В какую степень окисления переходит Mn+7 в кислой среде? Написать уравнение реакции, расставить коэффициенты и указать какую функцию выполняет в ней сульфит натрия и серная кислота.
б) Окисление сульфита натрия (Na2SO3) перманганатом калия (KMnO4) в нейтральной среде.
Налить в пробирку несколько капель (3 – 5) раствора перманганата калия и примерно такой же объем сульфита натрия. Как меняется в этом случае цвет раствора? Какое соединение образовалось в осадке? Какая степень окисления марганца устойчива в щелочной и слабоосновной среде? Написать уравнение реакции и расставить коэффициенты.
в) Окисление сульфита натрия (Na2SO3) перманганатом калия (KMnO4) в щелочной среде.
Налить в пробирку 3 - 4 капли концентрированного раствора NaOH или KOH, такой же объем сульфита натрия (Na2SO3), затем 2 – 3 капли раствора KMnO4. Как изменилась окраска раствора? Какой ион придает раствору такую окраску? Напишите уравнение реакции и расставьте коэффициенты.
На основании опытов а, б, в сделать общий вывод о характере продуктов восстановления перманганат-иона в зависимости от рН среды. В какой среде перманганат-ион проявляет более высокую окислительную активность?
Опыт 2. Окислительные свойства дихромата калия (K2Cr2O7).
а) Окисление сульфата железа (II) дихроматом калия.
Налить в пробирку 2 – 3 капли раствора дихромата калия (K2Cr2O7) и столько же 3Н раствора H2SO4, после чего по каплям приливать раствор сульфата железа (FeSO4). Пока дихромат-ионы полностью не прореагируют, оранжевый их цвет в сочетании с цветом образовавшихся гидратированных ионов хрома (III), образует бурый раствор. Поэтому добавление по каплям раствора сульфата железа (II) следует вести до достижения устойчивой окраски. В какой цвет окрашен раствор? Какую функцию выполняет в этой реакции сульфат железа (II)?
Написать уравнение реакции и расставить коэффициенты.
б) Окисление сульфита натрия (Na2SO3) дихроматом калия (K2Cr2O7).
Приготовить в пробирке, как в предыдущем опыте, раствор дихромата калия (K2Cr2O7), подкисленный серной кислотой, и прибавлять к нему по каплям раствор сульфита натрия (Na2SO3) до достижения устойчивой окраски. Написать уравнение реакции, расставить коэффициенты и указать окислитель и восстановитель.
Опыт 3. Окислительно-восстановительные свойства соединений элементов, находящихся в промежуточной степени окисления.
Для того чтобы убедиться в окислительно-восстановительной двойственности нитрита натрия (NaNO2), надо:
а) в одну пробирку поместить 3 – 4 капли раствора перманганата калия (KMnO4), подкислить раствор разбавленным раствором серной кислоты и добавить раствор нитрита натрия (NaNO2) до обесцвечивания раствора;
б) в другую пробирку внести 3 – 4 капли раствора иодида калия (KI), подкислить разбавленным раствором серной кислоты и добавить раствор NaNO2 до изменения окраски.
Как объяснить наблюдаемые явления? Написать уравнения реакций. В каком случае нитрит-ионы проявляют восстановительные и в каком окислительные свойства? При восстановлении нитрит-ионов выделяется азот, а при их окислении образуются нитрат-ионы.
Опыт 4. Внутримолекулярные окислительно-восстановительные процессы
а) Внутримолекулярное окисление-восстановление дихромата аммония ((NH4)2Cr2O7).
На железную или керамическую пластинку поместить 2 – 3 грамма дихромата аммония ((NH4)2Cr2O7), для начала реакции нагреть, после чего прекратить нагревание. Обратить внимание на особенности протекания реакции и ее продукты – газообразные (азот и пары воды) и твердый (Cr2O3 его цвет).
Написать уравнение реакции, расставить коэффициенты и указать окислитель и восстановитель.
б) Внутримолекулярное окисление-восстановление нитрата меди (II).
В пробирку внести несколько кристаллов нитрата меди (Cu(NO3)2∙3H2O). Закрепить пробирку в штативе и осторожно нагревать, наблюдая изменение цвета кристаллов и цвета выделяющегося газа. Написать уравнение реакции разложения нитрата меди (II), учитывая окраску возможных продуктов реакции: безводный Cu(NO3)2 – белый; Cu(NO2)2 – не существует; CuO – черный; Cu – красный; N2, NO, и О2 – бесцветные газы; NO2 – бурый газ.
Указать окислитель и восстановитель в молекуле нитрата меди (II).
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Подберите коэффициенты методом электронного баланса в уравнениях реакций, укажите окислитель и восстановитель.
1. K2MnO4 + H2O = KMnO4 +MnO2 +KOH
2. PbS + H2O2 = PbSO4 + H2O
3. NaBrO3 +NaBr + H2SO4 = Br2 + Na2SO4 + H2O
4. CuI +H2SO4 +KMnO4 = CuSO4 + I2 +MnSO4 +K2SO4 +H2O
5. CaH2+ H2O = Ca(OH)2 + H2
6. Na3[Cr(OH)6] + NaOH +PbO2 = Na2CrO4 +H2O + Na2[ Pb(OH)4]
7. Cr(NO3)3 = Cr2O3 + NO2 + O2
8. Fe2O3 + KNO3 + KOH = K2FeO4 + KNO2 +H2O
9. Cr2O3 + Na2CO3 + O2 = Na2CrO4 + CO2
10. Na2SO3 = Na2S + Na2SO4
11. Cr2O3 + NaNO3 + NaOH = Na2CrO4 + NaNO2 + H2O
12. K2Cr2O7 +H2S + H2SO4 = Cr2(SO4)3 + S + K2SO4 + H2O
13. Br2 + SO2 + H2O = HBr + H2SO4
14. H2S + H2SO3 = S + H2O
15. KMnO4 + NaNO2 + H2O = MnO2 + NaNO3 + KOH
16. NaBr + NaBrO3 + H2SO4 = Na2SO4 + Br2 + H2O
17. As + Cl2 + H2O = H3AsO4 + HCl
18. K2Cr2O7 + HBr = Br2 + CrBr3 + KBr + H2O
19. KClO3 + HCl = KCl + Cl2 + H2O
20. FeCl2 + KClO3 + HCl = FeCl3 + KCl + H2O
21. Cr2(SO4)3 + H2O2 + NaOH = Na2CrO4 + Na2SO4 + H2O
22. Mg + HNO3 = Mg(NO3)2 + N2 + H2O
23. KMnO4 + H2S + H2SO4 = MnSO4 + S + K2SO4 + H2O
24. Zn + H2SO4 = H2S + ZnSO4 + H2O
25. KMnO4 + H3PO3 + H2SO4 = MnSO4 + H3PO4 + K2SO4 + H2O
ЛИТЕРАТУРА
1. Глинка Н.Л. Общая химия. / Н.Л. Глинка. М.: Химия, 1985. 740 с.
2. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия./ Н.С.Ахметов. М.: Высшая школа, 1988. 446 с.
3. Степин Б.Д. Неорганическая химия. / Б.Д. Степин, А.А. Цветков. М.: Высшая школа, 1994. 608 с.
4. Потапова С.А. Окислительно-восстановительные реакции: – учеб. пособие по химии для слушателей фак-та довузовской подготовки. Саратов: изд-во СГТУ, 1997. 23 с.