Лабораторна робота № 5 Окисно-відновні реакції.

Основні теоретичні питання. Ступені окиснення атомів у молекулах, складання рівнянь окисно-відновних реакцій; електронно-йонні баланси, приклади представників окисників і відновників.

Мета роботи: навчитися проводити окисно-відновні реакції і на основі одержаних практичних навичок засвоїти основні закономірності протікання окисно-відновних процесів.

Обладнання і реактиви: штатив з пробірками, хлорна і бромна вода; сірководнева вода; розчини: аміаку (25%), KI, H₂SO₄(конц.), 1Н HCl, K₂Cr₂O₇, MnSO₄, 2H HNO₃, Na₂S, 2H H₂SO₄, FeCl₃, K₃[Fe(Cn)₆], SnCl₂, 2H NaOH, KMnO₄; кристалічні Na₂SO₃, NaNO₂ або KNO₂, NaBiO₃, гранули металічного цинку.

Хід роботи.

Дослід 1. Міжмолекулярні окисно-відновні реакції.

а) В пробірку з розчином калій дихромату K₂Cr₂O₇ внести 0,5 мл 2н H₂SO₄ і кілька кристаликів натрій сульфіту Na₂SO₃. Як змінилось забарвлення в пробірці? Окисником чи відновником в хімічних реакціях є K₂Cr₂O₇? Властивості окисника чи відновника виявляє Na₂SO₃? Написати рівняння реакції.

б) В пробірку внести по 0,5 мл розчинів MnSO₄ і 2н HNO₃ та кілька кристаликів натрій бісмутату NaBiO_3. Поява фіалкового забарвлення розчину вказує на окиснення Mn²⁺- іона натрій бісмутатом в перманганат – іон MnO₄^-. Написати рівняння реакції, враховуючи, що продуктами реакції будуть перманганатна кислота і бісмут (ІІІ) нітрат.

Дослід 2. Внутрішньомолекулярні окисно-відновні реакції.

а) Розкладання амоній дихромату.

До порцелянової чашки внести невелику кількість кристалічного амоній дихромату (NH₄)₂Cr₂O₇ і запалити суміш. Через кілька секунд спостерігати розкладання солі. Написати рівняння реакцій.

б) Розкладання купрум(ІІ) нітрату.

В пробірку внести кілька кристалів Cu(NO₃)₂ 3Н₂О. Закріпити пробірку в штативі і обережно нагріти в полум’ї пальника. Спостерігати зміну кольору солі та утворення газів. Скласти рівняння реакції, враховуючи, що продуктами реакції є купрум(ІІ) оксид, нітроген діоксид та кисень.

Дослід 3. Реакції диспропорціонування.

а) Внести в пробірку 5-7 крапель розчину йоду і додати до нього по краплям 2н розчин лугу до знебарвлення. Написати рівняння реакції взаємодії йоду з лугом, враховуючи, що при цьому утворюються солі йодидної (НІ) і йодитної (HІO) кислот. Вказати, як зміниться ступінь окиснення йоду. Які реакції називаються реакціями диспропорціонування?

б) В дві пробірки внести по 2–3 кристали натрій сульфіту. Пробірки нагріти протягом 5–6 хвилин. Охолодити їх, додати по 0,5 мл дистильованої води і розчинити кристали. В одну пробірку внести 2 -3 краплі купрум (ІІ) сульфату, в другу – барій хлориду. Спостерігати утворення осадів. Написати рівняння реакцій, враховуючи, що при розкладанні натрій сульфіту утворюється натрій сульфід і натрій сульфат.

Дослід 4. Вплив середовища на протікання окисно-відновних реакцій.

В три пробірки внести по 3-4 краплі розчину KMnO_4. В одну пробірку додати 2-3 краплі 2н розчину H₂SO₄, в другу – стільки ж води, в третю – таку ж кількість розчину лугу. В три пробірки внести декілька кристаликів Na₂SO₃ і перемішати розчини до повного розчинення кристалів. Відмітити зміну забарвлення розчину в усіх трьох випадках.

Написати рівняння реакцій відновлення KMnO₄ натрій сульфітом в кислому, нейтральному і лужному середовищах, маючи на увазі, що в кислому середовищі продукт відновлення – сіль Mn²⁺, в нейтральному – MnO₂, в лужному – K₂MnO₄.

В якому середовищі Mn⁷⁺ поводить себе як найсильніший окисник?

Контрольні питання:

1. Які з наведених нижче реакцій відносяться до окисно-відновних?

Вказати для них окисник і відновник:

Zn + H₂SO₄(розб.) = ZnSO₄ + H₂

Zn + H₂SO₄(конц.) = ZnSO₄ + SO₂ + H₂O

Zn(OH)₂ + H₂SO₄ = ZnSO₄ + 2H₂O

CaO + CO₂ = CaCO₃

Fe₂O₃ + CO = CO₂ + 2FeO

2. Окиснення чи відновлення відбувається при переходах:

F eSO₄ Fe₂(SO₄)₃; Fe₂O₃ Fe; NH₃ NO; 2Cl^- Cl₂; Cl^- ClO^-₄;

I O^-₄ I₂

3. Як змінюються ступені окиснення окисника і відновника в окисно-відновних процесах? Навести приклади.

4. Які з наведених нижче речовин можуть проявляти тільки окисні властивості, тільки відновні властивості або окисні і відновні властивості одночасно: KMnO₄, MnO₂, V₂O₅, KI, PbO₂, NH₃, HNO₂, Na₂S, Na₂SO₃, HNO₃, K₂Cr₂O₇, PH₃.

5. Розставити коефіцієнти в рівняннях реакцій, використавши метод електронного балансу:

As₂O₃ + HNO₃ + H₂O → H₃AsO₄ + NO

Fe₂(SO₄)₃ + AsH₃ → As + FeSO₄ + H₂SO₄

KIO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄ → I₂ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O

KMnO₄ + Ca(NO₂)₂ + H₂SO₄ → Ca(NO₃)₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

As₂O₃ + I₂ + KOH → KI + K₃AsO₄ + H₂O

Bi₂O₃ + Cl₂ + KOH →KCl + KBiO₃ + H₂O

KClO₃ + I₂ + H₂O → HIO₃ + KCl

Zn + HNO₃ → SO₂ + NH₄NO₃ + H₂O

Ag + H₂SO₄(конц.) → SO₂ + Ag₂SO₄ +H₂O