Опыт 2. Окислительно-восстановительные свойства перекиси водорода

В первую пробирку внести 3 капли разбавленного раствора перманганата калия KMnO₄, несколько капель разбавленной серной кислоты (кислая среда), а затем по каплям раствор перекиси водорода H₂O₂. Во вторую пробирку внести 5 капель раствора иодида калия KI, несколько капель разбавленной серной кислоты (кислая среда), а затем по каплям раствор перекиси водорода H₂O₂.

 

Отметить какие изменения произошли в пробирках:

а) в пробирке с перманганатом калия в кислой среде……………………

 

б) в пробирке с иодидом калия …………………………

 

Степени окисления элементов в перекиси водорода равны:…………..

В перекиси водорода H₂O₂ кислород имеет промежуточную степень окисления, и перекись водорода может проявлять двойственные окислительно-восстановительные свойства.

Перекись водорода неустойчивое соединение, при нагревании и под действием света разлагается (диспропорционирует) с образованием воды и кислорода: ………………………………..

Перманганат калия проявляет только ……………………………свойства, и по отношению к нему перекись водорода выполняет роль ……………………..

а) Реакция протекает в соответствии со схемой:

KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ → MnSO₄ + O₂ + K₂SO₄ + H₂O

Составить уравнение диссоциации:

 

 

Подобрать материальный баланс, используя частицы H₂O, H⁺

 

MnO₄^- + → Mn²⁺ + (процесс ………………)

 

H₂O₂ + → O₂ + (процесс ………………)

 

Рассчитать наименьшее общее кратное числа электронов …….и подобрать коэффициенты электронного баланса:………….

Сложить уравнения полуреакций, умножив на соответствующие коэффициенты электронного баланса

 

 

«Привести подобные члены» и составить краткое ионное уравнение:

 

 

Расставить коэффициенты в молекулярном уравнении реакции:

KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ → MnSO₄ + O₂ + K₂SO₄ + H₂O

Выписать значения ОВП:

j _{MnO4- / Mn2+} =……….. j _{O2/ H2O2} = …….

 

Рассчитать ЭДС и определить, возможно, ли самопроизвольное протекание реакции:

ЭДС = (j_окисл - j_восст) =

 

Иодид калия проявляет только ……………………………свойства, и по отношению к нему перекись водорода выполняет роль ……………………..

б) Реакция протекает в соответствии со схемой:

KI + H₂O₂ + H₂SO₄ → I₂ + K₂SO₄ + H₂O

Составить уравнение диссоциации:

 

 

Подобрать материальный баланс, используя частицы H₂O, H⁺

 

I^- → I₂ (процесс ………………)

 

H₂O₂ + → H₂O (процесс ………………)

 

Рассчитать наименьшее общее кратное числа электронов …….и подобрать коэффициенты электронного баланса:………….

Сложить уравнения полуреакций, умножив на соответствующие коэффициенты электронного баланса

 

 

«Привести подобные члены» и составить краткое ионное уравнение:

 

 

Расставить коэффициенты в молекулярном уравнении реакции:

KI + H₂O₂ + H₂SO₄ → I₂ + K₂SO₄ + H₂O

Выписать значения ОВП:

j _{I2 /I-} =……….. j _H2O2/Н2О = …….

 

Рассчитать ЭДС и определить, возможно, ли самопроизвольное протекание реакции:

ЭДС = (j_окисл - j_восст) =

Вывод:

Задание для самостоятельной работы

Окислительно-восстановительная пара I₂/I^- характеризуется средним значением окислительно-восстановительного потенциала (см. приложение). Поэтому один ряд веществ может окислять (I₂ — окислитель), а другой — восстанавливать (I^- — восстановитель).

Из приведенных примеров электрохимических систем выбрать такие, которые будут восстанавливаться и те, которые будут окисляться окислительно-восстановительной системой

1) Sn⁴⁺/Sn²⁺ 2) S₄O₆^2-//S₂O₃^2- 3) Cr₂O₇^2-/Cr³⁺

4) PbO₂/Pb²⁺ 5) Fe³⁺/Fe²⁺ 6) NO₂^-/NO

Пример решения.

