Лабораторна робота

Окисно-відновні реакції

Короткі теоретичні відомості

Реакції, які супроводжуються зміною ступеня окиснення атомів реагуючих речовин, називаються окисно-відновними.

Ступінь окиснення – умовний заряд, який розраховується, якщо припустити, що молекула складається з йонів. Його прийнято позначати арабською цифрою із знаком „+” або „-” перед нею:

.

Атоми, йони або молекули, які віддають електрони (збільшують ступінь окиснення), називаються відновниками. В реакції відновники окиснюються.

Атоми, молекули або йони, які приєднують електрони (зменшують ступінь окиснення) називаються окисниками. Під час реакції вони відновлюються. Процес приєднання електронів атомом, молекулою або йоном називається відновленням. Процес віддачі електронів називається окисненням. Кількість електронів, що їх віддає відновник має дорівнювати кількості електронів, які приєднує окисник. Ці процеси нерозривно пов’язані між собою. Сполуки, до складу яких входять елементи з найвищим ступенем окиснення, можуть бути в окисно-відновних реакціях лише окисниками. Сполуки, до складу яких входять елементи з найнижчим ступенем окиснення, можуть бути в окисно-відновних реакціях лише відновниками. Сполуки, до складу яких входять елементи з проміжним ступенем окиснення, здатні бути як окисниками, так і відновниками.

Для урівнювання рівнянь цих реакцій застосовують метод електронного балансу. Схема методу така:

записують рівняння реакції;

визначають ступені окиснення атомів усіх елементів, які беруть участь в реакції;

визначають атоми елементів, які змінили ступені окиснення;

складають електронні рівняння для окисника та відновника згідно із законами збереження маси та заряду.

Приклад:

K2Cr2O7 + HCl > CrCl3 + Cl2 + KCl + H2O.

Ступені окиснення елементів у даному рівнянні наступні:

до реакції: K - +1, Cr - +6, H - +1, Cl - -1, O - -2;

після реакції: K - +1, Cr - +3, H - +1, Cl – 0, O - -2.

Ступінь окиснення змінили Хром та Хлор.

Складаємо електронні рівняння з урахуванням індексів, які стоять біля елементів у формулах:

2Cl- - 2e = Cl20,

2Cr+6 + 6e = 2Cr+3.

Визначаємо коефіцієнт для окисника та відновника, враховуючи, що кількість електронів, які віддає відновник має дорівнювати кількості електронів, які приєднує окисник. Для цього знаходимо найменше спільне кратне (НСК) кількості відданих та приєднаних електронів. Діленням НСК на кількість електронів, які беруть участь у процесах окиснення та відновлення, знаходимо коефіцієнти для окисника та відновника:

2Cl- - 2e = Cl20 3

2Cr+6 + 6e = 2Cr+3 1

Знайдені коефіцієнти підставляють в рівняння реакції:

K2Cr2O7 + HCl > 2CrCl3 + 3Cl2 + KCl + H2O.

Далі урівнюємо кількість йонів металів, які не змінили ступені окиснення.

K2Cr2O7 + HCl > 2CrCl3 + 3Cl2 + 2KCl + H2O.

Потім урівнюємо кількість йонів неметалів які змінювали і не змінювали ступені окиснення.

K2Cr2O7 + 14HCl > 2CrCl3 + 3Cl2 + 2KCl + H2O.

Обчислюємо кількість атомів Гідрогену, і, для перевірки чи правильно складене рівняння, Оксигену. Одержуємо повністю складене та урівняне рівняння.

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

Хід роботи.

1. Окисні властивості калій перманганату в кислому середовищі

Налийте в три пробірки по 1 мл розчину калій перманганату,підкисліть концентрованою сірчаною кислотою (1-2 краплі) і додайте: в першу пробірку – розчин натрій сульфіту, в другу – калій йодиду, в третю – ферум (ІІ) сульфату. Відзначте та поясніть зміни, які відбулися (зміну кольру розчинів, випадання осаду).

(надрукувати тут свої спостереження та рівняння реакцій)

2. Окисні властивості калій дихромату

Проведіть дослід аналогічно поперердньому, використавши як окисник розчин калій дихромату. Відзначте та поясніть зміни, що відбулися (зміна кольору розчинів, випадання осаду).

(надрукувати тут свої спостереження та рівняння реакцій)

3. Відновлення перманганату калію в залежності від середовища

В три пробірки налийте по 1-2 мл розчину перманганату калію; в одну з пробірок додайте 2-3 краплі розчину сульфатної кислоти, в другу – 1-2 мл концентрованого розчину натрій гідроксиду. В усі три пробірки прилийте по 1-2 мл розчину натрій сульфіту. Що спостерігається?

(надрукувати тут свої спостереження та рівняння реакцій)

Висновки: