Лабораторная работа №6. Окислительно-восстановительные процессы.

Задание:

1. Изучение окислительных свойств перманганата калия в различных средах.

2. Изучить влияние различной спепени окисленности серы в ОВР.

3. Установить двойственность окислительно-восстановительных свойств пероксида водорода.

4. Изучить реакцию диспропорционирования йода в щелочной среде.

5. Изучить внутримолекулярное окисление-восстановление дихромата аммония.

7.1. Цель работы.

Изучить протекание окислительно-восстановительных реакций, рассчитывая степень окисле-ния окислителей и восстановителей, уравнивая соответствующие реакции методом электронного и ионного баланса. Исследовать зависимость окисления-восстановления от условий протекания процесса.

Теоретический материал представлен в модуле 3 (лекция 9).

7.3. Ход работы.

Во всех опытах по ОВР написать уравнения протекающих окислительно-восстановительных реакций, уравнять их двумя методами - электронным балансом и электронно-ионным, объяснить направление процесса, используя таблицу окислительных потенциалов и рассчитать э.д.с. систем.

7.4. Необходимые химические реактивы

1) кристаллы йода

2) растворы солей: перманганата калия, сульфита натрия, дихромата калия, сульфида натрия

3) растворы кислот: серной, соляной

4) растворы гидроксидов: натрия, калия

5) раствор пероксида натрия, бензола.

Опыт 1. Окисление сульфита натрия перманганата калия в кислой среде.

Налейте в пробирку 2-3 капли раствора перманганата калия, такой же объем разбавленной 2н серной кислоты, а затем прибавляйте раствор сульфита натрия до полного обесцвечивания раствора. Какую степень окисления приобретает Mn в кислой среде?

Опыт 2. Окисление сульфита натрия перманганатом калия в нейтральной среде.

Налейте в пробирку 2-3 капли раствора перманганата калия и примерно такой же объем сульфита натрия. Как меняется в этом случае цвет раствора? Какое соединение выпало в осадок? Какая степень окисления марганца устойчива в нейтральной и слабощелочной среде?

Опыт 3. Окисление сульфита натрия перманганатом калия в щелочной среде.

Налейте в пробирку 3-4 капли концентрированного раствора гидроксида натрия или калия, такой же объем сульфита натрия, а затем 2-3 капли раствора перманганата калия. Как изменилась окраска раствора? Какой ион придает раствору такую окраску?

Опыт 4. Окисление сульфита натрия йодом.

К 2-3 мл йодной воды ( I₂) добавьте 1-2 мл бензола (или другого органического растворителя). Закрыв пробкой пробирку, тщательно перемешайте растворы. Отметьте после перемешивания образование окрашенного слоя бензола (бензол проэкстрагировал йод из водного раствора). Введите несколько капель свежеприготовленного раствора сульфита натрия или несколько кристалликов сульфита натрия. Наблюдайте, как изменилась окраска растворителя? Что произошло с йодом?

Опыт 5. Взаимное окисление и восстановление серы в разной степени окисленности.

Следует ли ожидать протекание химической реакции – ОВР, если к 3-4 мл раствора судьфида натрия, подкисленного 3 мл серной кислоты, добавить 3-4 мл сульфита натрия. Проверьте свое предположение опытом, учитывая степень окисления серы в указанных соединениях.

S^-2 S⁰ S⁺⁴ S⁺⁶

Na₂S S⁰ Na₂SO₃ H₂SO₄

Опыт 6. Окислительно-восстановительная двойственность пероксида водорода.

1) Получите сульфид свинца (PbS), для чего в пробирку с двумя каплями раствора нитрата свинца добавьте 2 капли сероводородной воды. Каков цвет выпавшего осадка? К выпавшему осадку добавьте 3-5 капель 3%-ного раствора пероксида водорода. Что происходит с осадком, как изменился цвет?

2) KMnO₄+H₂SO₄+H₂O₂=

Опыт 7. Диспропроционирование йода в щелочной среде.

Поместите в пробирку 1-2 капли кристалла йода, 3-5 капель раствора гидроксида натрия или калия и нагрейте. Как меняется цвет раствора? Напишите уравнение реакции, учитывая, что продуктом окисления йода в щелочной среде является йодат натрия (или калия).

К охлажденному раствору прибавьте по каплям столько разбавленного раствора серной или соляной кислоты, сколько это необходимо для получения слабокислой среды. Что происходит при этом?

Опыт 8. Внутримолекулярное окисление – восстановление дихромата аммония.

Поместите в сухую пробирку 2-3 микрошпателя дихромата аммония и нагрейте до начала реакции, после чего прекратите нагревание. Обратите внимание на особенности протекания реакции и ее продукты: газообразные – азот и пары воды и твердый – полутораоксид хрома. Напишите уравнение реакции и укажите окислитель и восстановитель.

