Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
Иркутский национальный исследовательский
технический университет

Институт заочно-вечернего обучения

наименование института

Отчет
по лабораторной работе №8
Окислительно-восстановительные реакции

Выполнил студент группы: НГДСз-22-2 Соколов Г.В

Проверил преподаватель: Бочкаревой С.С.

Номер зачетной книжки 22150480

Иркутск 2023
Цель работы: изучить понятия «степень окисления», «окислительно-восстановительные реакции (ОВР)», «окислитель», «восстановитель», «процессы окисления и восстановления», научиться составлять уравнения ОВР с помощью метода электронного баланса, определять тип ОВР.

Задание: провести опыты и выявить влияние реакции среды на ОВР с участием перманганата калия; опытным путем определить окислительно-восстановительные функции нитрита калия; проделать внутримолекулярную реакцию и реакцию диспропорционирования. Выполнить требования к результатам опытов, оформить отчет.

Теория

Окислительно-восстановительными реакциями называются реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления элементов. Под степенью окисления понимают заряд атома элемента в соединении, вычисленный исходя из предположения, что вещество состоит из ионов.

Окисление – процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом, сопровождающийся повышением степени окисления. Восстановление – процесс присоединения электронов, сопровождающийся понижением степени окисления.

Процесс окисления

-4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8

Процесс восстановления

---

Окисление и восстановление – взаимосвязанные процессы, протекающие одновременно.

Окислителями называются вещества (атомы, ионы или молекулы), которые в процессе реакции присоединяют электроны, восстановителями – вещества, отдающие электроны. Окислителями могут быть галогены (F2, CL2, Br2, I2), кислород O2, положительно заряженные ионы металлов (Fe3+, Au3+, Hg2+, Cu2+, Ag+), сложные ионы и молекулы, содержащие атомы металла в высшей степени окисления (KMnO4, K2Cr2O7, NaBiO3 и др.), атомы неметаллов в положительной степени окисления (HNO3, концентрированная H2SO4, HClO, KClO3, NaBrO и др.).

Типичными восстановителями являются почти все металлы и многие неметаллы (углерод, водород) в свободном состоянии, отрицательно заряженные ионы неметаллов (S2-, N3-, I‾, Br‾, Cl‾ и др.), положительно заряженные ионы металлов в низшей степени окисления (Sn2+, Fe2+, Cr2+, Mn2+, Cu+ и др.).

Соединения, содержащие элементы в максимальной и минимальной степенях окисления, могут быть соответственно или только окислителями (KMnO4, K2Cr2O7, HNO3, H2SO4, PbO2), или только восстановителями (KI, Na2S, NH3). Если же вещество содержит элемент в промежуточной степени окисления, то в зависимости от условий проведения реакции оно может быть и окислителем, и восстановителем. Например, нитрит калия KNO2, содержащий азот в степени окисления +3, пероксид водорода H2O2, содержащий кислород в степени окисления -1, в присутствии сильных окислителей проявляют восстановительные свойства, а при взаимодействии с активными восстановителями являются окислителями.
При составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций рекомендуется придерживаться следующего порядка:

1. Написать формулы исходных веществ. Определить степень окисления элементов, которые могут ее изменить, найти окислитель и восстановитель. Написать продукты реакции.

2. Составить уравнения процессов окисления и восстановления. Подобрать множители (основные коэффициенты) так, чтобы число электронов, отдаваемых при окислении, было равно числу электронов, принимаемых при восстановлении.

3. Расставить коэффициенты в уравнении реакции.

Опыт 1. Влияние рН среды на окислительно-восстановительные реакции

В три пробирки налить по 2-3 мл раствора перманганата калия. В первую пробирку прилить 1-2 мл разбавленной серной кислоты, во вторую 1-2 мл дистиллированной воды, в третью – 1-2 мл концентрированного раствора щелочи.

