Лабораторная работа № 3 окислительно-восстановительные реакции

Цель работы: изучить основные типы окислительно-восстановительных реакций и овладеть методикой их проведения.

Реактивы: раствор сульфата меди (); железная проволока или гвоздь; раствор перманганата калия (); сульфит натрия кристаллический (); раствор серной кислотыконцентрации 1 моль/дм³; раствор щелочи () концентрации 1 моль/дм³; раствор бихромата калия (); сульфат железа (II) кристаллический (); раствор иодида калия (); раствор пероксида водорода (); раствор нитрита натрия (); этанол (); концентрированная серная кислота (); перманганат калия кристаллический (); дистиллированная вода.

Оборудование: штативы и держатели для пробирок.

Посуда: химические пробирки, стеклянные стаканы на 50 см³, стеклянные палочки, спиртовки, пипетки, шпатели, фарфоровые чашки, промывалки.

Краткие теоретические сведения Основные понятия, связанные с реакциями окисления-восстановления

Из всего многообразия химических процессов можно выделить две большие группы реакций: реакции обмена и окислительно-восстановительные.

Реакции обмена протекают между ионами. Они не сопровождаются изменением степени окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ, например:

Окислительно-восстановительными называются реакции, в которых происходит передача всех или части валентных электронов от одних атомов, молекул или ионов к другим атомам, молекулам или ионам, что вызывает изменение степени окисления.

Для изучения окислительно-восстановительных реакций (ОВР) нужно знать, что называется электроотрицательностью, валентностью и степенью окисления.

Электроотрицательность элемента – условная величина, характеризующая способность его атомов в химических соединениях притягивать к себе электроны от атомов-партнеров.

Валентность элемента – способность атомов образовывать химические связи. Количественно валентность определяется числом химических связей, которыми данный атом связан с другими атомами. Она не учитывает электроотрицательность атомов, связанных с данным атомом, и не имеет знаков (+) или (–), так как характеризует только число связей.

Степень окисления – это условный заряд атома в химическом соединении, если предположить, что оно состоит из ионов.

В основу расчета степени окисления атомов в соединении положен принцип, согласно которому алгебраическая сумма степеней окисления атомов в соединении равна нулю, а в сложном ионе (типа ,и т.п.) – заряду иона.

При расчетах надо знать несколько основных положений:

1. Металлы во всех сложных соединениях имеют только положительные степени окисления.

2. Неметаллы могут проявлять как положительные, так и отрицательные степени окисления.

3. Степень окисления простых веществ равна нулю ,,,,,,.

4. Атомы кислорода в соединениях проявляют главным образом степень окисления (–2), за исключением фторокислорода , в котором степень окисления кислорода (+2) и пероксидов, где степень окисления кислорода (–1). Например:;. Для водорода характерна степень окисления (+1). Исключение составляют гидриды металлов, в которых степень окисления водорода равна (–1). Например:;.

5. Если молекула образована за счет ковалентной связи, то степень окисления более электроотрицательного атома обозначается знаком (–), а менее электроотрицательного атома – знаком (+). Например: .

6. Степень окисления одного из элементов в частице сложного вещества можно определить по степени окисления других элементов:

7. Элементы, проявляющие постоянную степень окисления:

а) щелочные металлы: (Li, Na, К, Rb, Cs) – (+1);

б) металлы II А и II В групп – (+2);

в) алюминий – (+3);

г) фтор – (- 1).

8. Для всех элементов положительная степень их окисления не может превышать величины, равный номеру группы периодической системы, в которой находится данный элемент: (S⁺⁶, Mn⁺⁷, N⁺⁵).

Ранее процессами окисления называли все процессы, которые сопровождаются присоединением кислорода. Процесс потери кислорода от его соединения с металлами называли восстановлением, например:

СuО+Н₂Сu+Н₂О.

В дальнейшем окислением стали называть и отщепление водорода от молекул:

2Н₂S + О₂ 2S+2Н₂О,

а также реакции, протекающие в водных растворах и сопровождающиеся повышением степени окисления элементов:

2Fе⁺²С1₂+ С1₂=2Fе⁺³ С1₃.

Обратные превращения Fe(III)Fe(II) стали называть восстановлением.

Таким образом, термин окисление можно трактовать трояко:

а) как присоединение кислорода к какому-нибудь веществу;

б) как выделение водорода из вещества;

в) как потерю электронов каким-нибудь веществом.

Термин восстановление также можно объяснить трояко:

а) как выделение кислорода из какого-нибудь вещества;

б) как присоединение водорода к веществу;

в) как присоединение электронов каким-нибудь веществом.