7.5 Оформление работы

В лабораторную тетрадь запишите названия опытов уравнения протекающих реакций. Уравняйте их методом электронного баланса, ионного баланса, подсчитайте ЭДС ОВР, пользуясь табл.

Основная литература:

[6], стр. 128-130.

Контрольные вопросы:

1. Что положено в основу классификации химических процессов на реакции обмена и ОВР?

2. Что называют окислением и восстановлением, окислителем и восстановителем?

3. Как определяется степень окисления элементов в сложных соединениях?

4. Какие ионы окисляют металлы при растворении металлов в разбавленной серной кислоте?

7. Лабораторная работа №7. Ряд напряжений металлов и гальванический элемент. Электролиз растворов солей.

Задание:

1. Изучить электролиз водного раствора соли на индеферентных электродах.

2. Изучить электролиз расплава соли.

3. Изучить электролиз с растворимым анодом.

Окислительно-восстановительный процесс, протекающий при прохождении электрического тока через раствор или расплав электролита, называется электролизом.

Прибор для электролиза представляет собой U – образный сосуд с раствором электролита, в который погружено два электрода – растворимые или нерастворимые. Один из них подключен к положительному полюсу внешнего источника тока, а другой – отрицательному полюсу.

В зависимости от природы электролита и материала электрода различают три типа электролиза:

1) электролиз водного раствора соли на индеферентных электродах;

2) электролиз расплава соли;

3) электролиз с растворимым анодом, т.е. очистка металлов.

1. Рассмотрим как протекает электролиз водного раствора NaCl на графитовых электродах.

При электролизе водного раствора NaCl на катоде восстанавливаются ионы водорода, а на аноде происходит окисление ОН^- или Н₂О с образованием кислорода. Схема электролиза водного раствора NaCl выглядит так:

Катод NaCl Анод

- НОН +

Na⁺, Н⁺Cl^-, ОН^- или Н₂О

2Н₂О + 2е = Н₂+ 2ОН^- 2Н₂О - 4е = О₂+ 4Н⁺

2Н₂О = 2Н₂↑ + О₂↑

В прикатодном пространстве образуется NaОН, а около анода – НCl.

2. Рассмотрим электролиз расплава NaCl. При электролизе расплава хлорида натрия на катоде восстанавливается натрий, а на аноде окисляется хлор. Схема электролиза расплава NaCl выглядит так:

Катод NaCl = Na⁺+ Cl^- Анод

- +

Na⁺Cl^-

Na⁺ + е = Na⁰ 2Cl^-- 2е = Cl₂+ 4Н⁺

2 Na⁺ + 2Cl^-= 2Na⁰ + Cl₂

(b) Опыт 1. Электролиз сульфата меди

Налейте в электролизер раствор сульфата меди. Опустите в него графитовые электроды и пропустите через раствор электрический ток; опыт проводите несколько минут. Что наблюда-ется на катоде? Напишите уравнения катодного и анодного процессов. Какой газ выделяется на аноде?

(c) Опыт 2. Электролиз йодида калия

Налейте в пробирку на ¾ ее объема 0, 1Н раствора KJ и добавьте по 5-6 капель фенолфталеина и крахмального клейстера. Перемешайте раствор и перелейте в электролизер. Опустите в электролизер графитовые электроды и подключите их к источнику тока (рис.2).

Рис.2 Схема процесса электролиза

Почему на катоде не выделяется металлический калий? Сравните нормальные окислительно-восстановительные потенциалы калия, водорода, йода и кислорода. Появлением каких ионов в процессе электролиза обусловлено окрашивание в красный цвет раствора в катодном пространстве?

Напишите уравнение анодного и катодного процессов. Чем обусловлено посинение раствора в анодном пространстве?

Количественная характеристика электролиза варажается законом Фарадея: m = γ Ι t / 96500, где m – масса выделившегося вещества, г

Ι – сила тока в А;

T – время в секундах;

96500 – число Фарадея.

Основная литература:

[6], стр. 65 - 67.

[7], стр.89-90, 94-95.

Контрольные вопросы:

1. При электролизе раствора хлорида кальция на катоде выделилось 5, 6г водорода. Какой газ и какой массой выделился на аноде?

2. Вычислите массу свинца, выделившегося на катоде в результате пропускания тока силой в 3А через расплавленный бромид свинца (Ι Ι ) в течение 30 минут.

3. Практикум по неорганической химии/ Гольбрайх З.Е. - М: Высшая школа, 1986. –338с.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 Следующая ⇒