропорционирования

а) В пробирку с 4-5 каплями раствора нитрита натрия (NaNO2) прилить равный объем разбавленной серной кислоты. Слегка нагреть (тяга!). Обосновать наблюдаемый эффект с помощью уравнения химической реакции.

Б) Написать уравнения реакций взаимодействия хлора с концентрированными растворами (холодным и горячим) щелочи. Подобрать коэффициенты.

Опыт 6. Восстановление иона MnO₄^-в различных средах

В три отдельные пробирки с раствором пермаганата натрия (KMnO₄) добавить разбавленную серную кислоту (H₂SO₄), во вторую – такой же объем воды; в третью – концентрированный раствор щелочи (NaOH или KOH). Затем в каждую из пробирок добавить раствор сульфата натрия (Na₂SO₄). Объяснить наблюдаемое, имея в виду образование в кислой среде Mn²⁺, в нейтральной – MnO2, в сильнощелочной – ионов MnO₄^2-.

Опыт 7. Окислительно- восстановительные свойства соединений хрома (III)

А) К 3-4 каплям раствора соли хрома (III) прибавить по каплям раствор щелочи до образования осадка, после чего прилить по каплям раствор бромной воды до изменения окраски (при необходимости подогреть).

б) К 3-4 каплям раствора хлорида хрома (III) (CrCl₃) прилить 2 капли раствора хлороводородной кислоты. Подученный раствор разделить на две пробирки, одну оставить для контроля, а в другую поместить кусочек цинка. Через несколько минут наблюдать изменение окраски пробирки с цинком.

В чем проявляется окислительно-восстановительная двойственность соединений хрома (III)?

Опыт 8. Взаимные переходы хромат (CrO₄^-) и

бихромат - ионов (Cr₂O₇^2-)

К 3-4 каплям раствора хромата калия (KCrO₄) прилить раствор кислоты до изменения окраски раствора.

К 3-4 каплям раствора бихромата калия (K₂Cr₂O₇) прилить по каплям раствор щелочи до изменения цвета раствора. Написать в молекулярном и ионном виде уравнения обеих реакций и указать окраску растворов хромат- и бихромат – ионов. Указать роль кислотности среды.

Опыт 9. Окислительные свойства хрома (VI)

К 3-4 каплям раствора бихромата калия (K₂Cr₂O₇) прилить раствор серной кислоты (1:4) (H₂SO₄) и по каплям раствор сульфита натрия (Na₂SO₃) или нитрита натрия (NaNO₂) до явления устойчивой зеленой окраски.

Написать уравнение окислительно-восстановительной реакции, подобрать коэффициенты. Указать окислитель, восстановитель.

Контрольные вопросы:

На примерах показать принципиальное различие трех типов окислительно-восстановительных реакций (примеры произвольные).

2. Для каких соединений хрома характерны окислительные свойства? Привести примеры реакций, в которых проявляются эти свойства.

3. В какой среде – кислой или щелочной – наиболее выражены окислительные свойства хрома (VI)? Восстановительные свойства хрома (III)? Чем это объясняется?

4. Закончить уравнения реакций и расставить коэффициенты:

NaCrO₂+2 + NaOH →

CrCl ₃+NaBiO₃+NaOH →

Cr₂(SO₄)₃+Br₂+NaOH →

K₂Cr₂O₇ + SO₂+H₂SO₄→

K₂Cr₂O₇+ FeSO₄+ H₂SO₄→

FeO•Cr₂O₃ + O₂+K₂CO₃→

Fe₂O₃ +К₂СгO₄ + СO₂→

5. Закончить уравнения реакций:

КМпO₄ + НС1(конц.) →

KMnO₄+ H ₂S + H ₂O →

МпO ₂ + НС1(конц.) →

KMnO₄ + KI + H ₂SO ₄→

MnSO ₄+(NH ₄) ₂S ₂O ₈+H ₂O →

6. Что произойдет, если к раствору иодида калия добавить по каплям хлорную воду? Написать уравнение реакции. Указать окислитель и восстановитель.

7. Будет ли изменяться степень окисления азота при действии на подкисленный раствор нитрита натрия соответственно раствора перманганата калия и иодида калия? Какие свойства – окислительные или восстановительные – проявляют при этом взаимодействующие компоненты?