Составим уравнения полуреакций восстановления для заданных электрохимических систем и выпишем из таблицы значения стандартных ОВП.

1) I₂ + 2e 2I^-

окисл. форма восст. Форма

 

j I₂ /I^- = + 0.536 B

 

Sn⁴⁺ + 2e Sn²⁺

окисл. форма восст. Форма

 

j Sn⁴⁺/Sn²⁺ = + 0.15 B

Из сравнения значений стандартных ОВП

j I₂ /I^- = + 0.536 B > j Sn⁴⁺/Sn²⁺ = + 0.15 B

следует, что более сильным окислителем является йод — I₂, а более сильным восстановителем —-ион Sn²⁺, и между ними возможно протекание самопроизвольной окислительно-восстановительной реакции. Составим уравнение реакции.

 

1│I₂ + 2e → 2I^-

1│Sn²⁺ - 2e → Sn⁴⁺

_____________________

I₂ + Sn²⁺ → 2I^- + Sn⁴⁺

Ок-ль вос-ль

 

Рассчитаем ЭДС

ЭДС = j I₂ /I^- - j Sn⁴⁺/Sn²⁺ = 0.536 – 0.15 = 0.386 B > 0

ЭДС реакции имеет положительное значение, следовательно, она возможна.

Проверим это экспериментально и проведем реакцию.

Внести в пробирку 2 капли водного раствора йода («йодной воды») и 2 капли раствора соли хлорида олова ().

Наблюдаем обесцвечивание бурой окраски йода, что свидетельствует о протекании реакции. Оставим молекулярное уравнение реакции

I₂ + SnCl₂ → SnCl₂I₂

или

2I₂ + 2SnCl₂ → SnCl₄ + SnI₄

Аналогично рассмотреть примеры 2)-6).

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

 

Уфимский государственный нефтяной технический университет

 

Кафедра «Общая и аналитическая химия»

 

Дисциплина «Общая и неорганическая химия»

 

 

ОТЧЕТ

 

по лабораторной работе №2

 

На тему: «Гальванический элемент. Электрохимическая коррозия»

 

Выполнил

студент группы__________ ______________

(Подпись, дата)

Принял

доцент кафедры ОАХ ______________

(Подпись, дата)

Цель работы:

- изучить принципы работы гальванического элемента;

- научиться сравнивать химическую активность металлов;

- изучить основные закономерности протекания электрохимической коррозии металлов

Краткая теория.

Электрохимический процесс – это………..

 

Особенности электрохимического процесса:

 

Внешняя цепь состоит из ………………..проводника; внутренняя цепь …………………

 

Электрод - это ……………………..

 

Анод —………………….,на котором идет процесс………………….

Катод — ………………..,на котором идет процесс………………….

Гальванический элемент — это………..

 

 

В гальваническом элементе протекает …………………………….ОВР.

Анодом в гальваническом элементе является более…………………..металл с …………………………....значением ОВП

Катодом в гальваническом элементе является …………………..металл с …………………………....значением ОВП

ЭДС гальванического элемента рассчитывают по формуле:

 

Гальванический элемент работает, если……………

 

Гальванический элемент прекращает работу при условии:

Области применения гальванических элементов:

1)

 

2)

 

Коррозия металла – это его самопроизвольное разрушение под воздействием внешней среды.

Металл проявляет………………………свойства, окислителями в окружающей среде могут быть:

 

 

По механизму протекания коррозию подразделяют на:

1) химическую;

2) электрохимическую

3) биокоррозию

4) радиационную

Электрохимическая коррозия протекает с участием ………………………………в среде……………………..

Анодными называют участки металлической конструкции с …………………………значениями ОВП, на анодном участке протекает процесс ………………….

Катодными называют участки металлической конструкции с …………………………значениями ОВП, на катодном участке протекает процесс …………………. окислителя из среды

Между катодными и анодными участками металлической конструкции возникает разность потенциалов. В среде электролита также возникает разность потенциалов между прикатодным и прианодным пространством. Это приводит к направленному перемещению заряженных частиц: электронов по металлической конструкции и ионов в среде электролита, т.е. в системе возникает электрический ток. Система «работает» как коррозионный гальванический элемент.