2. Окислительно-восстановительные свойства пероксида водорода

Поскольку в молекулах пероксида водорода атомы кислорода находятся в промежуточной степени окисления (–1), то это вещество, в зависимости от условий, может окисляться до простого вещества кислорода ( ), восстанавливаться до воды ( ) или диспропорционировать с одновременным образованием указанных веществ. Стандартные потенциалы соответствующих полуреакций:

Окисление H₂O₂ до простого вещества кислорода:

H₂O₂ – 2e^– → О₂ + 2H⁺ ; E° = 0,68 B.

Восстановление H₂O₂ до воды:

H₂O₂ + 2H⁺ + 2e^– → 2H₂O; E° = 1,78 B.

3. Внутримолекулярное окисление-восстановление

Если в состав вещества входят одновременно частицы-восстановители и частицы-окислители, оно может подвергаться внутримолекулярному окислению-восстановлению. К таким реакциям относится, например, реакция термического разложения дихромата аммония ( . При нагревании этого вещества начинается ОВР за счёт того, что содержащиеся в нём частицы являются восстановителями, а частицы – окислителями.

4. Диспропорционирование и конпропорционирование

Реакции диспропорционирования (дисмутации) – ОВР внутримолекулярного типа, в ходе которых одновременно окисляются и восстанавливаются атомы одного и того же элемента, входящие в состав одного исходного вещества («самоокисление-самовосстановление»).

Пример: . В этой реакции внутримолекулярного типа частицы одновременно восстанавливаются до и окисляются до .

Реакции конпропорционирования (конмутации) – ОВР межмолекулярного типа, в ходе которых одновременно окисляются и восстанавливаются атомы одного и того же элемента, входящие в состав разных исходных веществ.

Пример: . В этой реакции межмолекулярного типа частицы окисляются, а частицы восстанавливаются до .

5. Окислительно-восстановительные свойства органических соединений.

Поскольку в молекулах органических веществ атомы углерода находятся в степенях окисления, меньших +4, они могут выступать как в роли восстановителей, так и в роли окислителей. Наиболее часто они проявляют восстановительные свойства.

Э к с п е р и м е н т а л ь н а я ч а с т ь

ОПЫТ 1. Взаимодействие перманганата калия с сульфитом натрия в разных средах

Выполнение: В каждую из трех пробирок налейте раствор КМnО₄ объемом ~1 см³. В первую из них добавьте равный объем раствора серной кислоты, во вторую – дистиллированной воды, в третью – раствора гидроксида калия. Затем в каждую пробирку прилейте раствор сульфита натрия объемом ~1 см³.

Задания: Запишите наблюдаемые явления. Используя данные пункта «1» и таблицы 1, определите состав продуктов восстановления перманганата калия. Учитывая, что в условиях данного опыта сульфит-анионы окисляются до сульфат-анионов , запишите уравнения соответствующих реакций.

Рассчитайте стандартные значения ЭДС каждой реакции, приняв во внимание значения стандартных потенциалов полуреакций окисления сульфит-ионов в разных средах:

1) В кислой среде: + 4H⁺ + 2e^— → [H₂SO₃]¹ + H₂О; E° = 0,17 B.

2) В нейтральной среде: + 2H⁺ + 2e^— → + H₂О; E° = 0,22 B.

3) В щелочной среде: + H₂О + 2e^— → + 2ОН ^– ; E° = – 0,93 B.

В какой среде окислительные свойства перманганата калия выражены сильнее?

ОПЫТ 2. Взаимодействие пероксида водорода с перманганатом калия в кислой

среде.

Выполнение: В пробирку налейте раствор перманганата калия объемом ~1 см³ и добавьте равный объём раствора серной кислоты. Затем прилейте в пробирку такой же объём раствора пероксида водорода. Внесите в пробирку тлеющую лучинку.

Задания: Запишите наблюдаемые явления. Используя данные таблицы 1 и приведенные выше значения потенциалов полуреакций с участием H₂O₂, определите состав продуктов взаимодействия и напишите соответствующее уравнение реакции, укажите окислитель и восстановитель. Рассчитайте стандартное значение ЭДС данной реакции. В реакциях с какими веществами пероксид водорода является восстановителем?

