«Îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûå ðåàêöèè» Öåëü: Óìåòü ïðèìåíÿòü òåîðåòè÷åñêèå çíàíèÿ, îáúÿñíÿòü íàáëþäàåìûå ÿâëåíèÿ ïî òåìå «Îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûå ðåàêöèè» Ðåàêòèâû: Na2SO3, KMnO4, KOH, H2SO4, HCl, CuSO4, KI, Zn, Al, ìåäíàÿ ïðîâîëîêà. Îïûò 1. òðè ïðîáèðêè íàëåéòå ðàñòâîð KMn O4, â ïåðâóþ äîáàâüòå ðàñòâîð H2SO4, âî âòîðóþ âñå ïðîáèðêè ïðèëåéòå ðàñòâîð Na2SO3 äî ïîÿâëåíèÿ èçìåíåíèé.Çàïèøèòå óðàâíåíèÿ ðåàêöèé, ðàññòàâüòå êîýôôèöèåíòû ìåòîäîì ýëåêòðîííîãî áàëàíñà. Îïûò 2.  ðàñòâîðû HCl è CuSO4 ïîëîæèòå ïî ãðàíóëå àëþìèíèÿ. Çàïèøèòå ñâîèíàáëþäåíèÿ, ñîñòàâüòå óðàâíåíèÿ ðåàêöèé. Óêàæèòå ïðè÷èíó ïðîòåêàíèÿ ýòèõ ðåàêöèé. Îïûò 3.  äâå ïðîáèðêè ïîìåñòèòå ïî ãðàíóëå öèíêà, ïðèëåéòå ñîëÿíóþ êèñëîòó (ñèëüíîðàçáàâëåííóþ), ê îäíîé èç ãðàíóë ïðèêîñíèòåñü ìåäíîé ïðîâîëîêîé, ÷òî íàáëþäàåòå? Îáúÿñíèòå ýòî ÿâëåíèå. Çàïèøèòå ïðîöåññû, ïðîèñõîæäåíèÿ ïðè êîíòàêòå ìåäè ñ öèíêîì. Îïûò 4. Ê ðàñòâîðó CuSO4 ïðèëåéòå ðàñòâîð KÈ. ×òî íàáëþäàåòå? Ñîñòàâüòå óðàâíåíèåðåàêöèè, åñëè îäèí èç ïðîäóêòîâ éîäèä ìåäè (È). Ðàññòàâüòå êîýôôèöèåíòû ìåòîäîìýëåêòðîííîãî áàëàíñà.

Âîò ðåøåíèå çàäàíèé ïî îïûòàì:

Îïûò 1

 ýòîì îïûòå ïðîâîäèòñÿ ðåàêöèÿ ìåæäó ðàñòâîðîì KMnO4 è ðàçëè÷íûìè âåùåñòâàìè â êèñëîé, îñíîâíîé è íåéòðàëüíîé ñðåäå. Êàê ïðàâèëî, KMnO4 (ïåðìàíãàíàò êàëèÿ) ÿâëÿåòñÿ ñèëüíûì îêèñëèòåëåì.

• Â ïåðâîé ïðîáèðêå (êèñëàÿ ñðåäà):

  Âåðîÿòíî, âîçíèêàåò ðåàêöèÿ ìåæäó KMnO4 è H2SO4 ñ ó÷àñòèåì Na2SO3.  ïðîñòåéøåì âàðèàíòå:

  2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2SO4 + 3H2O

  Âîññòàíîâèòåëü: Na2SO3 (S â âåùåñòâå +4 â +6)

  Îêèñëèòåëü: KMnO4 (Mn â âåùåñòâå +7 â +2)

• Â âòîðîé ïðîáèðêå (îñíîâíàÿ ñðåäà):

   îñíîâíîé ñðåäå îêèñëèòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü KMnO4 ìåíüøå, ÷àñòî ïðîèñõîäèò âîññòàíîâëåíèå äî MnO2.

  2KMnO4 + Na2SO3 + 2KOH → 2K2MnO4 + Na2SO4 + H2O

  Âîññòàíîâèòåëü: Na2SO3 (S â âåùåñòâå +4 â +6)

  Îêèñëèòåëü: KMnO4 (Mn â âåùåñòâå +7 â +6)

• Â òðåòüåé ïðîáèðêå (íåéòðàëüíàÿ ñðåäà):

  Îáû÷íî ïðè íåéòðàëüíîé ñðåäå è Na2SO3 ïðîèñõîäèò âîññòàíîâëåíèå KMnO4 äî MnO2.

  2KMnO4 + 3Na2SO3 + H2O → 2MnO2 + 3Na2SO4 + 2KOH

  Âîññòàíîâèòåëü: Na2SO3 (S â âåùåñòâå +4 â +6)

  Îêèñëèòåëü: KMnO4 (Mn â âåùåñòâå +7 â +4)

Îïûò 2

 ðàñòâîðû HCl è CuSO4 äîáàâëÿåòñÿ àëþìèíèé.

