Окислительно-восстановительные реакции. Водород. Галогены

Теоретическая часть

Важнейшие окислители и восстановители. Типы окислительно-восстановительных реакций. Методы составления уравнений ОВР. Метод ионно-электронного баланса. Участие среды в ОВР. Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы. Определение направления протекания ОВР.

Особенности положения водорода в периодической системе Д.И. Менделеева, его физические и химические свойства как простого вещества.

Закономерности изменения физических и химических свойств простых веществ галогенов, галогеноводородов и кислородсодержащих кислот галогенов.

Домашнее задание

1. 1. Указать, какие из перечисленных ионов и веществ и за счет каких атомов могут быть только окислителями или только восстановителями или выполнять ту и другую роль: CaH₂, I₂O₅, ClO₂, Br₂, HCl, F₂, KClO₃, K₂H₃IO₆.

2. Написать валентные схемы оксидов галогенов и назвать оксиды.

3.Объяснить как изменяются кислотные, окислительно-восстановительные свойства и термическая устойчивость соединений в следующих рядах: HClO₃ – HBrO₃ – HIO₃ и HBrO - HBrO₃ – HBrO₄ .

4.Расставить коэффициенты методом электронно-ионного баланса:

KClO₃ + H₂SO₄, _конц. ® KHSO₄ + ClO₂ + KClO₄ + H₂O

Br₂ + Cl₂ + H₂O ® HBrO₃ + HCl

Экспериментальная часть

Водород

Опыт 1. Получение водорода

а) Положить в пробирку несколько кусочков цинка и прилить 20%-ой серной кислоты (на 1/3 от объема). Вставить пробку с оттянутой трубкой и закрепить пробирку вертикально. Наблюдать выделение газа. Затем надеть на газоотводную трубку пробирку, перевернутую вверх дном, заполнять водородом полминуты и, не переворачивая, поднести к пламени. Если в пробирке был чистый водород, то он загорается спокойно (тихий звук). При наличии в пробирке примеси воздуха происходит небольшой взрыв, сопровождающийся резким (лающим) звуком. В этом случае следует повторить испытание газа на чистоту. Если выделяется чистый водород, поджечь его у отверстия трубки. Подержать над пламенем водорода сухую пробирку. Какое вещество образуется при горении водорода? Написать уравнения реакций получения и горения водорода.

б) В пробирку насыпать немного порошка алюминия и налить 2–3 мл раствора гидроксида натрия. Если реакция идет медленно, пробирку осторожно нагреть. Доказать, что выделяющийся газ – водород.

Опыт 2. Получение атомарного водорода и изучение его свойств

В пробирку поместить 2 гранулы алюминия, 3 мл 30%-ого раствора гидроксида натрия, 0,5 мл раствора нитрата калия и слегка нагреть. Определить состав выделяющегося газа с помощью универсальной индикаторной бумаги. Сделать вывод о восстановительных свойствах атомарного водорода.

Галогены

Опыт 3. Получение хлора и изучение его окислительных свойств (демонстрационный)

а) В колбу Вюрца насыпать перманганат калия. Вставить в нее капельную воронку, в которую налить концентрированную соляную кислоту. Прилить кислоту по каплям в колбу. Отметить цвет и запах выделяющегося газа. Заполнить газом 3 стеклянные банки и закрыть их стеклянными пластинками.

б) Накалить в пламени кусочек медной фольги и опустить в сосуд с хлором. Отметить горение меди и цвет пламени. После остывания сосуда влить в него немного воды и взболтать. Какова окраска образовавшегося раствора? Добавить несколько капель аммиака, объяснить изменение цвета.

в) Всыпать в банку с хлором небольшое количество порошка сурьмы. Каков состав образующихся в результате горения хлоридов сурьмы?

г) Положить в ложечку для сжигания немного красного фосфора и внести в сосуд с хлором. Описать и объяснить происходящие явления.

Опыт 4. Получение хлорной воды и ее свойства

а) Налить в пробирку 3–5 мл холодной воды и пропускать через нее хлор в течение 1–2 минут. Отметить цвет и запах хлорной воды.

б) В три пробирки налить разбавленные растворы лакмуса, фуксина и чернил. В каждую пробирку добавить несколько капель хлорной воды и взболтать. Записать и объяснить наблюдаемые явления.

в) В пробирку с хлорной водой прилить раствор гидроксида натрия. Сохраняется ли запах хлорной воды? Дать объяснение.

Опыт 5. Получение хлороводорода (демонстрационный)

В колбу Вюрца поместить 10–15 г сухого хлорида натрия. В капельную воронку прилить концентрированную серную кислоту. Получить хлороводород и заполнить им сухую толстостенную колбу емкостью 25–30 мл. После окончания заполнения закрыть колбу пробкой с капилляром, обращенным внутрь. Перевернуть склянку с газом вверх дном и опустить ее горлышко в сосуд с водой. Объяснить наблюдаемое явление. Сделать вывод о растворимости хлороводорода в воде.

Опыт 6. Окислительные свойства хлората калия

а) В пробирку поместить несколько кристаллов хлората калия, добавить немного концентрированной соляной кислоты и подогреть (под тягой!). Определить выделяющийся газ.

б) (Демонстрационный). В большую фарфоровую ступку насыпать очень малое количество порошка серы (~0,2 г), добавить такое же количество хлората калия и осторожно перемешать. Затем обернуть руку полотенцем и начать пестиком осторожно растирать смесь. Что происходит? Дать объяснение.

Опыт 7. Сублимация иода

Поместить в сухую пробирку кристаллик иода. Осторожно нагреть дно пробирки. Наблюдать за изменением цвета и агрегатного состояния иода при сублимации и конденсации паров. Объяснить наблюдаемые явления.

Опыт 8. Образование полииодидного комплекса

Положить в пробирку несколько кристалликов иода, добавить 2–3 мл воды и взболтать. К раствору с нерастворившимися кристалликами иода прилить раствор иодида калия.

Опыт 9. Качественные реакции на галогенид-ионы (демонстрационный)

Испытать действие нитрата серебра на растворы хлорида, бромида и иодида (брать малые объемы реактивов). Отметить цвет и характер осадков.

Опыт 10. Восстановительные свойства галогеноводородов

В три сухие пробирки положить немного измельченных кристаллов хлорида, бромида и иодида калия, соответственно. Прилить в каждую пробирку по ~2 мл концентрированной серной кислоты (под тягой!). По запаху (осторожно!) определить состав выделяющихся газов. Объяснить наблюдаемые явления. Сравнить восстановительные свойства галогеноводородов.

Лабораторная работа 5