На тему: «Окислительно-восстановительные реакции»

Выполнил

студент группы__________ ______________ Фамилия И.О.

(Подпись, дата)

Принял

доцент кафедры ОАХ ______________

(Подпись, дата)

Цель работы:

- научиться составлять уравнения ОВР, подбирать коэффициенты методом ионно-электронного баланса;

- научиться определять направление протекания ОВР.

Краткая теория.

Окислительно-восстановительная реакция (ОВР) – это….

ОВР – это реакции с переносом …..

Окислитель - …..

Восстановитель - ….

Степень окисления – это …..

Рассчитайте степени окисления элементов в соединениях:

а) BaO₂ б) KMnO₄ в) H₂S₂O₇ г) HNO₃ д) Fe₂(SO₄)₃

Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) характеризует …..

Чем больше значение ОВП, тем сильнее выражены ………………………..свойства……

……………………………формы электрохимической системы.

Чем меньше значение ОВП, тем сильнее выражены ………………………..свойства……

……………………………формы электрохимической системы.

Электрохимическая система (ЭХС) включает………….

Сопряженная окислительно-восстановительная пара – это……….

По величине ОВП выберите наиболее сильный окислитель и наиболее сильный восстановитель:

1)  _{MnO4- / Mn2+} = 1,51 2)  _SO42-/H2SO3 = 0,17 3)  _Fe3+/Fe2+ = 0,77 4)  _Br2/Br- = 1,07

Электродвижущая сила (ЭДС) ОВР рассчитывается по формуле:

ОВР протекает самопроизвольно, если

Укажите, между какими веществами электрохимических систем 1 – 4 (см. выше) возможно протекание ОВР, составьте уравнения реакций:

Опыт 1. Влияние среды на окислительные свойства перманганата калия

В три пробирки внести по 3 капли разбавленного раствора перманганата калия KMnO₄, в первую добавить несколько капель разбавленной серной кислоты (кислая среда), в третью – 6-7 капель (избыток) раствора щелочи. В каждую пробирку внести несколько кристалликов сульфита натрия Na₂SO₃.

Отметить какие изменения произошли в пробирках:

а) в кислой среде (1-я пробирка) …

б) в нейтральной среде (2-я пробирка)…

в) в сильнощелочной среде (3-я пробирка)…

Перманганат калия проявляет свойства………..……….…………за счет…………..

Определите, какие продукты образовались из перманганата калия в каждой из пробирок, учитывая, что перманганат калия – может восстанавливаться до бесцветной соли марганца(II), бурого осадка оксида марганца(IV) или ярко зеленого манганата(VI)

а) в кислой среде перманганат калия восстановился до …

б) в нейтральной среде перманганат калия восстановился до …

в) в сильнощелочной среде перманганат калия восстановился до …

Сульфит натрия проявляет свойства …………………………..за счет………….

Сульфит натрия ……………………….до……………………..

Составьте уравнения и рассчитайте ЭДС реакций

а) в кислой среде реакция протекает в соответствии со схемой:

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄ → MnSO₄ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Составить уравнение диссоциации:

Подобрать материальный баланс, используя частицы H₂O, H⁺

MnO₄^- + → Mn²⁺ + (процесс ………………)

SO₃^2- + → SO₄^2- + (процесс ………………)

Рассчитать наименьшее общее кратное числа электронов …….и подобрать коэффициенты электронного баланса:………….

Сложить уравнения полуреакций, умножив на соответствующие коэффициенты электронного баланса

«Привести подобные члены» и составить краткое ионное уравнение:

Расставить коэффициенты в молекулярном уравнении реакции:

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄ → MnSO₄ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Выписать значения ОВП:

 _{MnO4- / Mn2+} =………..  _SO42-/H2SO3 = …….

