Файл: Методические указания и задания к занятиям семинарского типа, контрольной и самостоятельной работе по дисциплине Неорганическая химия.docx

Опыт 5. Окислительно-восстановительные свойства

комплексных соединений

5.1. Окисление комплексообразователя Fe ^{2 +}

В пробирку к двум каплям 2н раствора H₂SO₄ добавьте две капли 3%-го раствора Н₂О₂ и одну каплю 0,5н раствора желтой кровяной соли – K₄[Fe(CN)₆]. Наблюдайте изменение цвета раствора (из соломенно-желтого в зеленый).

Составьте уравнение реакции окисления желтой кровяной соли в красную – K₃[Fe(CN)₆]. Докажите ее наличие в растворе, добавив к нему два-три кристалла соли FeSO₄. Отметьте свои наблюдения и напишите уравнение реакции образования турнбулевой сини.

5.2. Восстановление комплексообразователя Fe ^{3 +}

Внесите в пробирку одну-две капли 0,5н раствора КОН, добавьте две капли 30%-го раствора Na₂SO₃ и пять-шесть капель 0,5н раствора красной кровяной соли – K₃[Fe(CN)₆]. Наблюдайте изменение цвета раствора (из зеленого в соломенно-желтый).

Составьте уравнение реакции восстановления красной кровяной соли в желтую – K₄[Fe(CN)₆] и докажите ее наличие в растворе, добавив к нему одну каплю 1н раствора FeCI₃. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции образования берлинской лазури.
Задания для самостоятельной работы

1. Определите заряды комплексных ионов, степени окисления комплексообразователей в указанных соединениях, дайте им названия:
а) Na₃[Ag(S₂O₃)₂]; б) [Zn(NH₃)₆]CI₂; в) [Cr(H₂O)₆]CI₃;
г) Na₂[Cu(CN)₄]; д) Na₂[Pb(OH)₄]; е) K₃[BiJ₆].
2. Определите величину и знак заряда приведенных комплексных ионов и на их основе составьте формулы комплексных соединений:
а) [AI³⁺F₆]; б) [Pt⁴⁺CI₆]; в) [Cr³⁺(OH)₆];
г) [Hg²⁺J₄]; д) [Co³⁺(NH₃)₄]; е) [Cr³⁺(H₂O)₆].
3. Напишите схемы процессов электролитической диссоциации указанных комплексных соединений и выражения констант нестойкости их комплексных ионов:
а) [Ni(NH₃)₆]SO₄; б) Na₃[Cu(CN)₄]; в) Na₂[CdCI₄];
г) (NН₄)₂[Hg(NCS)₄]; д) K₂[CdJ₄]; е) K₄[Fe(CN)₆].
Используя таблицу 17 приложения, расположите значения констант нестойкости этих ионов в порядке увеличения их устойчивости.

4. Допишите уравнения реакций получения комплексных соединений:
а) CuCI₂ + KCN (изб.) ® ; б) CoCI₃ + NaNO₂ (изб.) ® ;
в) SnCI₄ + NaOH (изб.) ® ; г) Hg(NO₃

---

)₂ + KJ (изб.) ® .
5. Напишите молекулярные и ионные уpaвнения реакций образования труднорастворимых веществ согласно приведенным схемам:
а) K₄[Fe(CN)₆] + CuSO₄®; б) (NH₄)₂[Hg(NCS)₄] + CoCI₂®.
6. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций разрушения комплексных ионов при воздействии указанных реагентов:
а) Na₃[Co(NO₂)₆] + NaOH®; б) [Ni(NH₃)₆]SO₄ + Na₂S®.
7. Известно, что из раствора комплексной соли CoCI₃×6NH₃ нитрат серебра осаждает весь хлор, а из раствора CoCI₃×5NH₃ только
2/3 части хлора. Составьте координационные формулы обоих соединений и уравнения их диссоциации.

8. Приведите примеры практического применения комплексных соединений в качестве аналитических реагентов, пигментов, биологически активных веществ.

9. Какие элементы являются комплексообразователями в хлорофилле, гемоглобине и витамине В₁₂? Отметьте биологическую роль указанных веществ.

10. Какой объем 0,1н раствора AgNO₃ потребуется для осаждения ионов CI ^- из 25 мл 0,1М раствора [Cr(H₂O)₅CI]CI₂?

---

Тема 5. Химические реакции

Лабораторная работа 8.

Окислительно –восстановительные реакции

1. 
   Окислительно-восстановительные реакции, их значение в биологических системах и промышленности.
   
2. 
   Реакции окисления и восстановления. Важнейшие окислители и восстановители.
   
3. 
   Изменение окислительно-восстановительных свойств элементов в зависимости от строения их атомов.
   
4. 
   Типы окислительно-восстановительных реакций.
   
5. 
   Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций, расстановка коэффициентов в них методом электронного баланса.
   
6. 
   Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы, ЭДС окислительно-восстановительных реакций. Определение направления окислительно-восстановительных реакций.
   

Реактивы: 2н - H₂SO₄; 1н - К₂Cr₂O₇, NaNO₂, Pb(NO₃)₂, KJ;
КОН (0,5н), KMnO₄ (0,1н), J₂ (0,02н), Н₂О₂ (конц., 3 %), Na₂SO₃ (30 %).

Приборы и материалы: штативы с пробирками, спиртовки, спички, держатели для пробирок, лопатки, (NH₄)₂Cr₂O₇ (крист.).
Опыт 1. Межмолекулярные
окислительно-восстановительные реакции
В пробирку к пяти каплям 1н раствора K₂Cr₂O₇ и двум каплям 2н раствора H₂SO₄ добавляйте по каплям 1н раствор NaNO₂ до изменения цвета раствора.

