17569

Поведение важнейших окислителей и восстановителей. Прогнозирование продуктов окислительно-восстановительных реакций

Конспект урока

Химия и фармакология

Перманганат-ион выступает окислителем в любой среде, от рН среды зависит продукт восстановления перманганата-иона. Кислую среду создают серная, азотная, соляная и другие сильные кислоты, раствор сернистого газа. Азотная кислота помимо создания кислой среды будет проявлять окислительные свойства

Русский

2016-09-14

821 KB

71 чел.

Занятие 3. Поведение важнейших окислителей и восстановителей. Прогнозирование продуктов окислительно-восстановительных реакций.

Прогнозирование продуктов окислительно-восстановительных реакций – одно из самых сложных умений, которое базируется не только на знаниях, но и на опыте. Именно поэтому учащимся трудно предполагать продукты ОВР. Кроме того, продукты окислительно-восстановительных реакций зависят от ряда факторов: температуры, концентрации реагентов, рН среды, мольного соотношения реагирующих веществ и т.д. В одной и той же реакции может получаться смесь продуктов (например, при взаимодействии концентрированной азотной кислоты с металлами), в таком случае нужно считать правильным любой из возможных вариантов.

Задача нашего занятия – выяснить, какие окислители и восстановители используются в заданиях ЕГЭ наиболее часто, и рассмотреть их поведение.

Напомню, что вещества, содержащие элемент в высшей степени окисления, выступают окислителями, в низшей – восстановителями, а остальные могут проявлять окислительно-восстановительную двойственность.

Наиболее часто встречающиеся в ЕГЭ окислители: KMnO4, K2Cr2O7, HNO3, нитраты, H2SO4, галогены и их кислородные соединения, феррат.

СОЕДИНЕНИЯ МАРГАНЦА В ОВР

Перманганат-ион выступает окислителем в любой среде, от рН среды зависит продукт восстановления перманганата-иона. Кислую среду создают серная, азотная, соляная и другие сильные кислоты, раствор сернистого газа. Азотная кислота помимо создания кислой среды будет проявлять окислительные свойства, а соляная (и другие галогеноводородные кислоты, кроме HF) – восстановительные свойства. Щелочная среда создается растворами щелочей и аммиака, сульфидов щелочных металлов. Тот или иной продукт восстановления объясняется его устойчивостью в данной среде. Надо заметить, что в некоторых заданиях С1 в качестве продукта восстановления KMnO4 в щелочной среде указывается оксид марганца (IV). Это объясняется тем, что манганат (K2MnO4) в принципе неустойчивое вещество и в растворе самопроизвольно диспропорционирует на оксид марганца(IV) и перманганат.

Схема 1. Поведение перманганат-иона в ОВР

Приведем примеры, следуя выше указанной схеме:

KMnO4 + К2SO3 + H2SO4

Окислитель восстановитель создает кислую среду,

Следовательно перманганат превратится в сульфат марганца (II), сульфит окислится до сульфата, ионы калия свяжутся сульфат-ионами, ионы водорода превратятся в воду.

2KMnO4 + 5К2SO3 + 3H2SO4 = 6К2SO4+ 2MnSO4+ 3H2O

KMnO4 + К2SO3 + H2O

Окислитель восстановитель среда близка к нейтральной (слабо щелочная из-за гидролиза сульфита) , следовательно перманганат превратится в оксид марганца (IV), сульфит окислится до сульфата, ионы калия свяжутся с гидроксид-ионами.

2KMnO4 + 3К2SO3 + H2O = 3К2SO4+ 2MnO2+2KOH

KMnO4 + К2SO3 + KOH

Окислитель восстановитель создает щелочную среду,

Следовательно перманганат превратится в манганат калия, сульфит окислится до сульфата, побочный продукт - вода:

2KMnO4 +К2SO3 + 2KOH = К2SO4+ 2 K2MnO4+ H2O

2KMnO4 + 5SO2 + 2H2O = К2SO4+ 2MnSO4+ 2H2 SO4

Создает кислую среду

Манганат-ион также может выступать окислителем (в нейтральной и кислой среде):

Схема 2. Поведение манганат-иона в ОВР

Оксид марганца (IV) выступает окислителем в кислой среде с образованием солей манганца (II):

Нужно заметить, что соли марганца (II), оксид марганца (IV) и манганаты могут выступать восстановителями, при этом продукт их окисления также зависит от среды: в нейтральной среде получится оксид марганца (IV), в щелочной – манганат, в кислой – перманганат.

