Экспериментальная часть.

Опыт 1. Окислительные и восстановительные свойства химических соединений.

Рассматривается возможность протекания реакции между перманганатом калия КМnO₄ и двум соединениями серы Nа₂S0з и Na₂S0₄ в кислой среде:

1)КМn0₄ + Na₂S0₃ + H₂S0₄;2)KMn0₄ + Na₂S0₄ +H₂S0₄

Факт протекания реакции фиксируется по изменению фиолетовой окраски раствора, обусловленной окраской окислителя - КМп0₄: обесцвечивание раствора свидетельствует об израсходовании окислителя - о протекании реакции, сохранение фиолетовой окраски - об отсутствии реакции.

В 2 пробирки внесите по 3 капли раствора КМn0₄ и 1-2 капли раствора H₂S0₄. В одну пробирку добавьте 4-5 капель раствора Na₂S0₃, в другую - столько же раствора Na₂S0₄.

1) Отметьте признаки реакций (исчезновение или сохранение окраски): реакция 1) – окраска______________; реакция 2) – окраска_____________________.

2) Определите степени окисления марганца и серы в исследуемых соединениях и исходя из этого определите роль каждого соединения в реакциях окисления-восстановления: КМп0₄ -_____________; Na₂S0₄ _____________-; Na₂S0₃ - .

3) Для какой реакции выполняется необходимое условие осуществимости окислительно-восстановительного процесса (одновременное наличие окислителя и восстановителя)?: для реакции 1), для реакции 2) (нужное подчеркнуть). Соответствует ли сделанный вывод с результатами опыта?: (да, нет)_____.

4) Методом электронно-ионных уравнений составьте уравнение протекающей реакции.

5) Укажите процессы окисления и восстановления, окислитель и восстановитель. Используя значения стандартных электродных потенциалов окислителя и восстановителя, подтвердите расчётом воз­можность самопроизвольного протекания рассматриваемой реакции (см. соотношения 1.2, пример 1.3)

Опыт 2. Гальванический элемент.

Рассматривается гальванический элемент с медным и цинковым электродами, каждый из которых представляет собой металлическую пластинку, погруженную в раствор соответствующей coj

Получите у преподавателя индивидуальное задание для оформления расчётной части опыта - концентрации растворов солей: C_CuSO4 = ; Cz_nso₄ =

Соберите гальванический элемент с гальванометром во внешней цепи. Замкните электроды npi водником электронов (металлическим проводом) и наблюдайте работу гальванического элемента по отклонению стрелки гальванометра. Запишите схему гальванического элемента (см. схему 3.2).

1) Выпишите значения стандартных электродных потенциалов электродов (см. таблицу приложения): E°(Cu²⁺/Cu)= ; E°(Zn²⁺/Zn) =

2) По уравнению Нернста (3.1) рассчитайте значение электродного потенциала каждого электрод согласно полученному индивидуальному заданию (см. пример 3.1):

E(Cu²⁺/CU) =

E(Zn²⁺/Zn) =

3) Составьте уравнения электродных процессов и общее уравнение электрохимического процесс;

4) Рассчитайте стандартную ЭДС гальванического элемента и ЭДС, отвечающую полученному индивидуальному заданию:

Опыт 3. Электролиз водных растворов.

Электролиз проводится в электролизере - U-образной трубке, заполненной раствором электролита, в которую помещаются графитовые электроды. Напряжение на электроды подается через выпрямитель тока в течение 0,5 1 мин. Определение продуктов электролиза производится визуально ( выделение газа, осаждение металла, изменение окраски раствора, изменение окраски индикатора ).

3.1. Электролиз раствора сульфата натрия.

Проведите процесс электролиза. Отключите источник питания. Удалите электроды из электролизера и промойте их дистиллированной водой.

В катодное и в анодное пространство электролизера добавьте несколько капель раствора лакму­са. Отметьте (в таблице) цвет индикатора в каждом колене электролизёра.

1) Запишите уравнение диссоциации соли: Na₂S0₄ =

2) В таблице запишите уравнения теоретически возможных электродных: процессов и выпишите значения соответствующих электродных потенциалов (см. таблицу приложения).

3) Сделайте вывод о характере электродных процессов. Сопоставьте вывод с опытными данными.

4) Соответственно этому заполните последнюю колонку таблицы.

Электрод	Наблюде­ния	Возможные процессы	Е°, В	Продукты электролиза
Анод (окисление)
Катод (восстановление)

5) Запишите уравнение процесса электролиза:

3.2. Электролиз раствора сульфата меди (II).

Проведите процесс электролиза. Отключите источник питания. Удалите электроды из электролизера . Осмотрите поверхность электродов.. Все наблюдения отметьте в таблице.

1) Запишите уравнение диссоциации соли: CuSO₄ =

2) В таблице запишите уравнения теоретически возможных электродных процессов и выпишите значения соответствующих электродных потенциалов ( см. таблицу приложения).

3) Сделайте вывод о характере электродных процессов. Сопоставьте вывод с опытными данными.

4) Соответственно этому заполните последнюю колонку таблицы.

Электрод	Наблю- дения	Возможные процессы	Е°, В	Продукты электролиза
Анод (окисление)
Катод (восстановле- ние)

5) Запишите уравнение процесса электролиза:

3.3. Электролиз раствора сульфата меди: (II) с растворимым анодом.

Измените полярность полюсов электродов. Таким образом, электрод с осажденной на нем ме­дью, полученной в предыдущем опыте, будет анодом.

Проведите процесс электролиза. Отключите источник питания. Удалите электроды из электролизера . Осмотрите поверхность электродов.. Все наблюдения отметьте в таблице.

