5. Указания по технике безопасности

1. Соблюдайте осторожность при работе с H₂SO₄, H₂O₂, KMnO₄. Эти вещества вызывают ожоги! Реактивы для опытов берите из штатива или капельницы за стеклянное основание, а не за пипетки.

2. Во избежание разбрызгивания реактивов и окрашивания одежды соблюдайте осторожность при работе с любыми растворами реактивов.

3. Работайте с такими количествами реактивов и в такой последовательности, которая указана в описании опытов.

6. Решение типовых задач

Задача №1. Исходя из степени окисления хлора в соединениях НС1, НСlО, НСlO₂, НСlO₃, НСlO₄ , определите, какое из них является только окисли­телем, только – восстановителем. Какие из веществ могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства? Почему?

Решение. Для определения степени окисления атомов хлора рассмот­рите I, 2 и 5 пункты основных положений, приведённых в теоретической части. Из этих положений следует, что степень окисления водорода - (+1), кислорода - (-2). В молекуле алгебраическая сумма всех степеней окисления равна нулю.

Степень окисления хлора в соединениях:

а) Н⁺¹Cl^Х - хлористый водород, +1+X = 0; Х = -1, НСl^- ;

б) Н⁺¹С1^xO^-2 - хлорноватистая кислота, +1+Х-2= 0; Х = +1, НСl⁺¹0;

в) Н⁺¹С1^Х O^-2₂ - хлористая кислота, +1+Х +(-2) 2 = 0; Х = +3, HCl⁺³O₂;

г) Н⁺¹С1^Х О₃^-2 - хлорноватая кислота, +1+X+3(-2) = 0; X = +5, HCl⁺⁵O₃ ;

д) Н⁺¹С1^Х О₄^-2 - хлорная кислота, +1+X+4(-2) = 0; Х = +7, HCl⁺⁷O₄;

Из определения высшей и низшей степеней окисления элементов следует, что степень окисления хлора (- 1) является низшей, (+7) - высшей, а (+1, +3 и +5) - промежуточные степени окисления. Хлор принадлежит к седьмой группе периодической системы. Атом элемента в своей низшей степени окис­ления может только отдавать электроны и проявлять свойства восстановителя, поэтому НСl^-1 является только восстановителем. Атом элемента в высшей сте­пени окисления может только принимать электроны и проявлять свойства окислителя, поэтому НСl⁺⁷О₄ является только окислителем. Атомы элемента в промежуточной степени окисления могут либо принимать электроны, либо от­давать электроны и проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства (HCl ⁺³O₂ , HCl ⁺⁵O₃).

Примечание: HClО – входит в исключение (сильнейший окислитель).

Задача №2. Составьте электронные уравнения и укажите, какой про­цесс - окисление или восстановление - происходит при следующих превра­щениях: N^-3  N ⁺⁵; Аs^3- Аs⁵⁺ ; Сl⁵⁺  Cl^1- ; N^-3  N⁵⁺; S^2-  S⁰ ; Mn⁷⁺ Мn²⁺.

Решение. Процесс окисления - это процесс отдачи элек­тронов, в результате которого значение степени окисления атомов элемента по­вышается, поэтому процессы окисления представлены следующими электрон­ными уравнениями:

As^3- -8e^-  As⁵⁺; N^3- – 8e^-  N⁵⁺; S^2- -2e^-  S ⁰ .

Процесс восстановления — это процесс присоединения электронов, при котором значение степени окисления атомов элементов понижается, поэтому процессы восстановления представлены следующими электронными уравне­ниями:

Сl⁵⁺ +6e^-  Cl^1- ; N³⁺ +6e^-  N^3- ; Mn⁶⁺+ 4e^-  Mn²⁺

Задача № 3. К подкисленному серной кислотой раствору дихромата ка­лия K₂Cr₂O₇ прибавлен порошок алюминия. В результате реакции оранжевая окраска раствора стала зелёной. Составьте электронные и молекулярное уравнения происходящей реакции. Укажите, какое вещество окисляется, а какое - вос­станавливается.

Решение. В кислой среде дихромат калия К₂Сr₂О₇ (оранжевый раствор) восстанавливается до Cr³⁺ (раствор зеленого цвета). Алюминий — металл, явля­ется восстановителем, отдаёт электроны, приобретая в результате реакции сте­пень окисления (+3). Ионы Сr³⁺ и Аl³⁺ в кислой среде образуют соли, соответст­венно: сульфат хрома Сr₂(SО₄)₃ и сульфат алюминия А1₂(SО₄)₃. Схема молеку­лярного уравнения реакции:

К₂Сr₂О₇ + А1 +Н₂ SО₄  Сr₂(SО₄)₃ + А1₂(SО₄)₃ + К₂SО₄ + Н₂О

Определим степени окисления элементов в данной реакции (смотрите в теоретической части основные положения, используемые для определения сте­пени окисления и примеры I, 2 и 3)

K₂⁺¹Cr₂⁺⁶O₇^-2 + Al⁰ + H₂⁺¹S⁺⁶O^-2₄  Cr₂⁺³ (S⁺⁶O₄^-2)₃ + Al₂⁺³(S⁺⁶O₄^-2)₃ + K⁺¹₂S⁺⁶O²₄ + H₂⁺¹O^-2

Эта реакция является окислительно-восстановительной, так как элементы хром и алюминий изменяют степени окисления. Составляем электронные урав­нения:

2 Cr⁶⁺ +3e^-2  2 Cr³⁺ 1

Al⁰ - 3e^-  Al³⁺ 2

Из электронных уравнений следует, что Сr⁶⁺ принимает электроны, по­этому К₂Сr₂O₇ является окислителем, в процессе реакции восстанавливается, а А1⁰ отдает электроны и является восстановителем, в процессе реакции окисля­ется. Найденные коэффициенты расставляем перед окислителем и восстанови­телем, затем уравниваем К⁺, SO₄^2- и воду. Молекулярное уравнение реакции имеет вид:

K₂Cr₂O₇ + 2А1 +7H₂SO₄ = Cr₂(SО₄)₃ + А1₂(SО₄)₃ + К₂SО₄ + 7Н₂О