Примеры:

MnCl2 + O3 + H2O = MnO2 + O2 + 2HCl

восстановитель окислитель нейтральная среда продукт окисления

Mn(OH)2 + 2Cl2 + 6KOH = K2MnO4 + 4H2O + 4KCl

восстановитель окислитель щелочная среда продукт окисления

MnO2 + KNO3 + 2KOH = K2MnO4 + H2O + K NO2

восстановитель окислитель щелочная среда продукт окисления

2MnSO4+ 5NaBiO3 +16HNO3 = 2HMnO4 + 2Na2SO4 + 7H2O + NaNO3+5Bi (NO3)3

Восст-ель окис-ль кислая среда продукт окисления

СОЕДИНЕНИЯ ХРОМА В ОВР

Продукты восстановления хроматов и дихроматов также зависят от среды. Хроматы могут существовать в нейтральной и щелочной среде, дихроматы – в кислой и нейтральной. В кислой среде, как правило, продуктом восстановления является соль хрома +3, в нейтральной – гидроксид хрома (III), в щелочной – комплексная соль, гексагидроксохромат.

Схема 3. Поведение хрома +6 в ОВР

Приведем примеры:

K2Cr2O7 + К2SO3 + H2SO4

Окислитель восстановитель создает кислую среду,

Следовательно дихромат превратится в сульфат хрома (III), сульфит окислится до сульфата, ионы калия свяжутся сульфат-ионами, ионы водорода превратятся в воду.

K2Cr2O7 + 3К2SO3 + 4H2SO4 = 4К2SO4+ Cr2(SO4)3+ 4H2O

K2Cr2O7 + К2SO3 + H2O

Окислитель восстановитель среда близка к нейтральной (слабо щелочная из-за гидролиза сульфита) , следовательно дихромат превратится в гидроксид хрома (III), сульфит окислится до сульфата, ионы калия свяжутся с гидроксид-ионами.

K2Cr2O7 + 3К2SO3 + 4H2O = 3К2SO4+ 2Cr(OH)3+2KOH

K2CrO4 + К2SO3 + KOH

Окислитель восстановитель создает щелочную среду,

Следовательно хромат превратится в гексагидроксохромат (III) калия, сульфит окислится до сульфата, побочный продукт - вода, при расставлении коэффициентов оказывается, что воду нужно перенести в левую часть уравнения:

2K2CrO4 + 3К2SO3 + 2KOH + 5H2O = 3К2SO4+ 2K3[Cr(OH)6]

K2CrO4 + К2S + H2O

Окислитель восстановитель за счет гидролиза создает щелочную среду,

Следовательно хромат превратится в гексагидроксохромат (III) калия, сульфид окислится до серы, побочный продукт - вода:

2K2CrO4 + 3К2S + 8H2O = 3S+ 2K3[Cr(OH)6] + 4KOH

Соответственно, все соединения хрома (III) можно окислить в кислой среде до дихромата, в щелочной – до хромата. Наример:

2Cr(OH)3 + 3Cl2 + 10KOH = 2K2CrO4 + 6КCl + 8H2O

восстановитель окислитель щелочная среда продукт окисления

2CrCl3 + HClO3 + 4H2O = H2Cr2O7 + 7HCl

восстановитель окислитель кислая среда продукт окисления

АЗОТНАЯ КИСЛОТА В ОВР

Азотная кислота может окислять металлы, неметаллы, сложные вещества. При окислении неметаллов и сложных веществ концентрированная азотная кислота, как правило восстанавливается до оксида азота (IV), разбавленная – до оксида азота (II)

Довольно проблематичным является вопрос о продуктах взаимодействия металлов с азотной кислотой. Предлагаю вам ознакомиться с таблицей, приведенной в статье В.А. Красицкого «Окислительные свойства азотной кислоты» (Химия в школе, 2007 г, № 4, с.59

Таблица 1.

Схема 4. Поведение концентрированной азотной кислоты в ОВР

Cхема 5. Поведение разбавленной азотной кислоты в ОВР

Особенночасто в ЕГЭ встречаются уравнения реакций окисления сульфидов азотной кислотой. Концентрированная азотная кислота окисляет соединения серы до сульфатов, разбавленная – окисляет сульфиды до свободной серы.

Рассмотрим примеры:

CuS + 8HNO3 (к) = CuSO4 + 8NO2 + 4H2O

3H2S + 2HNO3 (р) = 3S + 2NO + 4H2O

НИТРАТЫ

Нитраты могут быть использованы как окислители в кристаллическом виде, так как при их нагревании выделяется кислород, в атмосфере которого сгорает восстановитель, наример: 5KNO3 + 2P = P2O5 + 5KNO2

Использование нитрата как окислителя в растворе приводит к образованию нитрита, однако атомарный водород в щелочной среде может восстановить нитрат до аммиака. В приведенных ниже реакциях при взаимодействии цинка с кислотой и щелочью выделяется атомарный водород, восстанавоивающий нитрат- ион:

