Экспериментальная часть

1. Окислительно-восстановительные реакции

Опыт 1. Возможность протекания реакций и окислительно-восстановительные потенциалы реагирующих веществ.

На основании стандартных значений электродных потенциалов окислителя и восстановителя дайте обоснованный ответ, какие из приведённых реакций протекают самопроизвольно:

1. Cu + H₂SO₄(разб.)  CuSО₄ + H_2,

2. Fe + CuSO₄  FeSО₄ + Cu,

3. Fe + H₂SO₄(разб.)  FeSO ₄ + H_2,

4. KI + Br₂  KBr + I_2.

Убедитесь в правильности выводов, проделав предлагаемые реакции. Составьте электронные уравнения.

Опыт 2. Восстановительные свойства свободных металлов.

В три пробирки внесите по 5-6 капель раствора перманганата калия и по одному микрошпателю цинковой пыли. Затем добавьте по 5-6 капель: в первую – раствора серной кислоты, во вторую – концентрированного раствора щёлочи. Содержимое пробирок тщательно размешайте стеклянными палочками и дайте избытку цинка осесть, отметьте изменение цвета раствора в каждой пробирке.

Запишите уравнения соответствующих реакций, учитывая, что фиолетовая окраска характерна для ионов MnO₄^-1; зелёная – для ионов MnO₄^-2; бесцветная – для ионов Mn⁺².

Для каждой реакции составьте электронные уравнения, укажите окислитель и восстановитель и расставьте коэффициенты.

Опыт 3. Разложение перекиси водорода.

В пробирку внесите 5-6 капель 3% раствора перекиси водорода и микрошпатель оксида марганца(IV) в качестве катализатора. Наблюдайте разложение перекиси водорода и выделение газа. Что наблюдается с тлеющей лучинкой при внесении её в ток выделяющегося газа?

Напишите уравнение реакции, составьте электронные уравнения, укажите окислитель и восстановитель и расставьте коэффициенты.

2. Взаимодействие металлов с кислотами, щелочами,

водой

Опыт 1. Действия разбавленных соляной и серной кислот на металлы.

Разбавленные HCl и H₂SO₄ окисляют металлы за счёт иона водорода (Н⁺). Поэтому эти кислоты взаимодействуют только с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода.

Если металл проявляет несколько степеней окисления, то под действием HCl или разбавленной H₂SO₄ образуется соль, в которой металл проявляет меньшую степень окисления.

В отдельные пять пробирок налейте по 2-3 мл HCl или разбавленной H₂SO₄. Опустите в первую пробирку магниевую стружку, во вторую- железную, в третью- медную, в четвёртую- оловянную, в пятую- свинцовую. Пробирки, в которых реакции протекают слабо, слегка подогреть.

С какими металлами взаимодействует взятая кислота? В чем причина пассивации свинца в растворе серной кислоты?

В пробирку с железом прибавьте 1-2 капли раствора красной кровавой соли.

Объясните появление синего окрашивания. Учтите, что К₃[Fe(CN)₆] – это реактив на ионы Fe⁺³.

Составьте соответствующие уравнения реакций и сделайте выводы

Опыт 2. Действие разбавленной азотной кислоты на металлы.

Опыты проводятся под тягой!

Разбавленная азотная кислота, взаимодействует с активными металлами, восстанавливаясь до NO. Наиболее активные металлы, например Mg, восстанавливают разбавленную азотную кислоту до ионов NH₄⁺.

В три цилиндрические пробирки налейте по 2-3 мл разбавленной азотной кислоты. Осторожно опустите в первую пробирку пластинку меди, во вторую – железа, в третью – магния. Если реакция идёт слабо, слегка нагрейте пробирки, соблюдая осторожность. Отметьте наблюдения.

Напишите и уравняйте соответствующие реакции учитывая, что железо окисляется до трёхвалентного состояния.

Опыт 3. Действие концентрированной азотной кислоты на металлы.

Опыты проводятся под тягой!

Концентрированная азотная кислота – сильный окислитель.

Взаимодействуя с металлами, она восстанавливается преимущественно до NO₂, при этом образуются нитраты. Концентрированная HNO₃ легко пассивирует некоторые металлы (Al, Fe, Cr, Ni и др.).

Пассивация объясняется образованием на поверхности металла плотного слоя оксида, устойчивого к действию HNO₃.

В три пробирки налейте по 1-2 мл концентрированной HNO₃ с плотностью 1,45 г/мл. Внесите в первую пробирку медь, во вторую – олово, в третью – алюминий. Что наблюдается?

Составьте уравнения реакций, зная, что при окислении олова образуется оловянная кислота H₂SnO₃.

Опыт 4. Взаимодействие концентрированной серной кислоты с металлами.

Опыты проводятся под тягой!

Концентрированная серная кислота – сильный окислитель. При нагревании она действует на многие металлы. Малоактивные металлы восстанавливают её до SO₂. Энергичными восстановителями (Zn, Mg и др.) – до S и H₂S. Концентрированная H₂SO₄ пассивирует некоторые металлы (Fe, Ni ,Cr , Al и др.).

4.1. В пробирку поместите немного медных стружек и прилейте осторожно 2 мл концентрированной H₂SO₄. Осторожно нагрейте. Когда начнётся выделение газа, подержите над отверстием пробирки влажную синюю лакмусовую бумажку. Объясните изменение окраски. Напишите уравнение реакции.

4.2. Поместите в пробирку немного стружек магния. Осторожно налейте 2 мл концентрированной серной кислоты и нагрейте. Подержите над отверстием пробирки фильтровальную бумагу, смоченную раствором соли свинца. Наблюдайте почернение бумаги и помутнение раствора. Напишите уравнение реакции.

Опыт 5. Действие щелочей на металлы.

Щелочи взаимодействуют с амфотерными металлами: s-семейства – бериллий, р-семейства - алюминий, галлий, индий, свинец и др. и d-семейства -цинк, медь, хром, олово и др.

Поместите в пробирку несколько микрошпателей цинковой или алюминиевой пыли. Прибавьте 1-2 мл 30% раствора гидроксида натрия. Наблюдайте выделение водорода. Напишите уравнения реакций.

Опыт 6. Взаимодействие щелочных и щелочноземельных металлов с водой.

Опыты проводятся под тягой!

Взять четыре фарфоровые чашки с водой. Отрезать по маленькому кусочку лития, натрия, калия, кальция и ,высушив их фильтровальной бумагой, бросить каждый в отдельную чашку с водой. Наблюдать за ходом реакции через стекло вытяжного шкафа. Отметить, какой из металлов наиболее активно взаимодействует с водой. Какой газ выделяется? Испытать индикатором полученные растворы. Напишите уравнения реакций.