Окислительно-восстановительные процессы (стр. 3 )

6 HCl + K2Cr2O7 + 8HCl = 2CrCl3 + 3Cl2 +2 KCl + 7H2O

или

14HCl + K2Cr2O7 = 2CrCl3 + 3Cl2 +2 KCl + 7H2O

При расчете количественных, массовых и объемных соотношений участников окислительно-восстановительных реакций, используют основные стехиометрические законы химии, и, в частности, закон эквивалентов, учитывая, что число эквивалентности окислителя равно числу электронов, которые принимает одна формульная единица окислителя, а число эквивалентности восстановителя равно числу электронов, которые отдает одна формульная единица восстановителя.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Цель работы – ознакомление с основными закономерностями процессов окисления и восстановления, освоение методик составления уравнений окислительно-восстановительных реакций, изучение окислительно-восстановительных свойств соединений.

Опыт 1. Вытеснение металлов из солей другими металлами.

Железную проволоку или железный гвоздь опустить в пробирку с раствором сульфата меди на 1-2 минуты. Вынуть. Сполоснуть водой. Обратить внимание на происходящее явление и написать уравнение реакции.

Внимание: После опыта слейте растворы в емкость «для слива».

Вопросы и задания:

1. Опишите наблюдаемое явление.

2. Напишите уравнения химических реакции и расставьте коэффициенты методом электронного баланса.

3.Сделайте выводы.

Опыт 2. Окисление азотной кислотой.

В пробирку положить несколько кусочков медной стружки и прилить разбавленной азотной кислоты.

Вопросы и задания:

1. Опишите наблюдаемое явление.

2. Напишите уравнение химических реакции и расставьте коэффициенты методом электронного баланса.

3. Сделайте выводы.

Опыт 3. Окислительные свойства MnO4- в различных средах.

а) Проведите реакцию между сульфатом железа (соль-Мора), перманганатом калия в кислой среде – добавьте серной кислоты. Что наблюдаете?

FeSO4 + KMnO4 +H2S O4 ® K2S O4 + Fe2(S O4)3 + MnSO4 +H2O

б) Проведите реакцию между сульфатом железа и перманганатом калия в щелочной среде. В чем разница между этими реакциями? В какой среде Mn7+ проявляет большие окислительные свойства?

FeSO4 + KMnO4 +KOH ® K2SO4 + Fe(OH)3 + К2MnO4

Вопросы и задания:

1. Опишите наблюдаемое явление.

2. Напишите уравнение химических реакции и расставьте коэффициенты методом электронного баланса.

3. Как влияет среда на состав продуктов реакции?

4. Напишите выводы.

Опыт 4. Окислительно-восстановительные свойства хрома в высших и низших степенях окисления.

а) восстановление Cr6+ ® Cr3+

К раствору KI прилейте разбавленной серной кислоты и раствор бихромата калия.

KJ + H2SO4 + K2Cr2O7 ® Cr2 (SO4)3 + K2SO4 + J2 + H2O

б) окисление Cr3+ ® Cr6+

К раствору сульфата хрома прилейте раствор щёлочи KOH до растворения осадка, затем добавьте раствор перманганата калия. Нагрейте.

Cr2 (SO4)3 +KOH + KMnO4 ® K2SO4 +K2CrO4 + MnO2 + H2O

Вопросы и задания:

1. Опишите наблюдаемое явление.

2. Напишите уравнение химических реакций и расставьте коэффициенты методом электронного баланса.

3. Приведите примеры веществ, проявляющих, как свойства окислителя, так и восстановителя.

4. Напишите выводы.

3 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие реакции называются окислительно-восстановитель-ными? Приведите примеры.

2. Какой процесс называют окислением? Какое вещество называют восстановителем?

3. Какой процесс называют восстановлением? Какое вещество называют окислителем?

4. Назовите важнейшие окислители и восстановители.

5. Какие виды окислительно-восстановительных реакций существуют?

6. Методика проведения работы

7. Техника безопасности при проведении лабораторной работы.

4 ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Исходя из степени окисления хлора в соединениях HCl, HClO3, HClO4, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое из них может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Объясните почему соединение отнесли к данной группе? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

KBr + KBrO3 + H2SO4 → Br2 + K2SO4 + H2O

2. Реакции выражаются схемами

Р + HIO3 + H2O → H3PO4 + HI

H2S + Cl2 + H2O → H2SO4 + HCl

Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое – восстановителем; какое вещество окисляется, какое – восстанавливается.

3. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс – окисление или восстановление – происходит при следующих превращениях: As3- → As5+; N3+ → N3-; S2- → S0.

На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

Na2SO3 + KMnO4 + H2O → Na2SO4 + MnO2 + KOH

4. Исходя из степени окисления фосфора в соединениях РН3, Н3РО4, Н3РО3, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Объясните почему соединение отнесли к данной группе? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме: PbS + HNO3 → S + Pb(NO3)2 + NO + H2O

5. См. условие задачи 2.