Zn + 2HCl + KNO3 = ZnCl2 + H2O + KNO2

4Zn + 7KOH + KNO3 + 6H2O = 4K2[Zn(OH)4] + NH3

СЕРНАЯ КИСЛОТА

Схема 6. Поведение концентрированной серной кислоты в ОВР

Приведем примеры:

H2SO4 + 2HBr = Br2 + SO2 + 2H2O (бромоводород – слабый восстановитель)

H2SO4 + 8HI = 4I2 + H2 S+ 4H2O (йододород – сильный восстановитель)

Галогены и их кислородные соединения восстанавливаются до галогенид-анионов:

KClO3 +3KNO2 = KCl + 3KNO3

Ферраты восстанавливаются до солей железа (III):

2K2FeO4 + 16HCl = 3Cl2 + 2FeCl3 + 4KCl + 8H2O

Наиболее часто встречающиеся в ЕГЭ восстановители: сероводород, сульфиды, сульфиты, нитриты, галогениды, аммиак, невысшие оксиды (марганца, фосфора, серы), соли железа (II), марганца (II), хрома (II) и (III), металлы.

Наибольшее разнообразие продуктов дают соединения серы:

Схема 7. Окисление соединений серы

С остальными восстановителями всё достаточно однозначно:

Нитриты окисляются до нитратов,

Галогениды окисляются до свободных галогенов (в случае очень сильных окислителей – до галогенат-анионов ГалО3 – ).

Аммиак окисляется, как правило, до азота.

Невысшие оксиды фосфора и серы в безводной среде – до высших оксидов, в водной нейтральрой и кислой среде – до высших кислот, в щелочной среде – до солей высших кислот.

Оксид марганца (IV) – до манганата в щелочной среде, перманганата – в кислой среде.

Соли железа (II) – до солей железа (III) в кислой среде, до гидроксида железа (III) – в нейтральной и щелочной среде, очень сильные окислители в щелочной среде приводят к окислению до феррата.

Соли марганца (II) – в нейтральной среде до оксид марганца (IV), в щелочной среде – до манганата, в кислой в присутствии очень сильного окислителя – до перманганата.

Соли хрома (II) окисляются до солей хрома (III), соли хрома (III) - в щелочной среде до хроматов, в кислой – до дихроматов.

ЗАДАНИЕ

Предположите продукты реакций, расставьте коэффициенты. Выбранные Вами продукты реакций обоснуйте. В ответах электронный баланс писать не нужно.

Пример выполнения домашнего задания:

Задание: дихромат калия с водным раствором сероводорода.

Решение: Дихромат калия – окислитель, сероводород – восстановитель, среда будет близка к нейтральной, так как сероводород – очень слабая кислота, а растворимость сероводорода незначительная.

В нейтральной среде дихромат восстанавливается до гидроксида хрома (III) (схема 3), а сероводород окисляется до серы (схема 7)

K2Cr2O7 + 3H2S + H2O = 3S + 2Cr(OH)3 + 2KOH

1) перманганат калия с нитритом натрия в растворе гидроксида калия;

2) сероводород с водным раствором хромата калия;

3) алюминий с очень разбавленной азотной кислотой (см. таблицу 1);

4) фосфор с концентрированной серной кислотой;

5) сульфит калия с концентрированной азотной кислотой;

6) бромат калия с йодидом калия в сернокислом растворе;

7) сульфат железа (II)с концентрированной серной кислотой;

8) сульфат хрома (III) с бромом в растворе гидроксида калия;

9) нитрат натрия с раствором гидроксида натрия в присутствии алюминия;

10) феррат калия с водным раствором аммиака.

Ответы (с указанием фамилии) оформляются в файле WORD, имя файла Familija-Z-3. (Familija- фамилия участника – англ.) Работы, выполненные в WORDe, отправляются электронной почтой на адрес ximclass@mail.ru, с обязательным указанием в Теме письма слов "Мастер-класс" с указанием номера задания ( Z3 ) и фамилии (Например: Мастер-класс, Z3, Иванов А.А.).

В самом письме можно ничего не писать, а файл с заданием нужно прикрепить к этому письму.