Рассчитать ЭДС и определить, возможно, ли самопроизвольное протекание реакции:

ЭДС = (_окисл - _восст) =

б) в нейтральной среде реакция протекает в соответствии со схемой:

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂O → MnO₂ + Na₂SO₄ + KOH

Составить уравнение диссоциации:

Подобрать материальный баланс, используя частицы H₂O, OH^-

MnO₄^- + → MnO₂ + (процесс ………………)

SO₃^2- + → SO₄^2- + (процесс ………………)

Рассчитать наименьшее общее кратное числа электронов …….и подобрать коэффициенты электронного баланса:………….

Сложить уравнения полуреакций, умножив на соответствующие коэффициенты электронного баланса

«Привести подобные члены» и составить краткое ионное уравнение:

Расставить коэффициенты в молекулярном уравнении реакции:

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂O → MnO₂ + Na₂SO₄ + KOH

Выписать значения ОВП:

 _{MnO4- / MnO2} =………..  _SO42-/SO32- = …….

Рассчитать ЭДС и определить, возможно, ли самопроизвольное протекание реакции:

ЭДС = (_окисл - _восст) =

в) в сильнощелочной среде реакция протекает в соответствии со схемой:

KMnO₄ + Na₂SO₃ + NaOH → Na₂MnO₄ + K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

Составить уравнение диссоциации:

Подобрать материальный баланс, используя частицы H₂O, OH^-

MnO₄^- + → MnO₄^2- (процесс ………………)

SO₃^2- + → SO₄^2- + (процесс ………………)

Рассчитать наименьшее общее кратное числа электронов …….и подобрать коэффициенты электронного баланса:………….

Сложить уравнения полуреакций, умножив на соответствующие коэффициенты электронного баланса

Расставить коэффициенты в молекулярном уравнении реакции:

KMnO₄ + Na₂SO₃ + NaOH → Na₂MnO₄ + K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

Выписать значения ОВП:

 _{MnO4- / MnO42-} =………..  _SO42-/SO32- = …….

Рассчитать ЭДС и определить, возможно, ли самопроизвольное протекание реакции:

ЭДС = (_окисл - _восст) =

По величинам ОВП сравните окислительные свойства перманганата калия в разных средах:

По величинам ОВП сравните восстановительные свойства сульфита натрия в разных средах:

Вывод о том, как влияет среда на окислительно-восстановительные свойства и результат ОВР:

Опыт 2. Окислительно-восстановительные свойства перекиси водорода

В первую пробирку внести 3 капли разбавленного раствора перманганата калия KMnO₄, несколько капель разбавленной серной кислоты (кислая среда), а затем по каплям раствор перекиси водорода H₂O₂. Во вторую пробирку внести 5 капель раствора иодида калия KI, несколько капель разбавленной серной кислоты (кислая среда), а затем по каплям раствор перекиси водорода H₂O₂.

Отметить какие изменения произошли в пробирках:

а) в пробирке с перманганатом калия в кислой среде……………………

б) в пробирке с иодидом калия …………………………

Степени окисления элементов в перекиси водорода равны:…………..

В перекиси водорода H₂O₂ кислород имеет промежуточную степень окисления, и перекись водорода может проявлять двойственные окислительно-восстановительные свойства.

Перекись водорода неустойчивое соединение, при нагревании и под действием света разлагается (диспропорционирует) с образованием воды и кислорода: ………………………………..

Перманганат калия проявляет только ……………………………свойства, и по отношению к нему перекись водорода выполняет роль ……………………..

а) Реакция протекает в соответствии со схемой:

KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ → MnSO₄ + O₂ + K₂SO₄ + H₂O

Составить уравнение диссоциации:

Подобрать материальный баланс, используя частицы H₂O, H⁺

MnO₄^- + → Mn²⁺ + (процесс ………………)

H₂O₂ + → O₂ + (процесс ………………)

Рассчитать наименьшее общее кратное числа электронов …….и подобрать коэффициенты электронного баланса:………….

Сложить уравнения полуреакций, умножив на соответствующие коэффициенты электронного баланса

«Привести подобные члены» и составить краткое ионное уравнение:

Расставить коэффициенты в молекулярном уравнении реакции:

KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ → MnSO₄ + O₂ + K₂SO₄ + H₂O

Выписать значения ОВП:

 _{MnO4- / Mn2+} =………..  _{O2/ H2O2} = …….