• Â ðàñòâîðå HCl:

  Àëþìèíèé ÿâëÿåòñÿ àìôîòåðíûì ìåòàëëîì è âçàèìîäåéñòâóåò ñ êèñëîòàìè ñ âûäåëåíèåì âîäîðîäà.

  2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑

  Íàáëþäåíèå: Âûäåëåíèå ãàçà (âîäîðîäà).

  Âåðîÿòíàÿ ïðè÷èíà: Àëþìèíèé îêèñëÿåòñÿ âîäîðîäîì èç HCl.

• Â ðàñòâîðå CuSO4:

  Àëþìèíèé áîëåå àêòèâíûé ìåòàëë, ÷åì ìåäü, ïîýòîìó âûòåñíÿåò åå èç ðàñòâîðà ñîëè. Óðàâíåíèå íîñèò âûðàæåííûé îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûé õàðàêòåð, âûäåëÿåòñÿ íîâàÿ ìåòàëëè÷åñêàÿ ìåäü.

  2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu

  Íàáëþäåíèå: Îòëîæåíèå ëåïêîé ìåäè íà ïîâåðõíîñòè àëþìèíèÿ, èñ÷åçíîâåíèå ñèíåé îêðàñêè ðàñòâîðà.

  Âåðîÿòíàÿ ïðè÷èíà: Àëþìèíèé îêèñëÿåòñÿ, à èîíû ìåäè âîññòàíàâëèâàþòñÿ äî ìåòàëëè÷åñêîé ìåäè.

Îïûò 3

 äâå ïðîáèðêè ñ öèíêîì äîáàâëÿåòñÿ ðàçáàâëåííàÿ ñîëÿíàÿ êèñëîòà.  îäíîé èç íèõ ê öèíêó ïðèêîñíóòà ìåäíàÿ ïðîâîëîêà.

• Â ïåðâîé ïðîáèðêå (öèíê + HCl):

  Öèíê âçàèìîäåéñòâóåò ñ ðàçáàâëåííîé ñîëÿíîé êèñëîòîé ñ âûäåëåíèåì âîäîðîäà.

  Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑

  Íàáëþäåíèå: Âûäåëåíèå ãàçà (âîäîðîäà).

• Âî âòîðîé ïðîáèðêå (öèíê + HCl + ìåäü):

   çäåñü ôîðìèðóåòñÿ ãàëüâàíè÷åñêèé ýëåìåíò, ãäå öèíê ÿâëÿåòñÿ áîëåå àêòèâíûì ìåòàëëîì, ÷åì ìåäü. Öèíê âûñòóïàåò â ðîëè îêèñëèòåëÿ, à èîíû âîäîðîäà âîññòàíàâëèâàþòñÿ íà ïîâåðõíîñòè ìåäè, ÷òî óñêîðÿåò ðåàêöèþ.

  Îêèñëåíèå íà àíîäå (öèíê): Zn - 2e⁻ → Zn²⁺

  Âîññòàíîâëåíèå íà êàòîäå (ìåäü): 2H⁺ + 2e⁻ → H2↑

  Îáùåå óðàâíåíèå: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑

  Íàáëþäåíèå: Âûäåëåíèå ãàçà (âîäîðîäà) ïðîèñõîäèò áîëåå èíòåíñèâíî, ÷åì â ïåðâîé ïðîáèðêå.

  Îáúÿñíåíèå:  âîçíèêøåé ãàëüâàíè÷åñêîé ïàðå (öèíê-ìåäü) öèíê êîððîäèðóåò êàê àíîä, à âîäîðîä âîññòàíàâëèâàåòñÿ íà êàòîäå (ìåäü). Äåòîíàöèîííûé ýôôåêò óñêîðÿåò ðåàêöèþ.

Îïûò 4

 ðàñòâîð CuSO4 äîáàâëÿåòñÿ ðàñòâîð KI.

 ýòîé ðåàêöèè îáðàçóåòñÿ éîäèä ìåäè(I) (CuI), êîòîðûé èìååò áåëûé öâåò, è âûäåëÿåòñÿ éîä (I2).

2CuSO4 + 4KI → 2CuI↓ + I2 + 2K2SO4

Íàáëþäåíèå: Óïëà÷åíèå áåëîãî âåùåñòâà (CuI) è îêðàøèâàíèå ðàñòâîðà â êîðè÷íåâûé öâåò èç-çà îáðàçîâàíèÿ éîäà.

Âîññòàíîâèòåëü: KI (I â âåùåñòâå -1 â 0)

Îêèñëèòåëü: CuSO4 (Cu â âåùåñòâå +2 â +1)