Контрольный срок выполнения задания №2 до 21-00 мск вр, 07.02.11 (понедельник).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

31491. Значення і теоретичні основи фінансового аналізу. Моделі фінансового аналізу 245.5 KB
  Значення і теоретичні основи фінансового аналізу Лекція 2 2 год. Мета заняття: ознайомити студентів з методами прийомами моделями та факторами фінансового аналізу; привчати творчо оперувати набутими знаннями розвивати логічне мислення студентів Методи і моделі фінансового аналізу. Прийоми фінансового аналізу. Субєкти і користувачі фінансового аналізу.
31492. Інформаційне забезпечення фінансового аналізу 243.5 KB
  Для того щоб мати чітку уяву про фінансовий стан підприємства потрібно вміти правильно розподілити ресурси виявити напрями які потребують розвитку визначити головні питання котрі потребують корегування. Чи знаєте Ви який фінансовий стан підприємства Знаходиться воно в стадії підйому чи скорочення своєї діяльності Скільки це буде продовжуватись Наскільки ефективно працює підприємство та що можна зробити для підвищення рентабельності Ці відповіді можна знайти коли Ви розберетесь у фінансових звітах. Нормативнодовідкова інформація...
31493. Інструменти виділення, канали і маски. Фотомонтажі 891.41 KB
  Photoshop має в своєму розпорядженні багатий набір засобів виділення серед яких інструменти виділення Mrquee Область Lsso Лассо Mgic Wnd Чарівна паличка; інструменти виділення контурів Pth Tools; спеціальна команда Color Rnge Колірний ряд; особливий режим виділення Quick Msk Швидка маска. Виділення і трансформація областей У Photoshop велика частина операцій редагування діють лише в межах виділеної області. Приклад обробки виділення кистю Для виділення областей правильної геометричної форми є чотири інструменти які зібрані...
31494. Інструменти кольорової коррекции і ретушування 734.31 KB
  Інструменти з групи Освітлювач У цьому вікні: Dodge Освітлювач для освітлення областей і збільшення яскравості зображення; Burn Затемнювач для затемнення областей і зменшення яскравості зображення; Sponge Губка міняє насиченість контраст зображення. Інструменти з групи Розмиття У цьому вікні: Blur Розмиття пом'якшує кордони між об'єктами; Shrpen Різкість збільшує чіткість зображення; Finger Палець розмазує розтушовує колір. Перший варіант надає можливість створення точних копій елементів зображення а другий колірних зразків...
31495. Шрифт і текст 1001.83 KB
  Різниця та ж що і між точковими і векторними зображеннями.FON це точкові зображення добре пристосовані для швидкого виводу на екран. Атрибути стилю тексту включають наступні поняття як: гарнітура шрифту зображення кегль інтерліньяж міжбуквений просвіт междусловный пропуск виключення відступ першого рядка втяжка відступи справа і зліва міжабзацне відбиття інші прийоми оформлення мал. Список Set the font style Встановити зображення призначений для вибору стилю написання тексту напівжирний курсив підкреслений або інший.
31496. Комп’ютерна графіка. Основні поняття комп'ютерної графіки 146.89 KB
  Річ у тому що будьяке цифрове зображення на комп'ютері характеризуються набором його таких параметрів як розмір дозвіл формат і тип колірної моделі. Перераховані параметри і визначають якість растрового зображення а також розмір графічного файлу. Дозвіл зображення Растрове зображення формується з сукупності крихітних елементів званих пікселями. Якщо вдуматися то стає очевидним що чим вище дозвіл тим більшу кількість пікселів містить зображення і тим більшою кількістю деталей тобто якістю таке зображення характеризується.
31497. Інтерфейс Photoshop CS5 577.95 KB
  Інтерфейс елементи головного вікна графічного редактора При запуску dobe Photoshop ми побачимо головне вікно програми показане на мал. Мал. Інтерфейс dobe Photoshop Панель управління і головне меню У верхній частині вікна Photoshop знаходиться головне меню що містить практично всі команди для налаштування і здійснення процесу редагування зображення а також панель управління яка також призначена для налаштування і запуску безлічі функціональних можливостей програми мал. Мал.
31498. ФОНДОВИЙ РИНОК 142 KB
  Загальна характеристика фондового ринку Фондовий ринок ринок цінних паперів сукупність учасників фондового ринку та правовідносин між ними щодо розміщення обігу та обліку цінних паперів і похідних деривативів. В економічній літературі терміни фондовий ринок і ринок цінних паперів стали майже синонімами. Основними інструментами фондового ринку є цінні папери різних видів типів які формують свої сегменти: грошового ринку ринку цінних паперів ринку капіталів фондового ринку. Сучасний світовий фондовий ринок розвивається за...
31499. Фондова біржа та біржові операції 231.5 KB
  Сутність фондової біржі її види та функції Фондові біржі це спеціалізовані установи які створюють умови для постійно діючої централізованої торгівлі цінними паперами шляхом обєднання попиту пропозицій на них надання місця системи і засобів як для первинного розміщення так і для вторинного обігу цінних паперів. Вони мають працювати за єдиними правилами та за єдиною технологією електронного обігу цінних паперів визначеними Національною фондовою біржею. Виділяють декілька етапів розвитку й удосконалення фондових бірж: зміна способів...