2.3. Задачи и примеры решений

1. Контрольные вопросы

1. Напишите уравнение Нернста и поясните значение всех входящих в него величин.

2. Как определить направление реакции окисления-восстановления и полноту ее протекания?

3. Выведите формулу для расчета константы равновесия реакции окисления-восстановления.

4. Какими способами фиксируется точка эквивалентности в методах окисления-восстановления? Привести конкретные примеры.

5. Как связан интервал перехода редокс-индикатора с его стандартным окислительно-восстановительным потенциалом?

6. Какие реакции называются автокаталитическими? Показать механизм автокатализа на конкретном примере.

7. Какие условия (температура, рН, скорость добавления титранта) необходимо соблюдать при титровании оксалата натрия раствором KMnO₄? Дать необходимые пояснения.

8. Почему оксалат натрия является более удобным исходным веществом для установки титра KMnO₄, чем щавелевая кислота?

9. Привести примеры перманганатометрического титрования: прямого, обратного и по методу замещения.

10. Как зависит величина скачка на кривой титрования в методах окисления-восстановления от концентрации исходных растворов, концентрации ионов водорода, разности стандартных потенциалов окислителя и восстановителя?

11. Какие из указанных рабочих (стандартных) растворов являются приготовленными, а какие – установленными: KMnO₄, K₂Cr₂O₇, KBrO₃, I₂?

12. Почему рабочие растворы KMnO₄ и Na₂S₂O₃ нельзя использовать сразу после приготовления? Что происходит с этими растворами при хранении? Привести уравнения соответствующих реакций.

13. Какие установочные вещества (первичные стандарты) используют при стандартизации растворов: а) KMnO₄; б) Na₂S₂O₃? Привести уравнения химических реакций и определить молярные массы эквивалентов.

14. В каких случаях и почему при редоксиметрических титрованиях рекомендуется нагреть анализируемый раствор?

15. Какие рабочие растворы используют при обратном титровании в методе: а) перманганатометрии; б) иодометрии? Привести примеры определений.

16. Предложить два различных метода определения MnO₂ в пиролюзите. Записать уравнения химических реакций, расчетные формулы.

17. Как изменится (понизится, повысится, останется неизменной) точность перманганатометрического определения ионов Fe²⁺, если в раствор ввести: а) «защитную смесь»; б) избыток фторида натрия?

18. Почему реакцию окисления Cr³⁺ перекисью водорода выполняют в щелочной среде, а не в кислой?

19. Что представляют собой окислительно-восстановительные индикаторы? Какой химический процесс является причиной изменения их окраски?

20. Охарактеризуйте окислительно-восстановительную способность пары иод – иодид-ион.

II. Оценка возможности протекания реакций

Пример: Можно ли действием MnO₄^- в кислой среде окислить ион Sb³⁺ до иона Sb⁵⁺?

Решение: По таблице находим величины стандартных окислительно-

восстановительных потенциалов:

φ⁰ MnO₄^-/Mn²⁺ = +1,51 B; φ⁰ Sb⁵⁺/Sb³⁺ = +0,671 B;

Рассчитаем Δ реакции:

Δ_{реакции} = 1,51 – 0,671 = 0,839 В; так как Δ имеет положительное значение, следовательно реакция возможна:

5Sb³⁺ + 2MnO₄^- + 16H⁺ = 5Sb⁵⁺ + Mn²⁺ + 8H₂O

Итак, уравнение в полном виде:

5SbCl₃ + 2KMnO₄ + 16HCl = 5SbCl₅ + 2MnCl₂ + 2KCl + 8H₂O

Можно ли:

1. Действием Cl₂ окислить SnCl₂ в SnCl₄?

2. Действием PbO₂ в кислой среде окислить Cl^- в Cl₂?

3. Действием HNO₃ окислить Mn²⁺ в MnO₄^-?

4. Действием HNO₃ окислить Br^- в Br₂?

5. Действием HNO₃ окислить Fe²⁺ в ионы Fe³⁺?

6. Действием KClO₃ в кислой среде окислить I^- в I₂?

7. Действием KClO₃ в кислой среде окислить Cl^- в Cl₂?

8. Действием ионов Fe²⁺ восстановить Cl₂ в Cl^-?

9. Действием ионов Fe²⁺ восстановить I₂ в I^-?

10. Действием ионов Fe²⁺ восстановить ионы Sn⁴⁺ в ионы Sn²⁺?

11. Действием ионов Fe²⁺ восстановить ионы MnO₄^- в кислой среде в ионы Mn²⁺?

12. Действием ионов Fe²⁺ восстановить ионы Сr₂O₇^2- в кислой среде в ионы Сr³⁺?

13.Действием K₂Cr₂O₇ в кислой среде окислить ионы AsO₃^3- в ионы AsO₄³?

14. Действием K₂Cr₂O₇ в кислой среде окислить ионы Mn²⁺ в ионы MnO₄^-?

15. Действием K₂Cr₂O₇ в кислой среде окислить ионы SO₃^2- в ионы SO₄²?

16. Действием K₂Cr₂O₇ в кислой среде окислить ионы SO₄^2- в ионы S₂O₈^2-?

17. Действием I₂ окислить S₂O₃^2- в ионы S₄O₆^2-?

18. Действием Mn²⁺ восстановить ионы S₂O₈^2- в ионы SO₄^2-?

19. Действием С₂O₄^2- восстановить ионы MnO₄^- в ионы Mn²⁺?

20. Действием MnO₄^- в кислой среде окислить ионы Sn²⁺ в ионы Sn⁴⁺?