P + HNO3 + H2O → H3PO4 + NO

KMnO4 + Na2SO3 + KOH → K2MnO4 + Na2SO4 + H2O

6. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс – окисление или восстановление – происходит при следующих превращениях:

Mn6+ → Mn2+; Cl5+ → Cl-; N3- → N5+

На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

Сu2O + HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O + NO

7. См. условие задачи 2.

HNO3 + Ca → NH4NO3 + Ca(NO3)2 + H2O

K2S + KMnO4 + H2SO4 → S + K2SO4 + MnSO4 + H2O

8. Исходя из степени окисления хрома, йода и серы в соединениях K2Cr2O7, KI и H2SO3, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Объясните почему соединение отнесли к данной группе? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

NaCrO2 + PbO2 + NaOH → Na2CrO4 + Na2PbO2 + H2O

9. См. условие задачи 2.

H2S + Cl2 + H2O → H2SO4 + HCl

K2Cr2O7 + H2S + H2SO4 → S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

10. См. условие задачи 2.

KClO3 + Na2SO3 → KCl + Na2SO4

KMnO4 + HBr → Br2 + KBr + MnBr2 + H2O

11. См. условие задачи 2.

P + HClO3 + H2O → H3PO4 + HCl

H3AsO3 + KMnO4 + H2SO4 → H3AsO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

12. См. условие задачи 2.

NaCrO2 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr + H2O

FeS + HNO3 → Fe(NO3)2 + S + NO + H2O

13. См. условие задачи 2.

HNO3 + Zn → N2O + Zn(NO3)2 + H2O

FeSO4 + KClO3 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + KCl + H2O

14. См. условие задачи 2.

K2Cr2O7 + HCl → Cl2 + CrCl3 + KCl + H2O

Au + HNO3 + HCl → AuCl3 + NO + H2O

15. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) NH3 и KMnO4; б) HNO2 и HI; в) HCl и H2Se? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

KMnO4 + KNO2 + H2SO4 → MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O

16. См. условие задачи 2.

HCl + CrO3 → Cl2 + CrCl3 + H2O

Cd + KMnO4 + H2SO4 → CdSO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

17. См. условие задачи 2.

Cr2O3 + KClO3 + KOH → K2CrO4 + KCl + H2O

MnSO4 + PbO2 + HNO3 → HMnO4 + Pb(NO3)2 + PbSO4 + H2O

18. См. условие задачи 2.

H2SO3 + HClO3 → H2SO4 + HCl

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

19. См. условие задачи 2.

I2 + Cl2 + H2O → HIO3 + HCl

K2Cr2O7 + H3PO3 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + H3PO4 + K2SO4 + H2O

20. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) PH3 и HBr; б) K2Cr2O7 и H3PO3; в) HNO3 и H2S? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

AsH3 + HNO3→H3AsO4 + NO2 + H2O

21. См. условие задачи 2.

FeSO4 + KClO3 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + KCl + H2O

Cu + H2SO4,конц = CuSO4 + SO2 + H2O

22. См. условие задачи 2.

Br2 + HNO2 + H2O = HNO3 + HBr

MnO2 + O2 + KOH = K2MnO4 + H2O

23. См. условие задачи 2.

KMnO4 + HCl = KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O

Zn + HNO3,разб = Zn(NO3)2 + N2O + H2O

24. См. условие задачи 2.

CuS + HNO3 = Cu(NO3)2 + H2SO4 + NO2 + H2O

C + HNO3,конц = CO2 + NO2 + H2O

25. См. условие задачи 2.

NaCrO2 + Br2 + NaOH = Na2CrO4 + NaBr + H2O

NO2 +H2O = HNO3 + HNO2

26. См. условие задачи 2

KBrO +MnCl2 + KOH = KBr + MnO2 + KCl + H2O

Co + HNO3,разб = Co(NO3)2 + NO + H2O

27. См. условие задачи 2.

K2Cr2O7 + SnCl2 + HCl = SnCl4 + CrCl3 + KCl + H2O

Mg + HNO3,конц = Mg(NO3)2 + N2O + H2O

28. См. условие задачи 2.

KMnO4 + KI + H2SO4 = MnSO4 + I2 + K2SO4 + H2O

CuO + H2 = Cu + H2O

29. См. условие задачи 2.

KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 +H2O

HNO3 + HCl = NOCl + H2O + Cl2

30. См. условие задачи 2.

