Галогены, восстанавливаясь, приобретают степень окисления -1, причем от фтора к йоду их окислительные свойства ослабевают.

К наиболее важным окислителям среди кислородсодержащих кислот и их солей относятся азотная кислота HNO3 и ее соли, концентрированная серная кислота H2SO4, кислородсодержащие кислоты галогенов ННаlОх и их соли, перманганат калия КМпО4 и дихромат калия К2Сг2O7.

Азотная кислота проявляет окислительные свойства за счет азота в степени окисления +5. При этом возможно образование различных продуктов восстановления:

NO-3 + 2Н+ + е = NO2 + Н2О

NO-3 + 4Н+ + Зе = N0 + 2Н2О

NO-3 + 5Н+ + 4е = 0,5N2O + 2,5Н2О

NO-3 + 6Н+ + 5е = 0,5N2 + ЗН2О

NO-3 + 10Н+ + 8е = NH4+ + ЗН2О

Глубина восстановления азота зависит от концентрации кислоты, а также от активности восстановителя, определяемой его окислительно-восстановительным потенциалом:

Концентрация кислоты

NO2 NO N2O N2 NH4+

Активность восстановителя

Важнейшие восстановители. К типичным восстановителям среди простых веществ относятся активные металлы, такие как щелочные и щелочно-земельные металлы, цинк, алюминий, железо и другие, а также некоторые неметаллы (водород, углерод, фосфор, кремний).

Металлы в кислотной среде окисляются до положительно заряженных ионов:

Zn + 2HC1 = ZnCl2 + H2↑

Восстановительными функциями обладают бескислородные анионы, например Сl-, Вг-, I-S2-, Н- и катионы металлов в низшей степени окисления.

Лабораторная работа № 5

Окислительно- восстановительные реакции

Важнейшие понятия. Степень окисления элемента. Зависимость степени окисления элементов от их положения в периодической системе Д. И. Менделеева. Процесс окисления. Процесс восстановления. Окислитель. Восстановитель. Окислительно-восстановительные реакции. Диспропорционирование. Внутримолекулярное окисление-воестановление. Направление окислительно-восстановительных реакций. Окислительно-восстановительные потенциалы.

Меры предосторожности при выполнении работы:

1. Опыты с концентрированными кислотами проводить под тягой. Работать с МАЛЫМИ количествами реагирующих вешеств!

2. Пробирки с реагирующей смесью держать в удалении от лица, глаз. Не нюхать!

3. Нагревать осторожно! Пользоваться зажимом!

Опыт 1. Изучение восстановительных свойств металлов и окислительных свойств кислот

а) В шесть пробирок поместить небольшое количество металлов: в 1-ю, 5-ю, 6-ю – меди (Cu), во 2-ю – магния (Mg), в 3- ю, в 4- ю – порошка железа (Fe). Затем в 1-ю, 2- ю, 3- ю пробирки прилить 2-3 мл разбавленной серной кислоты (H2SO4); в 4- ю – 2-3 мл концентрированной серной кислоты; в 5-ю – 2-3 мл разбавленной азотной кислоты; в 6-ю – 3 мл концентрированной азотной кислоты (HNO3). Наблюдаемые эффекты обосновать с помощью уравнений химических реакций, уравнять. Объяснить причину различной активности указанных металлов с кислотами.

б) В две пробирки налить по 2-3 капли раствора едкого натра (NaOH). В одну из них опустить кусочек цинка (Zn), в другую – алюминия (Al), слегка подогреть. Наблюдаемые эффекты обосновать. Написать уравнения химических реакций. Уравнять. Указать окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления.

Опыт 2. Изучение окислительно- восстановительных свойств хлороводородной кислоты

А) В пробирку прилить несколько капель разбавленной соляной кислоты (HCl) и опустить в нее кусочек цинка (Zn). Наблюдаемый эффект описать с помощью уравнения химической реакции, уравнять.

б) В три пробирки налить 2-3 капли концентрированной, соляной кислоты и во все пробирки внести по нескольку кристалликов соответственно диоксида марганца (MnO2), хлората калия (KClO3), диоксида свинца (PbO2). Сверху пробирки закрыть фильтровальной бумагой, смоченной фиолетовыми чернилами. После опыта пробирки быстро и тщательно промыть! Осторожно! Не нюхать! Тяга!

Что наблюдается? Наблюдаемые эффекты подробно описать, обосновать с помощью уравнений химических реакций, уравнять, указав окислитель и восстановитель.

Опыт 3. Изучение окислительно-восстановительных свойств нитритов (ТЯГА!)

В две пробирки прилить по 2-3 капли нитрита калия (KNO2) и по 5 капель разбавленной серной кислоты (H2SO4). В одну пробирку прилить 2-3 капли раствора перманганата калия (KMnO4), а в другую – 5 капель раствора иодида калия (KI). Наблюдаемые эффекты описать, обосновать с помощью уравнений химических реакций, уравнять. Указать окислитель и восстановитель. Экспериментально доказать выделение йода.