Опыт 3. Взаимодействие пероксида водорода с иодидом калия в кислой среде

Выполнение: В пробирку налейте раствор иодида калия объемом ~1 см³ и добавьте рав­ный объём раствора серной кислоты. Затем прилейте в пробирку такой же объём раствора пер­оксида водорода.

Задания: Запишите наблюдаемые явления. Учитывая приведенные выше значения потенциалов полуреакций с участием H₂O₂ и потенциал полуреакции + 2e^— → 2 ; E° = 0,54 B,

определите состав продуктов взаимодействия и напишите соответствующее уравнение реакции, укажите окислитель и восстановитель. Рассчитайте стандартное значение ЭДС данного процесса. В реакциях с какими веществами пероксид водорода выступает в качестве окислителя?

ОПЫТ 4. Диспропорционированиe пероксида водорода

Выполнение: В пробирку налейте раствор пероксида водорода объемом ~1 см³ и добавьте с помощью микрошпателя небольшое количество порошка оксида марганца(IV). Внесите в пробирку тлеющую лучинку.

Задания: Запишите наблюдаемые явления. Учитывая, что данный процесс относится к реакциям диспропорционирования, составьте уравнение соответствующей реакции, укажите окислитель и восстановитель. Какую роль в данной реакции играет оксид марганца(IV)? В каких реакциях пероксид водорода подвержен диспропорционированию?

ОПЫТ 5. Термическое разложение дихромата аммония («Извержение вулкана»)

Выполнение: В сухую фарфоровую чашку, находящуюся в вытяжном шкафу, насыпьте горку кристаллического дихромата аммония высотой ~1,5 см. В пламени спиртовки сильно нагрейте конец стеклянной палочки, быстро поместите его в середину горки и держите до начала бурной реакции. Палочку уберите, а чашку накройте большим химическим стаканом.

Задания: Запишите наблюдаемые явления. Почему стенки стакана «запотели» в ходе разложения соли? Составьте уравнение соответствующей реакции, учитывая, что одним из газообразных ее продуктов является простое вещество азот, а твердое вещество темно-зеленого цвета представляет собой оксид хрома(III). Укажите окислитель и восстановитель в данной реакции. Какие вещества могут подвергаться внутримолекулярному окислению-восстановлению?

ОПЫТ 6. Диспропорционирование иода в щелочной среде

Выполнение: В пробирку налейте раствор гидроксида калия объёмом ~1см³ и нагрейте его в пламени спиртовки, не доводя до кипения. В горячий раствор щелочи добавьте равный объем раствора иода. Полученную смесь сохраните для следующего опыта.

Задания: Запишите наблюдаемые явления. Учитывая, что в ходе данного процесса иод одновременно восстанавливается до и окисляется до , составьте уравнение соответствующей реакции, укажите окислитель и восстановитель. Какие вещества могут подвергаться диспропорционированию?

Опыт 7. Конпропорционирование иодида и иодата в кислой среде

Выполнение: В раствор, полученный в предыдущем опыте (содержащий ионы и ), добавьте равный объём раствора серной кислоты.

Задания: Запишите наблюдаемые явления. Чем обусловлено появление окраски? Составьте уравнение соответствующей ОВР, укажите окислитель и восстановитель. Какие вещества могут вступать в реакции конпропорционирования?

ОПЫТ 8. Окисление этанола дихроматом калия в присутствии серной кислоты

Выполнение: В пробирку налейте раствор дихромата калия объёмом ~1см³ и добавьте равный объем раствора серной кислоты. Прилейте этиловый спирт объёмом ~0,5 см³ и полученную смесь осторожно нагрейте пламенем спиртовки (не кипятите !!!) до изменения окраски раствора. Осторожно определите запах продукта окисления этанола – уксусного альдегида, выделяющегося из реакционной смеси. Что напоминает Вам этот запах?

Задания: Учитывая, что дихромат калия в кислой среде восстанавливается до солей хрома (III), придающих раствору зеленый цвет, составьте уравнение соответствующей реакции, укажите окислитель и восстановитель. Приведите примеры органических веществ, обладающих сильными восстановительными свойствами.