CrCl3 + Br2 + KOH = K2CrO4 + KBr + H2O + KCl

KMnO4 + H2S + H2SO4 = K2SO4 + MnSO4 + S + H2O

31. Установите, какие из реакций являются окислительно-восстановительными и укажите для них окислитель, восстановитель и среду:

а) 2 Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O

б) 2 Ag + 2 H2SO4 = Ag2SO4 + SO2 + 2 H2O

в) 4 KMnO4 + 4 KOH = 4 K2MnO4 + O2 + 2 H2O

г) 6 NaOH + Cr2(SO4)3 = 2 Na3[Cr(OH)6] + 3 Na2SO4

д) HClO4 + 4 SO2 + 4 H2O = HCl + 4 H2SO4

е) Bi(NO3)3 + 2 KOH = Bi(NO3)(OH)2 + 2 KNO3

32. В следующих реакциях найдите элементы, повышающие и понижающие свою степень окисления:

а) H2S + HClO = S + HCl + H2O

6 KOH + 3Cl2 = KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

б) 3 K2MnO4 + 2 H2O = 2 KMnO4 + MnO2 + 4 KOH

PbS + 4 H2O2 = PbSO4 + 4 H2O

в) СaH2 + 2 H2O = Ca(OH)2 + 2 H2

2 Na3[Cr(OH)6] + 4 NaOH + 3 PbO2 = 2 Na2CrO4 + 2 H2O + + 3 Na2[Pb(OH)4]

г) Pb(NO3)2 = 2 PbO + 4 NO2 + O2

K2Cr2O7 + 4 H2SO4 + 3 Na2SO3 = Cr2(SO4)3 + 4 H2O + 3 Na2SO4 + + K2SO4

д) 3 As2S3 + 28 HNO3 + 4 H2O = 6 H3AsO4 + 9 H2SO4 + 28 NO

TiO2 + 2 C + 2 Cl2 = TiCl4 + 2 CO

е) NaBrO3 + 3 H2SO4 + 5 NaBr = 3 Br2 + 3 Na2SO4 + 3 H2O

10 CuI + 12 H2SO4 + 4 KMnO4 = 10 CuSO4 + 5 I2 + 4 MnSO4 + + 2 K2SO4 + 12 H2O

Укажите тип окисления–восстановления (межмолекулярный, внутримолекулярный, дисмутация, конмутация).

33. Подберите коэффициенты методом электронного баланса в уравнениях реакций:

а) Fe(NO3)2 + O2 + H2O = Fe(NO3)2OH

H5IO6 = I2O5 + O2 + H2O

K2Se + NaNO3 = K2SeO4 + NaNO3

б) Ca3(PO4)2 + C + SiO2 = Ca2SiO4 + P4 + CO

(NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + H2O

RhF6 + Cl2 = RhF3 + ClF

в) B(C2H5O)3 + O2 = B(OH)3 + CO2 + H2O

AgNO3 = Ag + NO2 + O2

NH3 + Br2 = N2 + NH4Br

г) B + NaOH + O2 = NaBO2 + H2O

Cu(NO3)3 = Cr2O3 + NO2 + O2

Fe2O3 + KNO3 + KOH = K2FeO4 + KNO2 + H2O

д) Cr2O3 + Na2CO3 + O2 = Na2CrO4 + CO2

Na2SO3 = Na2S + Na2SO4

BrO2F = BrF3 + Br2 + O2

е) Cr2O3 + NaNO3 + NaOH = Na2CrO4 + NaNO2 + H2O

ReCl6 + KOH = KReO4 + ReO2 + KCl + H2O

HMnO4 = MnO2 + O2 + H2O

Для каждой реакции укажите окислитель и восстановитель.

34. Для следующих пар (приведены не в полном виде) составьте электронно-ионные уравнения полуреакций восстановления:

а) Br2 / Br-, Cl2 / Cl-; MnO4- + H2O / MnO2(т)

б) Cr2O72- + H+ / Cr3+; MnO4- / MnO42-

в) H2O / H2(г); NO2- + H+ / NO(г)

г) H2O2 + H+ / H2O; NO3- + H+(разб.) / NO(г)

д) H2O2 / OH-; NO3- + H+(конц.) / NO2(г)

е) IO3- + H+ / I2(т); Na2O2(т) / OH-

ж) MnO2(т) + H+ / Mn2+; PbO2(т) / [Pb(OH)3]-

з) MnO42- + H2O / MnO2(т); PbO2(т) + H+ / Pb2+

и) MnO4- + H+ / Mn2+; SO42- + H+(конц.) / SO2(г)

35. Для следующих пар (приведены не в полном виде) составьте электронно-ионные уравнения полуреакций окисления:

а) Al(т) / Al3+; H2S / S

б) Al(т) + OH - / [Al(OH)4]-; I - / I2(т)

в)As(т) + H2O / H3AsO4; I2(т) + H2O / IO3-

г) C2H5OH / CH3C(H)O; Mn2+ + H2O / MnO4-

д) Cl- / Cl2(г); Mn2+ + OH- / MnO2(т)

е) [Cr(OH)6]3- + OH- / CrO42-; MnO42- / MnO4-

ж) Cu(т) / Cu2+; NO2- + H2O / NO3-

з) CuS(т) + H2O / SO42- + Cu2+; P(т) + H2O / H3PO4

и) Fe2+ / Fe3+; SO2(г) + H2O / SO42-

к) FeO(т) + H+ / Fe3+; SO32- + H2O / SO42-

л) FeS(т) + H2O / Fe3+ + SO42-; SO32- + OH - / SO42-