Используя таблицу 14 приложения, составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции.

Напишите электронную формулу хрома в высшей степени окисления и поясните, какие окислительно-восстановительные свойства он может проявлять в химических реакциях.

Во всех уравнениях окислительно-восстановительных реакций расставьте коэффициенты методом электронного баланса, отметьте окислитель и восстановитель, реакции окисления и восстановления.
Опыт 2. Внутримолекулярные
окислительно-восстановительные реакции
Поместите в сухую пробирку несколько кристаллов (NH₄)₂Cr₂O₇ и нагрейте в пламени спиртовки до разложения соли.

Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции, помня, что образовавшееся твердое вещество - это оксид хрома(III), а выделяющийся бесцветный газ - азот.

---

Отметьте сходство и различие типов окислительно-восстановительных реакций, рассмотренных в опытах 1 и 2.
Опыт 3. Реакции диспропорционирования

(самоокисления-самовосстановления)
3.1. Диспропорционирование йода

В пробирку к десяти каплям 0,02н раствора J₂ добавьте три капли 0,5н раствора КОН. Что наблюдаете?

Составьте уравнение реакции, учитывая, что при взаимодействии J₂ с КОН образуются соли йодоводородной и йодноватой кислот.

Чтобы доказать образование йодид-ионов, добавьте к полученному раствору одну каплю 1н раствора Pb(NO₃)₂. Наблюдайте выпадение осадка желтого цвета и составьте уравнение реакции его образования.

3.2. Диспропорционирование перекиси водорода

Пробирку с пятью каплями концентрированного раствора Н₂О₂ нагрейте в пламени спиртовки.

Составьте уравнение реакции. Почему реакцию разложения перекиси водорода относят к реакциям диспропорционирования? Чем отличаются эти реакции от реакций внутримолекулярного окисления-восстановления?
Опыт 4. Окислительно-восстановительная двойственность

перекиси водорода
4.1. Окислительные свойства перекиси водорода

В пробирку к трем каплям 1н раствора KJ добавьте две капли 2н раствора H₂SO₄ и по каплям 3%-й раствор H₂O₂ – до изменения окраски.

Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции, используя таблицу 14 приложения.

4.2. Восстановительные свойства перекиси водорода

Поместите в пробирку три капли 0,1н раствора KMnO₄, добавьте две капли 2н раствора H₂SO₄ и четыре капли 3%-го раствора H₂O₂. Наблюдайте изменение окраски и выделение газа.

Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции, используя таблицу 14 приложения.

Сделайте вывод о причине окислительно-восстановительной двойственности перекиси водорода. Объясните, в каких случаях она является окислителем, в каких - восстановителем.
Опыт 5. Окислительные свойства перманганата

и манганата калия
5.1. Окислительные свойства KMnO₄

Поместите в пробирку три капли 0,1н раствора KMnO₄, две капли 0,5н раствора КОН и добавьте одну каплю 30%-го раствора Na

---

₂SO₃. Отметьте изменение цвета раствора в пробирке. Оставьте ее для дальнейших наблюдений.

Используя таблицу 14 приложения, составьте уравнение реакции восстановления KMnO₄ в щелочной среде.

5.2. Окислительные свойства K₂MnO₄

Возьмите пробирку, оставленную для наблюдений (опыт 5.1), и отметьте произошедшие в ней изменения.

Используя таблицу 15 приложения, составьте уравнение реакции восстановления K₂MnO₄ в нейтральной среде.

Укажите состав и окраску соединений марганца в разной степени его окисления.
Задания для самостоятельной работы

1. 
   Какие из указанных ниже реакций относятся к окислительно-восстановительным:
   

а) 2 Pb(NO₃)₂ = 2 PbO + 4 NO₂ + O₂; б) CaCO₃ = CaO + CO₂;

в) H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ +2 HCl; г) C + O₂ = CO₂;

д) Zn + 2 HCl = ZnCl₂ + H₂; е) ВaO + CO₂ = ВaCO₃?
Могут ли быть окислительно-восстановительными реакции разложения, соединения, замещения и обмена?

2. 
   Какие из указанных ионов и атомов могут быть только восстановителями; только окислителями; как окислителями, так и восстановителями: K ⁺, Cl ^–, S ^2–, S ⁺⁴, S ⁺⁶, N ⁺³, N ⁺⁴, N ⁺⁵, N ^–3?
   
3. 
   Охарактеризуйте окислительно-восстановительные свойства следующих соединений:
   

а) KMnO₄, MnO₂, KJ; б) PbO₂, Na₂S, HNO₂;

в) HNO₃, KBr, Na₂SO₃; г) V₂O₅, NH₃, H₂O₂.

2. 
   Окисление или восстановление происходит в следующих превращениях:
   

а) CIO₄ ^– → CI ^– ; б) SO₃ ^2– → S ^2–;

в) NH₃ → NO; г) 2CI ^– → CI₂.

2. 
   Как изменяются восстановительные свойства у атомов галогенов и щелочных металлов? Атом какого элемента в периодической системе является самым сильным восстановителем, а какого – самым сильным окислителем?
   
3. 
   Приведите формулы соединений азота, хлора и серы, которые могут проявлять: а) только окислительные свойства; б) только восстановительные свойства; в) окислительно-восстановительную двойственность.
   

7. Закончите уравнения окислительно-восстановительных реакций, расставьте коэффициенты методом электронного баланса. Отметьте окислитель, восстановитель и укажите тип окислительно-восстановительной реакции:
а) H₂O₂ + KMnO₄ + HNO₃ → O

---