---

В каждую пробирку добавить по одному шпателю кристаллического сульфита натрия. Отметить наблюдения, учитывая, что фиолетовая окраска характерна для ионов MnO4‾, бесцветная или слабо-розовая − для ионов Mn2+, зеленая – для ионов MnO42−, бурый цвет имеет осадок MnO2.

1.Уравнения реакций взаимодействия KMnO4 с Na2SO3

a) в кислой среде:

2KMn⁺⁷O4 + 5Na2S⁺⁴O3 + 3H2SO4 = 2Mn⁺²SO4 + K2SO4 + 5Na2S⁺⁶O4 + 3H2O

окислитель восстановитель среда

S⁺⁴ – 2e → S⁺⁶ 5 – восстановитель

Mn⁺⁷ + 5e → Mn⁺² 2 - окислитель

a) в кислой среде:

2KMn⁺⁷O4 + Na2S⁺⁴O3 + 2KOH = 2K2Mn⁺⁶O4 + Na2S⁺⁶O4 + H2O

Окислитель восстановитель среда

S⁺⁴ – 2e → S⁺⁶ 1 – восстановитель

Mn⁺⁷ + 5e → Mn⁺² 2 – окислитель

с) в нейтральной среде

2KMn⁺⁷O4 + 3Na2S⁺⁴O3 + H2O = 2Mn⁺⁴O2 + 3Na2S⁺⁶O4 + 2KOH

окислитель восстановитель среда

S⁺⁴ – 2e → S⁺⁶ 3 – восстановитель

Mn⁺⁷ + 3e → Mn⁺⁴ 2 – окислитель
Вывод о характерной степени окисления марганца:

· в кислой среде: Mn⁺⁷ → Mn⁺²

· в щелочной среде: Mn⁺⁷ → Mn⁺⁶

· в нейтральной среде: Mn⁺⁷ → Mn⁺⁴

Опыт 2. Окислительно-восстановительная двойственность нитрита натрия

В пробирку налить 1-2 мл раствора перманганата калия, добавить 1-2 мл разбавленной серной кислоты. Затем прилить раствор нитрита натрия. Отметить изменение окраски раствора.

В другую пробирку налить раствор йодида калия, добавить 1-2 мл разбавленной серной кислоты. Затем прилить раствор нитрита натрия. Отметить цвет раствора. Затем добавить раствор крахмала и отметить появление синей окраски. Объяснить, чем обусловлено изменение цвета раствора.
2.1 В результате реакции перманганата калия (KMnO4), серной кислоты (H2SO4) и нитрита натрия (NaNO2) образуется сульфат марганца (II) (MnSO4), нитрат натрия (NaNO3), сульфат калия (K2SO4), вода (H2O)

Молекулярное уравнение имеет вид:

5NaNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5NaNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O

Полное ионное уравнение:

5Na⁺ + 5NO^2- + 2K⁺ + 2MnO^4- + 6H⁺ + 3SO4^2- → 5Na⁺ +5NO3^- + 2Mn²⁺ + 2SO4^2- + 2K⁺ + SO4^2- + 3H2O

Сокращенное ионное уравнение:

5NO^-2 + 2MnO4^- + 6H⁺ → 5NO3^- + 2Mn²⁺ + 3H2O

Данная реакция относится к окислительно-восстановительным, поскольку химические элементы марганец и азот изменяют свои степени окисления. Схемы электронного баланса выглядят следующим образом:

Mn⁺⁷ + 5e → Mn⁺²

N⁺³ – 2e → N⁺⁵

---

2.2 В результате окисления взаимодействия нитрита натрия иодидом калия в кислой среде происходит образование средних солей сульфатов калия и натрия, вода, йода, а также выделение монооксида азота.

