б) Классификация окислительно-восстановительных реакций

А) Основные понятия окислительно-восстановительных реакций

Реакции, в результате которых происходит изменение степеней окисления у элементов, участвующих в них, называют окислительно-восстановительными.

Степенью окисления называется относительный заряд атома элемента, измеряемый количеством частично или полностью отданных или принятых электронов.

Атомы, принимающие электроны и понижающие свою степень окисления, называются окислителями. Атомы, отдающие электроны и повышающие свою степень окисления называются восстановителями. Процесс принятия электронов называется восстановлением, а процесс отдачи электронов – окислением.

б) Классификация окислительно-восстановительных реакций.

Классификация окислительно-восстановительных реакций основана на том, где расположены атомы окислителя и восстановителя, т.е в состав каких молекул они входят. Все окислительно-восстановительные реакции подразделяются на три основных класса:

1. Реакции межмолекулярного окисления-восстановления – реакции, в которых атомы окислителя и восстановителя входят в состав молекул разных веществ.

2. Реакции внутримолекулярного окисления-восстановления – реакции, в которых атомы окислителя и восстановителя входят в состав одной молекулы.

3. Реакции самоокисления-самовосстановления – реакции, в которых окислителем и восстановителем является один и тот же атом.

3. Приборы и реактивы

Спиртовка; раствор иодида калия, раствор азотной кислоты, раствор перманганата калия 0,1 н., раствор сульфата железа(II), серная кислота 2н., раствор роданида аммония, раствор пероксида водорода 3%, концентрированный раствор щелочи, раствор сульфита натрия 1н., раствор дихромата калия 2н., раствор сульфида натрия 1н..

4. Ход выполнения работы

Опыт 3. Окислительные свойства азотной кислоты

К 4 каплям раствора иодида калия прилить 4 капли 2 н. раствора азотной кислоты. Что наблюдается? Как можно доказать, что появившаяся окраска обусловлена выделившимся иодом?

6KJ^-1 + HN⁺⁵O₃ 3J₂⁰ + 2N⁺²O + 6KNO₃

2J^-1 - 2 J₂⁰ | 3 восстановитель

N⁺⁵ + 3 N⁺² | 2 окислитель

В получившийся раствор добавим крахмал, пронаблюдаем появление синей окраски. Это значит, что в растворе присутствует йод.

Опыт 5. Восстановление перманганата калия в кислой среде

К 4 каплям раствора перманганата калия прилить 4 капли раствора сульфата железа(II) и подкислить 2 каплями серной кислоты. Что наблюдается? Составить уравнение реакции. Для открытия образовавшихся ионов железа (III) прилить 1 каплю раствора роданида аммония.

2KMn⁺⁷O₄ + H₂SO₄ + 10Fe⁺²SO₄ 5Fe₂⁺³(SO₄)₃ + 2Mn⁺²SO₄ + + K₂SO₄ + H₂O

Mn⁺⁷ + 5 Mn⁺² | 2 окислитель

Fe⁺² – Fe⁺³ | 10 восстановитель

Наблюдаем обесцвечивание раствора.

Опыт 6. Восстановление перманганата калия в нейтральной среде

В пробирку налить по 4 капли растворов перманганата калия и пероксида водорода. Что наблюдается? Составьте уравнение реакции.

2KMn⁺⁷O₄ + 3 H₂O₂ ^-1 3O₂ ⁰+ 2Mn⁺⁴O₂ + 2KOH + 2H₂O

2O^-1– 2 O₂ ⁰ | 3 восстановитель

В ходе реакции наблюдаем выпадение осадка.

Опыт 7. Восстановление перманганата калия в щелочной среде

К 4 каплям раствора перманганата калия прилить 3-4 капли концентрированного раствора щелочи и 6 капель раствора сульфита натрия. Наблюдать появление зеленой окраски, характерной для иона MnO42-. Составить уравнение реакции.

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

Mn⁺⁷ + Mn⁺⁶ | 2 окислитель

S⁺⁴– 2 S ⁺⁶ | 1 восстановитель

Наблюдается появление зеленой окраски.

Опыт 9. Восстановление дихромат-иона до трехвалентного хрома

3 капли раствора дихромата калия подкислить 3 каплями серной кислоты, встряхнуть и добавить 5 капель раствора сульфида натрия. Еще раз встряхнуть пробирку. Как и почему изменяется окраска раствора? Почему раствор мутнеет? Составить уравнение реакции.

K₂Cr₂⁺⁶O₇ + 7H₂SO₄ + 3Na₂S^-2 Cr⁺³(SO₄)₃ + 3S⁰ + K₂SO₄ + 7H₂O + 3Na₂SO₄

2Cr⁺⁶ + 6 2Cr⁺³ | 1 окислитель

S^-2 -2 S⁰ | 3 восстановитель

В ходе реакции пропадает оранжевый цвет раствора, появляется зеленая окраска. Кроме того выпадает серый осадок.

Вывод: в ходе работы были составлены уравнения окислительно-восстановительных реакций с использованием метода ионно-электронного баланса.