Окислительно-восстановительные реакции.

I. Разделы курса, необходимые для подготовки к лабораторной работе.

Степень окисления. Степень окисления атома в простых и сложных веществах. Окислительно-восстановительные реакции и их отличие от реакций ионного обмена. Процесс окисления и процесс восстановления. Окислители и восстановители. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций (метод электронного баланса, ионно-электронные уравнения). Важнейшие окислители и восстановители. Типы окислительно-восстановительных реакций.

II. Вопросы и упражнения.

 

1. Дайте определения понятиям: степень окисления, окислитель и процесс окисления; восстановитель и процесс восстановления.

2. Как связаны электронное строение атомов и ионов с их окислительно-восстановительными свойствами. Рассмотрите на примерах серы, азота, галогенов.

3. Определите степень окисления серы в следующих соединениях: SO₂, H₂S, Na₂SO₃, CS₂, H₂SO₄, As₂S₅.

Определите степени окисления хрома в соединениях: K₂CrO₄, Cr₂O₃, KCrO₂, Cr₂(SO₄)₃, K₂Cr₂O₇, Na₃[Cr(OH)₆]

Определите степени окисления элементов в ионах: (NO₃)^-, (NO₂)^-, (BiO₃)^-, (MnO₄)^-, (MnO₄)^2-, (NH₄)⁺, (ClO₃)^-

4. Определите, какие процессы относятся к процессам окисления, а какие к процессам восстановления: S®(SO₄)^2-; S®S^2-; Sn®Sn⁴⁺; K®K⁺; Br₂®2Br^-; 2H⁺®H₂; H₂®2H^-; V²⁺®(VO₃)^-; Cl^-®(ClO₃)^-; (IO₃)^-®I₂; (MnO₄)^-®(MnO₄)^2-

5. Определите, какими свойствами в окислительно-восстановительных реакциях обладают следующие молекулы (только окислительными, только восстановительными или и окислительными и восстановительными): KCrO₂, Cr₂(SO₄)₃, K₂Cr₂O₇ , SO₂, H₂S, Na₂SO₃, H₂SO₄, HCl, HClO₄, Cl₂, HNO₃, NaNO₂, Fe

6. Определите, какие реакции относятся к окислительно-восстановительным:

a) H₂+Br₂®2HBr;

б) NH₄Cl®NH₃+HCl;

в) NH₄NO₃®N₂O+2H₂O;

г) 2K₂CrO₄+H₂SO₄®K₂Cr₂O₇+K₂SO₄+H₂O;

д) Fe+S®FeS

7. Для приведенных реакций определите, какие вещества являются окислителями, а какие восстановителями; укажите тип окислительно-восстановительной реакции; составьте уравнения электронного баланса и подберите коэффициенты:

a) SO₂+Br₂+H₂O®2HBr+H₂SO₄

б) Mg+H₂SO₄®MgSO₄+H₂

в) Cu+H₂SO₄®CuSO₄+SO₂+H₂O

г) I₂+6KOH®KIO₃+KI+H₂O

д) KMnO₄+KOH®K₂MnO₄+O₂+H₂O

е) H₂SO₃+H₂S®S+3H₂O

ж) NH₄NO₂®N₂+H₂O

з) P+KOH+H₂O®PH₃+3KH₂PO₄

и) H₂O₂®H₂O+O₂

k) KMnO₄+MnSO₄+H₂O®MnO₂+K₂SO₄+H₂SO₄

8. Для связывания сероводорода в условиях бурения используют в качестве реагентов бихромат калия или перманганат калия по реакциям:

a) H₂S+K₂Cr₂O₇+H₂SO₄®S+Cr₂(SO₄)₃+K₂SO₄+H₂O;

б) H₂S+KMnO₄+H₂SO₄®S+MnSO₄+K₂SO₄+H₂O;

в) H₂S+KMnO₄®S+MnO₂+KOH +H₂O

г) H₂S+KMnO₄+KOH®S+K₂MnO₄+H₂O.

д) Составьте уравнения электронного баланса и подберите коэффициенты.

Рассчитайте, какая масса бихромата калия (уравнение (a)) потребуется для нейтрализации 224 м³ (н. у.) сероводорода.

9. Какова степень окисления азота в нитрите калия и серы в сульфите натрия? Каковы окислительно-восстановительные свойства этих соединений в реакциях

а) KNO₂+ KI+H₂SO₄®I₂+NO+K₂SO₄+H₂O;

б) KNO₂+ K₂Cr₂O₇+H₂SO₄®Cr₂(SO₄)₃+KNO₃+K₂SO₄+H₂O;

в) Na₂SO₃+KМnO₄+H₂SO₄® Na₂SO₄+MnSO₄+K₂ SO₄ +H₂O;

г) Na₂SO₃+KI+H₂SO₄ ®S+ I₂ + Na₂SO₄+K₂ SO₄ +H₂O

10. Какие металлы взаимодействуют с соляной кислотой, с разбавленной серной кислотой? Приведите примеры.

11. В каких кислотах могут растворяться медь и серебро? Приведите примеры.

12. Особенности взаимодействия железа, хрома и алюминия с кислотами-окислителями (конц. серной кислотой и азотной кислотой разб. и конц.). Как доказать, что при растворении железа в сильно разбавленной азотной кислоте получается ион железа (II)?

 

III. Экспериментальная часть.

Межмолекулярные окислительно-восстановительные реакции

Опыт 1. Окислительно-восстановительные свойства простых веществ.

В пробирку поместите гранулу алюминия или алюминиевую проволоку и добавьте 5-7 капель бромной воды (Br₂+H₂O). Встряхните пробирку и оставьте ее на некоторое время постоять. Отметьте цвет исходного раствора бромной воды и раствора, полученного в результате реакции. Запишите уравнение реакции, составьте уравнения электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель, расставьте коэффициенты.

 

Опыт 2. Восстановительные свойства металлов.