Е = еок - евос  > 0          или         еок > евос                   ( 3 )

                                   Е = Еок - Евос  > 0          или         Еок > Евос                   ( 3 )

Иными словами , окислительно-восстановительная реакция возможна, если электродный потенциал пары, содержащей данный окислитель,больше электродного потенциалапары, содержащей данный восстановитель. 

Значения стандартных электродных потенциалов приводятся в термодинамических таблицах

 ( см. ПРИЛОЖЕНИЕ ).

ПРИМЕР 3.

Определить возможность протекания реакции между растворами бихромата калия и нитритом натрия ( разобрана в предыдущем разделе ).

Выписываем уравнения отдельно процессов окисления и восстановления и величины электродных потенциалов, соответствующие этим окислительно-восстановительным парам:

окислитель Cr₂O₇^2- + 14 H⁺ + 6 е^- =  2 Cr³⁺ + 7 H₂O восстановление Е⁰_{Cr O   +14H /2Cr +7H O} = 1,33 В 

восстановитель NO₂^-     + H₂O    =  NO₃^-  + 2 H⁺ + 2 е^- окисление  Е⁰ _{NO +2H / NO +H O}  = 0,84 В

Сопоставляя значения потенциалов ( см. соотношение 3 ), делаем вывод, что Cr₂O₇^2- более сильный окислитель, чем NO₃^-, следовательно данная реакция может протекать самопроизвольно в прямом направлении.

Экспериментальная часть.

ОПЫТ 1. Окислительные и восстановительные свойства химических соединений.

Рассматривается возможность протекания реакции между перманганатом калия KMnO₄ и двумя соединениями серы Na₂SO₃ и Na₂SO₄ в кислой среде:

1). KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄

2). KMnO₄ + Na₂SO₄ + H₂SO₄

 Протекание реакции фиксируется по изменению фиолетовой окраски раствора.

В 2 пробирки внесите по 3 капли раствора KMnO₄ и 1-2 капли раствора H₂SO₄. В одну пробирку добавьте 4-5 капель раствора Na₂SO₃ , в другую - столько же раствора Na₂SO₄.

1) Отметьте признаки реакции. 

2) Определите степени окисления марганца и серы в исследуемых соединениях. Исходя из этого определите роль каждого соединения в реакциях окисления-восстановления и объясните результаты опыта.

3) Методом электронно-ионных уравнений составьте уравнение реакции:

ОПЫТ 2. Направление реакций окисления-восстановления. Вытеснение водорода из кислот.

Рассматривается возможность протекания окислительно-восстановительной реакции вытеснения молекулярного водорода из раствора серной кислоты металлами - цинком и медью.

1). Zn + H₂SO₄ =

2). Cu + H₂SO₄ =

Образование водорода определяется визуально по выделению пузырьков газа.

В одну пробирку поместите гранулу цинка, в другую - медную проволоку или стружку. В обе пробирки добавьте по 5-6 капель раствора ( 1 моль/л ) серной кислоты.

1) Допишите указанные реакции, отметьте признаки реакций и сделайте выводы об их протекании. 2) Напишите электронно-ионные реакции окисления-восстановления для исследуемых металлов и водорода, выпишите значения электродных потенциалов.

3) Сделайте вывод о возможности протекания данных реакций.

4) Сформулируйте общее правило вытеснения металлами водорода из растворов кислот.

 

 

ОПЫТ 3. Реакции диспропорционирования.

Реакции диспропорционирования ( самоокисления-самовосстановления ) представляют собой особый тип реакций, в которых и окислителем, и восстановителем являются атомы элементов с промежуточной степенью окисления в молекуле одного и того же вещества.

Рассматривается реакция диспропорционирования пероксида водорода: Н₂О₂ ®Н₂О + О₂. Кислород в Н₂О₂  находится в промежуточной степени окисления ( -1 ) , поэтому может быть как окислителем, так и восстановителем.

Реакция протекает в присутствии катализатора - диоксида марганца. Протекание реакции определяется по образованию газообразного кислорода, выделение которого вызывает возгорание тлеющей лучинки. Опыт проводится под тягой в присутствии преподавателя.

1) Составьте ионно-электронные уравнения окисления и восстановления пероксида водорода.

2) Выпишите ( см. приложение ) значения стандартных электродных потенциалов окислительно-восстановительных пар, в которые пероксид водорода входит в качестве окислителя и в качестве восстановителя.

3) Сделайте вывод о возможности самопроизвольного разложения пероксида водорода.

ОПЫТ 4. Влияние характера среды на особенности протекания реакций окисления-восстановления.

Изучается характер взаимодействия окислителя KMnO₄ и восстановителя Na₂SO₃ в кислой, нейтральной и щелочной средах.

 В зависимости от величины рН раствора окислитель MnO₄^- восстанавливается до Mn²⁺ (в кислой среде), MnO₂ (в нейтральной среде) и MnO₄^2- (в сильно-щелочной среде).

 

№

Исходный раствор

рН среды

Признаки реакции

Продукты реакции

KMnO₄ + Na₂SO₃ +  H₂SO₄

рН < 7

 

 

KMnO₄ + Na₂SO₃ +  H₂O

рН = 7

 

 

KMnO₄ + Na₂SO₃ + КОН

рН > 7

 

 

 

В три пробирки внесите 3-4 капли раствора KMnO₄. В первую пробирку для создания кислой среды внесите 1-2 капли раствора (1 моль/л ) H₂SO₄, во вторую для создания щелочной среды 5-6 капель концентрированного раствора КОН, в третьей среда останется нейтральной. В каждую из трех пробирок добавьте 3-4 капли раствора Na₂SO₃.

1)В таблице отметьте признаки протекания и состав продуктов реакций в каждом случае.

2) Методом электронно-ионных уравнений составьте уравнения проведенных реакций:

2.1) KMnO₄ +   Na₂SO₃ +  H₂SO₄

2.2) KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂O

2.3) KMnO₄ +   Na₂SO₃ + КОН