1) Составьте уравнения теоретически возможных электродных процессов и выпишите значения со ответствующих электродных потенциалов ( см. таблицу приложения).

2) Сделайте вывод о характере электродных процессов. Сопоставьте вывод с опытными данными.

3) Соответственно этому заполните последнюю колонку таблицы.

Электрод	Наблюде­ния	Возможные процессы	Е°, В	Продукты электролиза
Анод (окисление)
Катод (восстановление)

5) Запишите уравнение процесса электролиза

Контрольные вопросы.

1. Методом электронно-ионных уравнений составьте уравнение реакции:

1) N0₂+H₂0→HN0₃+N0; 2) Br₂+H₂0→НВг+НВrO₃;

3) Mn0₂+K0H→КМnО₄+Мn(0Н)₂; 4) НСlOз -» НС1 + НСlO₄; 5) Р + Н₂0→РН₃ + Н₃Р0₃

II. Один из электродов гальванического элемента - железный. Другой электрод:

1) Zn²⁺/Zn; 2) Sn²⁺/Sn; 3) Mn²⁺/Mn; 4) Pb²⁺/Pb; 5) Ni²⁺/Ni

Запишите схему гальванического элемента, составьте уравнения электродных процессов и сум­марное уравнение электрохимического процесса, рассчитайте значение стандартной ЭДС.

III. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих на инертных электродах при электролизе водного раствора:

1) H₂S0₄; 2) Li₂S0₄; 3) Nal; 4) HI; 5) Pb(N0₃)₂

Напишите молекулярное и ионно-молекулярное уравнения электролиза.

Вариант контрольного теста.

I. Укажите процессы восстановления:

1) S⁺⁴ = S⁺⁶ + 2е; - 2) Br⁺⁷ + 8е = Br^-1 ; 3)Ag° = Ag⁺¹ + е 4) Сг⁺² + 2е - Сг°

II. Определите X в процессе S⁺⁴ = S^x + 2е: 1) +4; 2) +2; З)+6; 4) -2.

3. Определите тип процесса Br⁺⁷ -> Вг^-1 и сколько электронов (n) в нем участвует:

1) n = 6, окисление; 2) n - 6, восстановление; 3) n = 8, окисление; 4) n = 8. восстановление.

3. Определите число электронов n в процессе Pb0₂ + 4Н⁺ + ne = Pb²⁺ + 2Н₂0: 1) 4; 2) 3; 3) 2; 4) 1.

4. Какие свойства в реакциях окисления-восстановления может проявлять S

1) окислитель; 2) восстановитель; 3) и окислитель и восстановитель.

3. Катодом гальванического элемента является свинец РЬ. Анодом может быть электрод:

1) Cu²⁺/Cu 2) Fe²⁺/Fe 3) Ni²⁺/Ni 4) Zn²⁺/Zn

3. В гальваническом элементе Zn | Zn²⁺ | | Н⁺1Н₂ на аноде происходит процесс:

I) Zn²⁺ + 2е = Zn 2) Н₂ = 2Н⁺ + 2е 3) Zn = Zn²⁺ + 2е 4)2Н⁺ + 2е = Н₂

3. Величина стандартной ЭДС элемента Zn | Zn²⁺ │| Н⁺ |Н₂ равна: 1) О В; 2) 0,76 В; 3) -0.76 В.

4. При электролизе раствора CuS0₄ с инертными электродами на аноде протекает процесс:

1) Сu = Сu²⁺ + 2е^-; 2) 2H_ZO= О² + 4Н⁺ + 4е;

3) Сu²⁺ + 2е = Сu; 4) 0₂ + 4Н⁺ + 4е - 2Н₂0.

3. В растворе содержатся ионы Sn²⁺, Ag⁺, Cu²⁺ в одинаковой концентрации. В какой последовательно­сти они будут восстанавливаться при электролизе раствора:

1) Sn²⁺, Ag⁺, Cu²⁺; 2) Ag⁺, Sn²⁺, Cu²⁺;

3) Ag⁺, Cu²⁺. Sn²⁺; 4) Cu²⁺, Sn²⁺, Ag⁺.

Ответы и комментарии.

1-2,4-см. раздел 1, определение процессов окисления и восстановления; И-З-суммарный электрический заряд в левой и правой частях уравнения должен быть одинаков; Ш-4-см. комментарии к вопросам I,iI; IV-3-см. комментарий к вопросу II, V-3-см. пример 1.1; VI-2,3,4-cm. раздел 3, пример 3.1; VII-3-см. пример 3.1; VIII-2-см. формуле 3.3; IX-2-см. раздел 4, правила определения характера анодного и катодного процессов; Х-З-см. комментарий к вопросу IX.

Приложение.

Окислитель	Восстановитель	Число Эл-нов	E°,B		Окислитель	Восстановитель	Число Эл-нов	E°,B
Li+	Li	1	-3,05		Pb2+	Pb	2	-0,13
Rb+	Rb	1	-2,93		2H+	H2	2	0,00
Na+	Na	1	-2,71		Cu2+	Cu	2	0,34
Mni+	Mn	2	-1,18		Ag+	Ag	1	0,80
Zn2+	Zn	2	-0,76		Hg+	Hg	2	0,85
Fe2+	Fe	2	-0,44		I2	2I-	2	0,54
Cd2+	Cd	2	-0,40		S042-+2H+	SO32-+H2O	2	0,17
Co2+	Co	2	-0,28		S2O82-	2S042-	2	2,01
Ni2+	Ni	2	-0,25		2H20	H2+20H-	2	-0,83
Sn2+	Sn	2	-0,14		02+4H+	2H20	4	1,23

8