Написать примеры уравнений реакций, в которых демонстрируются окислительные и восстановительные свойства пероксида водорода. Показать влияние среды на направление реакций.

Тема 6

Химия р -элементов. Сера. Фосфор. Азот.

р-элементами называют химические элементы, в атомах которых электрон с наивысшей энергией занимает р -орбиталь.

Каждый последующий р -элемент в группах в большей мере проявляет свойства неметалла, а его металлические свойства ослабевают. Орбитальные радиусы атомов с увеличением порядкового номера р -элемента в периоде уменьшаются, а энергия ионизации в общем возрастает.

Свойства р -элементов каждой подгруппы близки – все они являются электронными аналогами. В подгруппах с возрастанием порядкового номера р -элемента размеры атомов в общем увеличиваются, а энергия ионизации уменьшается. Электроотрицательность элементов при переходе в периоде от группы III к VII увеличивается, а в подгруппах сверху вниз уменьшается. Таковы общие тенденции изменения рассматриваемых констант.

Сера – химически активное вещество, особенно при повышенных температурах. Она непосредственно соединяется с многими простыми веществами, за исключением инертных газов, а так же азота N, теллура Te, йода I, платина Pt, золото Au. Однако соединения серы с азотом, теллуром, йодом, платиной и золотом синтезированы косвенными методами.

Для серы характерны окислительно-восстановительные реакции, при которых степень ее окисления изменяется по цепочке: минус 2, 0, +4, +6:

H₂S^-2⇄ S⁰⇄ S⁴⁺O₂⇄ S⁶⁺O₃

Сера проявляет свойства окислителя при взаимодействии с простыми веществами – восстановителями (металлами, водородом, некоторыми неметаллами, имеющими меньшую электроотрицательность). При комнатной температуре сера окисляет щелочные и щелочноземельные металлы, медь, серебро и ртуть с образованием сульфидов:

Восстановителем сера является по отношению к более сильным окислителям (кислороду, галогенам, кислотам-окислителям). Так, сера сгорает во фторе с образованием SF₆. Реакция серы с хлором и бромом сильно ускоряется при нагревании:

Взаимодействие со сложными веществами. Как восстановитель сера взаимодействует с кислотами-окислителями (HNO₃, H₂SO₄):

В воде сера не растворяется и даже не смачивается. Однако при высоких температурах сера диспропорционирует в атмосфере водяного пара:

Проявляя свойства и окислителя, и восстановителя, сера вступает в реакции диспропорционирования с растворами щелочей при нагревании:

Азот. Название элемента происходит от греческого «азот» − безжизненный, латинское название «nitrogenium» − рождающий селитру.

Молекула азота состоит из двух атомов N≡N, они прочно связаны друг с другом, чем и объясняется большая инертность азота при обычных условиях. Пассивность газообразного азота используют в технологии для создания инертной атмосферы для протекания химических реакций.

В химических реакциях азот может быть и окислителем и восстановителем.

Азот взаимодействует как окислитель:

а) при нагревании с литием Li, магнием Mg, кальцием Ca, титаном Ti с образованием нитридов:

;

б) при очень высокой температуре и в присутствии катализатора с водородом:

Азот взаимодействует как восстановитель:

а) с кислородом при очень высокой температуре:

;

другие оксиды азота при взаимодействии азота с кислородом не образуются;

б) с фтором:

Фосфор обладает большим радиусом атома, чем азот, вследствие чего обладает меньшим сродством к электрону.

Фосфор химически более активен, чем азот. Химическая активность фосфора зависит от аллотропической модификации, в которой он находится. Так, наиболее активен белый фосфор, а наименее активен черный фосфор.

Фосфор непосредственно взаимодействует со многими простыми и сложными веществами. В химических реакциях фосфор, как и азот, может быть и окислителем, и восстановителем.

Как окислитель фосфор взаимодействует со многими металлами с образование фосфидов:

Как восстановитель фосфор взаимодействует с кислородом, галогенами, серой. При этом в зависимости от условий проведения реакции могут образоваться как соединения фосфора (III), так и соединения фосфора (V).

а) При медленном окислении или при недостатке кислорода образуется фосфористый ангидрид:

При сгорании фосфора в избытке кислорода образуется фосфорный ангидрид:

б) В зависимости от соотношения реагентов при взаимодействии фосфора с галогенами и с серой образуются соответственно галогениды и сульфиды трех- и пятивалентного фосфора: