Хід роботи Теоретична частина

Оксидаційно-відновними називають такі реакції, під час яких змінюється ступінь оксидації елементів, що входять до складу реагуючих речовин. З точки зору електронної теорії оксидацією називається процес віддачі атомом або йоном електронів, а відновленням - процес приєднання електронів.

Речовини, атоми або йони яких приєднують електрони, називають оксидниками. Приєднуючи до себе електрони, оксидник відновлюється.

Речовини, атоми або йони яких віддають електрони, називають відновниками. Віддаючи електрони, відновник оксидується. Загальне число електронів, відданих відновником, завжди дорівнює числу електронів, приєднаних оксидником.

У більшості випадків оксидаційно-відновні реакції є досить складними, тому при складанні рівнянь цих реакцій користуються спеціальним способом знаходження коефіцієнтів для відновника та оксидника, який називається електронним балансом.

Наводимо загальну схему складання хімічного рівняння за цим способом; наприклад, оксидація сульфітної кислоти нітратною кислотою:

1.Записують схему реакції, тобто оксидник, відновник і продукти їх взаємодії:

2.Встановлюють ступінь оксидації тих елементів, у яких він змінюється під час реакції:

3.Записують електронні схеми:

4.Підбирають основні коефіцієнти, за допомогою яких зрівнюють сумарні числа електронів, відданих йонами Сульфуру і приєднаних йонами Нітрогену. Для цього знаходять найменше кратне до чисел, відданих і приєднаних електронів і знаходять коефіцієнти:

5.Знайдені коефіцієнти записують в схему реакції відповідно перед відновником та оксидником. Разом з тим перевіряють кількість числа йонів Сульфуру та Нітрогену у вихідних та кінцевих продуктах реакції та зрівнюють їх, виставляючи перед продуктами реакції відповідні коефіцієнти.

6. Порівнюють в обох частинах рівняння числа йонів тих елементів, які під час реакції не змінюють ступеня оксидації. Так, до складу вихідних речовин входить 8 йонів Гідрогену і 15 йонів Оксигену, а до продуктів реакції - відповідно 6 і 14. З цього видно, що в результаті реакції утворюється ще одна молекула води. Отже, рівняння реакції має такий кінцевий вигляд:

Деякі додаткові вказівки

1.Якщо коефіцієнти оксидника або відновника є непарними числами, а в результаті реакції утворюється парне число йонів або атомів, то основні коефіцієнти подвоюють:

2.Якщо реакція відбувається в кислому середовищі, то кислота теж бере участь у реакції та витрачається для утворення солі і води. Для створення кислого середовища звичайно застосовують розведену сульфатну кислоту, а не хлоридну або нітратну, бо хлоридна кислота сама є відновником, а нітратна - оксидником. Коефіцієнт перед кислотою виставляється після обчислення потрібної кількості кислотних залишків для зв'язування катіонів металу, що утворилися внаслідок зміни ступеня оксидації або розкладу сполуки, до якої вони входять. Кількість молекул води, утворених при реакції, обчислюють після знаходження числа молекул кислоти:

3.Коли оксидником або відновником є кислота, то частина її витрачається для оксидаційно-відновного процесу, а частина - для утворення солі. Загальна кількість її молекул дорівнює сумі обох частин, які для зручності обчислень записують окремо:

4.Якщо реакція відбувається в лужному середовищі, то луг теж бере участь в реакції і витрачається на утворення солі і води. Для створення лужного середовища вживають переважно , або . Коефіцієнт перед лужним компонентом виставляють після визначення потрібної кількості катіонів металу для зв'язування утворених під час реакції кислотних залишків. Після цього обчислюють кількість молекул води:

5.Якщо оксидником або відновником є гідрогену пероксид / /, то можна умовно прийняти, що Оксиген має ступінь оксидації 1- / / і кожен йон його приєднує один електрон, коли є оксидником і віддає один електрон, коли є відновником:

а)

б)

6.Коли електрони віддають і приєднують йони того самого елементу, що входить до складу одної речовини, то частина її йонів виступає в ролі оксидника, а частина - відновника. Під час реакції позитивний ступінь оксидації перших знижується, а других підвищується. Для зручності складання рівнянь такі речовини в рівнянні записують двічі: як оксидник і як відновник:

7.Якщо оксидуються або відновлюються йони кількох елементів, що входять до складу даної речовини, то числа відданих або приєднаних електронів треба обчислювати разом для всіх йонів, що змінюють ступінь оксидації.

До оксидників належать: кисень, вільні галогени і їх сполуки , а також , H₂SO₄ конц., солі металів з вищими ступенями оксидації ( ), пероксиди , оксиди металів з вищими ступенями оксидації.

Відновниками можуть бути , активні метали (вільні): , галогеноводні.

Речовини, що містять у своєму складі елементи з максимальним і мінімальним ступенем оксидації можуть бути відповідно лише оксидниками (наприклад ) або тільки відновниками ( ).

Експериментальна частина

Прилади, посуд, реактиви

1.Штатив з пробірками

2.Розчин

3. конц.

4.Розчин

5.-"- КJ

6.-"-

7.-“-

8.-"- КОН (30%)

9.-"-

10. порошок

Завдання 1. Оксидаційні властивості калію перманганату

в кислому середовищі.

Налийте в три пробірки по 1 см розчину КМnО₄, підкисліть 1-2 краплями конц. і додайте краплями до зміни кольору розчину: в першу пробірку - розчин , в другу – розчин KJ, в третю - розчин . Поясніть зміни, що відбулися (зміна кольору розчинів, випадання осаду). Складіть рівняння оксидаційно-відновних реакцій.

Завдання 2. Оксидаційні властивості КМnО₄ в різних середовищах

У три пробірки налийте по 1-2 см розчину КMnО₄: в першу пробірку додайте 2-3 краплі конц. , в другу - 1-2 см конц. КОН, в третій залишаємо нейтральне середовище. В усі три пробірки долийте 1-2 см розчину . Що спостерігається? Складіть рівняння реакцій.

Завдання 3. Оксидаційні властивості .

Проведіть дослід аналогічно досліду 2, використовуючи, як оксидник . Відзначте і поясніть зміни, що відбувалися (зміна кольору розчинів, випадання осаду). Складіть рівняння оксидаційно-відновних реакцій.

Завдання 4. Відновлення калію нітрату цинком у лужному середовищі.

До розчину КNО₃ долийте 3 см 30%-го розчину КОН і всипте в розчин порошку . Розчин нагрійте до кипіння і визначте за запахом, який газ утворюється при реакції. Складіть рівняння реакції.

Завдання 5. Оксидаційні властивості .

До 2 см розчину КJ, підкисленого розведеним розчином H₂SO₄, добавте краплями розчин . Що спостерігається? Складіть рівняння реакцій.

Завдання 6. Відновні властивості .

До 1 см розчину K₂Cr₂O₇ добавте декілька крапель конц. і 1 см розчину . Вміст пробірки підігрійте. Що спостерігається? Складіть рівняння реакції.

ЛІТЕРАТУРА

1.Державна Фармакопея України / Держ. підприємство “Науково-експертний фармакопейний центр.” –1-е вид. –Харків: РІРЕГ, 2001. –556 с.

2.Коровин Н.В. Общая химия. –М.: Высшая школа, 1998. –559 с.

3.Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. –М.: Высшая школа, 1997. –527 с.

4.Конспект лекцій.

5.Практикум з загальної та неорганічної хімії: Посібник // Є.Я.Левітін, Р.Г.Клюєва, А.М.Бризицька та ін. –Х.: Основа, 1998. –119 с.

6.Неорганическая химия.: Учебное пособие для студ. фармац. спец. вузов (Практикум) // А.К.Сухомлинов, Н.В.Боровская, П.Я.Пустовар и др. –Киев: Высшая школа, 1983. –167 с.

7.Григор’єва В.В., Самійленко В.М., Сич А.М. Загальна хімія. К.: Вища школа, 1991. –430 с.

8.Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія. К.: Вища школа, 1998. –480 с.

9.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.: Учебное пособие для студ. хим.-техн.спец. вузов. –М.: Высшая школа, 1998. –743 с.

10.Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. –М.: Высшая школа, 1993. –592 с.

11.Телегус В.С., Бодак О.І., Заречнюк О.С., Кінжибало В.В. Основи загальної хімії / За ред. В.С.Телегуса: Підручник. –Львів: Світ, 2000. –424 с.

12.Скопенко В.В., Григор’єва В.В. Найважливіші класи неорганічних сполук. К.: Либідь, 1996. –151 с.

13.Вступ до хімічної номенклатури / О.А.Голуб, М.Ю.Корнілов, В.В.Скопенко та ін. К.: Школяр, 1997. –48 с.

14.Корнілов М.Ю., Білодід О.І., Голуб О.А. Термінологічний посібник з хімії. –К.: ІЗМН, 1996. –256 с.

15.Зайцев О.С. Общая химия. Состояние веществ и химические реакции. М.: Химия, 1990. –352 с.

16.Яцимирський К.Б., Яцимирський В.К. Хімічний зв’язок. К.: Вища школа, 1993. –309 с.

17.Фримантл М. Химия в действии: В 2-х ч. / Пер. с англ. –М.: Мир, 1991. –Ч.1.-528 с.; Ч.2. –622 с.