Молекулярное уравнение реакции имеет вид:

2NaNO2 + 2KI + 2H2SO4 → I2 + 2NO + K2SO4 + Na2SO4 + 2H2O

Полное ионное уравнение:

2Na⁺ +2NO2^- + 2K⁺ + 2I^- + 4H⁺ + 2SO4^2- → I2 + 2NO + 2K⁺ + SO4^2- + 2Na⁺ + SO4^2- + 2H2O

Сокращенное ионное уравнение:

2NO^- + 2I^- + 4H⁺ → I2 + 2NO + 2H2O

Данная реакция относится к окислительно-восстановительным, поскольку химические элементы азот и йод изменяют свои степени окисления. Схемы электронного баланса выглядят следующим образом:

N⁺³ + e → N⁺²

I^- -e → I⁰

Вывод: Вещества, которые содержат элемент в промежуточной степени окисления, в зависимости от условий проведения реакции может быть и окислителем, и восстановителем (в присутствии сильных окислителей проявляют восстановительные свойства, а при взаимодействии с активными восстановителями являются окислителями). Эти вещества могут проявлять окислительно-восстановительную двойственность.

Опыт 3. Окислительно-восстановительная двойственность пероксида водорода

В пробирку налить 1-2 мл раствора пероксида водорода, добавить 1-2 мл разбавленной серной кислоты. Затем прилить раствор йодида калия. Отметить изменение окраски раствора.

В другую пробирку налить раствор перманганата калия, добавить 1-2 мл разбавленной серной кислоты. Затем прилить раствор пероксида водорода. Отметить изменения цвета раствора.

3.1 Реакция взаимодействия между иодидом калия, пероксидом водорода и разбавленным раствором серной кислоты приводит к образованию средней соли сульфата калия, свободного йода, а также воды.

Молекулярное уравнение реакции имеет вид:

2KI + H2O2 + H2SO4 → K2SO4 + I2 + 2H2O

Полное ионное уравнение:

2K⁺ + 2I^- + H2O2 + 2H⁺ + SO4²⁺ → 2K⁺ + SO4^2- + I2 + 2H2O

Сокращенное ионное уравнение:

2I^- + H2O2 + 2H⁺ → I2 + 2H2O

Данная реакция относится к окислительно-восстановительным, поскольку химические элементы йод и кислород изменяют свои степени окисления. Схемы электронного баланса выглядят следующим образом:

I^- - e → I⁰

O^- + e → O^-2

3.2 В результате окисления пероксида водорода перманганатом калия в кислой среде, создаваемой серной кислотой происходит образование средних солей сульфатов марганца (II) и калия, воды и выделение кислорода в чистом виде.

---

Молекулярное уравнение реакции имеет вид:

5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5O2 + K2SO4 + 8H2O

Полное ионное уравнение:

5H2O2 + 2K⁺ + 2MnO4^- + 6H⁺ + 3SO4^2- → 2Mn²⁺ + 2SO4^2- + 5O2 + 2K⁺ + SO4^2- + 8H2O

Сокращенное ионное уравнение:

5H2O2 + 2MnO4^- + 6H⁺ → 2Mn²⁺ + 5O2 + 8H2O

Данная реакция относится к окислительно-восстановительным, поскольку химические элементы марганец и кислород изменяют свои степени окисления. Схемы электронного баланса выглядят следующим образом:

Mn⁺⁷ + 5 → Mn⁺²

O^- - e → O⁰

Вывод: В окислительно-восстановительных реакциях пероксид водорода может проявлять как восстановительные, так и окислительные свойства, потому что кислород в пероксиде водорода имеет промежуточную степень окисления -1.
Опыт 4. Реакция диспропорционирования

Поместить в пробирку 1–2 кристалла йода, добавить 3-5 капель концентрированного раствора щелочи, слегка нагреть. Затем добавить раствор серной кислоты и наблюдать появление желтой окраски раствора, характерной для свободного йода.

---

Смотрите также файлы

• Дифференцированный зачет Вариант 1 Часть а теоретическая.docx

• Программа темы конференции.pdf

• Аиат ол е жасы нрсе,йткені оны тапан ол тура жолдан таймауа бар кшін салады.docx

• Ниже перечислены пять наиболее значимых событий в жизни Яснари Кавабата.docx

• Занятие 1 Тема введение в теорию культуры. Культура и культурология что такое "культура".docx