Лабораторна робота №3 Окисно-відновні реакції

Мета роботи: дослідити окисно-відновні властивості різних хімічних речовин, удосконалити навички складання рівнянь окисно-відновних реакцій методом електронного балансу.

Обладнання: періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва, таблиця окисників та відновників, таблиця окисно-відновних реакцій, алгоритм складання ОВР.

Теоретичні відомості Окисно-відновні реакції

Окисно-відновними називаються реакції, які відбуваються із зміною ступенів окиснення елементів.

Основні положення теорії окисно-відновних реакцій:

1. Окиснення – процес віддачі електронів атомом, молекулою чи іоном. Наприклад: Fe²⁺ - 1e → Fe³⁺ (ступінь окиснення підвищується).

2. Відновлення – процес приєднання електронів атомом, молекулою чи іоном. Наприклад: Fe³⁺ + 1e → Fe²⁺ (ступінь окиснення знижується).

3. Атоми, молекули чи іони, що віддають електрони, називаються відновниками. Під час реакції вони окиснюються. Атоми, молекули чи іони, що приєднують електрони, називаються окисниками. Під час реакції вони відновлюються.

4. Число електронів, що віддає відновник, дорівнює числу електронів, що приєднує окисник.

Класифікація окисно-відновних реакцій (таблиця 2.1)

Міжмолекулярні	Внутрішньомолекулярні	Диспропорціонування (самоокиснення - самовідновлення)
2SO2+O2=2SO3	2KClO3=KCl+3O2	4KClO3=3KClO4+KCl
2FeCl2+Cl2=2FeCl3	2KNO3=2KNO3+O2	4Na2SO3=Na2S+3Na2SO4
Це реакції, в яких окисник та відновник містяться в різних речо-винах (простих чи складних)	Це реакції, під час яких відбувається зміна ступе-нів окиснення атомів, що містяться в одній молекулі	Це реакції, під час яких частина атомів елемента збільшує ступінь окиснення, а частина - зменшує

Складання рівнянь окисно-відновних реакцій методом електронного балансу

Метод ґрунтується на порівнянні ступенів окиснення атомів у вихідних речовинах та продуктах реакції.

Загальний хід складання рівнянь:

1. записати формули речовин, що вступають у реакцію. Бажано, щоб першою була формула окисника, а наступною – відновника;

2. визначити ступінь окиснення елемента у молекулі окисника та відновника;

3. визначити, в які сполуки перейдуть окисник та відновник в результаті віддачі та приєднання електронів і записати в правій частині рівняння спочатку формули продуктів відновлення та окиснення, а потім формули інших речовин, які утворюються;

4. скласти електронні схеми процесів окиснення та відновлення. Підібрати коефіцієнті в цих схемах так, щоб загальне число електронів, які віддає відновник, дорівнювало загальному числу електронів, які приєднує окисник;

5. розставити коефіцієнти в молекулярному рівнянні реакції, щоб загальне число атомів кожного елемента було однаковим в лівій та правій частинах рівняння.

НАПРИКЛАД:

H₂S + KMnO₄ + H₂SO₄ → S + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

відновник окисник

S^2- - 2e → S⁰ | 5 окиснення

Mn⁺⁷ + 5e → Mn ⁺² | 2 відновлення

5H₂S + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5S + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

Допускається схему електронного балансу складати в рівнянні реакції:

KMnO₄ + H₂S + H₂SO₄ → S + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

+5ē -2ē

Хід роботи

Вплив середовища на проходження окисно-відновних реакцій:

Дослід №1

У пробірку наливаємо розчин калій перманганату (окисник), сірчану кислоту (середовище) і додаємо розчин натрій сульфіту (відновник). Перманганат іон у кислому середовищі швидко і повністю відновлюється до Mn²⁺. Що спостерігається?

Дослід №2

У пробірку наливаємо розчин калій перманганату (окисник), натрій гідроксид (середовище) і додаємо розчин натрій сульфіту (відновник).

Спостерігаємо появу забарвлення характерного для манганат-іона MnO₄^2-.

Дослід №3

У пробірку наливаємо розчин калій перманганату (окисник), воду (середовище) і додаємо розчин натрій сульфіту (відновник). Яка формула сполуки, що випала в осад?

Завдання 1.

Визначити ступінь окиснення елементів у сполуках:

H₂O₂; Cl₂; KClO₃; KMnO₄; H₂SO₄; Mn₂O₇; K₂Cr₂O₇; NaNO₂; NH₄NO₃; Cr₂(SO₄)₃.

Завдання 2.

Розставити коефіцієнти методом електронного балансу.

KMnO₄ + HNO₂ + H₂SO₄  MnSO₄ + HNO₃+ K₂SO₄ + H₂O

Контрольні питання.

1. Визначити ступінь окиснення елементів у сполуках.

2. Розставити коефіцієнти методом електронного балансу.

Варіанти індивідуальних завдань (таблиця 2.2)

№ з/п	Питання 1	Питання 2
1	K2S; N2; SiO2; Zn(NO3)2	НCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + H2O
2	NH3; H2; NaCl; Fe2(SO4)3	Na2S + KMnO4 + H2O = S + MnO2 + NaOH + KOH
3	KCl; O2; SO2; Ag3PO4	HNO3+Zn  Zn(NO3)2+NH4NO3+H2O
4	MgCl2; N2; SO3; Na3PO4	FeSO4+KMnO4+H2SO4=Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
5	Na2O; Br2; P2O5; Ca(NO3)2	H2O2 + CrCl3 + KOH = K2Cr2O7 + KCl + H2O
6	KBr; I2; CO; Al2(SO4)3	FeCl3 + H2S  FeCl2 + S + HCl
7	NaI; F2; CO2; PbSO4	Mn2O3 + Si = SiO2 + Mn
8	H2O; KF; Cl2; H3PO4	KMnO4 +SO2 + H2O = MnO2 +H2SO4 + KOH
9	CaCl2; NO2; N2; Al(NO3)3	Na2SO3 + KIO3 + H2SO4 = Na2SO4 +I2 + K2SO4 + H2O
10	MgO; NO; O2; Na2SO3	HNO3 + Cu  Cu(NO3)2 + NO + H2O
11	CH4; CaBr2; Br2; Na2SO4	Cu + H2SO4 = CuSO4 + SO2 + H2O
12	LiCl; OF2; I2; Cu3(PO4)2	KMnO4 +K2S + H2SO4 = MnSO4 +S + K2SO4 + H2O
13	CaO; Cl2; H2O; Fe(OH)3	KClO3 + S = KCl + SO2
14	SiF4; KBr; Cl2; NaNO3	Cl2 + KOH = KCl + KClO + H2O
15	CH4; NaF; O2; H2SiO3	SnSO4 + KMnO4 + H2SO4=Sn2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O