Рассчитать ЭДС и определить, возможно, ли самопроизвольное протекание реакции:

ЭДС = (_окисл - _восст) =

Иодид калия проявляет только ……………………………свойства, и по отношению к нему перекись водорода выполняет роль ……………………..

б) Реакция протекает в соответствии со схемой:

KI + H₂O₂ + H₂SO₄ → I₂ + K₂SO₄ + H₂O

Составить уравнение диссоциации:

Подобрать материальный баланс, используя частицы H₂O, H⁺

I^- → I₂ (процесс ………………)

H₂O₂ + → H₂O (процесс ………………)

Рассчитать наименьшее общее кратное числа электронов …….и подобрать коэффициенты электронного баланса:………….

Сложить уравнения полуреакций, умножив на соответствующие коэффициенты электронного баланса

«Привести подобные члены» и составить краткое ионное уравнение:

Расставить коэффициенты в молекулярном уравнении реакции:

KI + H₂O₂ + H₂SO₄ → I₂ + K₂SO₄ + H₂O

Выписать значения ОВП:

 _{I2 /I-} =………..  _H2O2/Н2О = …….

Рассчитать ЭДС и определить, возможно, ли самопроизвольное протекание реакции:

ЭДС = (_окисл - _восст) =

Вывод:

Задание для самостоятельной работы

Окислительно-восстановительная пара I₂/I^- характеризуется средним значением окислительно-восстановительного потенциала (см. приложение). Поэтому один ряд веществ может окислять (I₂ — окислитель), а другой — восстанавливать (I^- — восстановитель).

Из приведенных примеров электрохимических систем выбрать такие, которые будут восстанавливаться и те, которые будут окисляться окислительно-восстановительной системой

1) Sn⁴⁺/Sn²⁺ 2) S₄O₆^2-//S₂O₃^2- 3) Cr₂O₇^2-/Cr³⁺

4) PbO₂/Pb²⁺ 5) Fe³⁺/Fe²⁺ 6) NO₂^-/NO

Пример решения.

Составим уравнения полуреакций восстановления для заданных электрохимических систем и выпишем из таблицы значения стандартных ОВП.

1. I₂ + 2e 2I^-

окисл. форма восст. Форма

 I₂ /I^- = + 0.536 B

Sn⁴⁺ + 2e Sn²⁺

окисл. форма восст. Форма

 Sn⁴⁺/Sn²⁺ = + 0.15 B

Из сравнения значений стандартных ОВП

 I₂ /I^- = + 0.536 B >  Sn⁴⁺/Sn²⁺ = + 0.15 B

следует, что более сильным окислителем является йод — I₂, а более сильным восстановителем —-ион Sn²⁺, и между ними возможно протекание самопроизвольной окислительно-восстановительной реакции. Составим уравнение реакции.

1│I₂ + 2e → 2I^-

1│Sn²⁺ - 2e → Sn⁴⁺

_____________________

I₂ + Sn²⁺ → 2I^- + Sn⁴⁺

Ок-ль вос-ль

Рассчитаем ЭДС

ЭДС =  I₂ /I^- -  Sn⁴⁺/Sn²⁺ = 0.536 – 0.15 = 0.386 B > 0

ЭДС реакции имеет положительное значение, следовательно, она возможна.

Проверим это экспериментально и проведем реакцию.

Внести в пробирку 2 капли водного раствора йода («йодной воды») и 2 капли раствора соли хлорида олова ().

Наблюдаем обесцвечивание бурой окраски йода, что свидетельствует о протекании реакции. Оставим молекулярное уравнение реакции

I₂ + SnCl₂ → SnCl₂I₂

или

2I₂ + 2SnCl₂ → SnCl₄ + SnI₄

Аналогично рассмотреть примеры 2)-6).

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Кафедра «Общая и аналитическая химия»

Дисциплина «Общая и неорганическая химия»

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №2