ОПЫТ 1. Восстановительные свойства металлов

Объяснение опыта

Элементы, отдающие электроны, т. е. имеющие небольшую энергию ионизации, называют металлами. Чем легче атом отдает электрон, тем сильнее его металлические свойства.

В химических реакциях потерю металлом электронов называют его восстановительной способностью. При этом металл окисляется. Большинство металлов – термодинамически неустойчивые системы, т.е. окисление металлов – процесс самопроизвольный, необратимый.

Каждый металл обладает определенной восстановительной способностью. Мерой окисляемости металла, его восстановительной способности является его потенциал. Чем меньше алгебраическая величина потенциала металла, тем больше его восстановительная способность.

Реакция ,

возможна, если потенциал окислителя E_ок больше потенциала восстановителя Е_вос(Ме)

Е_ок – Е_вос(Ме) > 0.

Образующиеся катионы можно обнаружить с помощью качественной реакции. При окислении железа образуется катион Fe²⁺, который с раствором красной кровяной соли, гексацианоферратом калия K₃[Fe(CN)₆] образует синий осадок - Fe₃[Fe(CN)₆]₂ (турнбулева синь).

Проведение опыта

Реактивы: 0.5 Н раствор сульфата меди CuSO₄;

0.5 Н раствор сульфата цинка ZnSO₄;

0.5 Н раствор гексацианоферрата (II) калия K₃[Fe(CN)₆];

железная полоска (проволока) – 2 шт.

В одну пробирку налейте 10 капель 0.5 Н раствора сульфата меди CuSO₄, а в другую - 10 капель 0.5 Н раствора сульфата цинка ZnSO₄. В пробирки опустите хорошо зачищенные железные стержни.

Через несколько минут в первой пробирке на железном стержне появится красный налет. Напишите уравнение реакции и процессы окисления - восстановления. Укажите окислитель и восстановитель.

Через 10-15 минут после полного исчезновения голубого цвета раствора выньте из пробирки железный стержень и добавьте 2 капли раствора красной кровяной соли, гексацианоферрата (III) калия K₃[Fe(CN)₆]. Появление синего окрашивания указывает на присутствие в растворе катионов Fe²⁺. Напишите уравнение происходящего химического процесса.

Наблюдайте также через 10-15 минут, что происходит во второй пробирке. Чтобы убедиться, что в растворе нет катионов Fe²⁺, добавьте 2 капли раствора красной кровяной соли K₃[Fe(CN)₆]. Сделайте вывод, почему железо не вытесняет катионы Zn²⁺ из раствора, а ионы Cu²⁺ вытесняет.

ОПЫТ 2. Окислительные свойства катиона Fe³⁺

Объяснение опыта

Если большинство металлов легко теряет электроны, то их катионы могут восстанавливаться только при действии сильного восстановителя. Потенциал катиона металла Fe³⁺,являющегося при этом окислителем, (Е_ок)должен быть больше потенциала восстановителят (Е_вос(Ме))

Е_ок – Е_вос(Ме) > 0.

Реакция FeCl₃ + KI ® I₂ + FeCl₂ + KCl возможна, так как

Е⁰_ок (Fe³⁺/Fe²⁺) = +0.77 B; Е⁰_вос (I₂⁰/2I^-) = +0.52 B

DE= Е⁰_ок – Е⁰_вос = 0.77 - 0.52 = 0.25 > 0.

Проведение опыта

Реактивы: 0.5 Н раствор хлорного железа, FeCl₃;

0.5 Н раствор йодистого калия, KI.

Внесите в пробирку 3-4 капли 0,5 Н раствора йодистого калия KI и 5-6 капель 0.5 Н раствора хлорного железа (III). Отметьте изменение окраски раствора. Напишите уравнение реакции, процессы окисления и восстановления. Объясните возможность протекания реакции.

ОПЫТ 3. Окисление катиона Fe²⁺ в Fe³⁺ кислородом воздуха

Объяснение опыта

Высшая степень окисления большинства металлов наиболее стабильна. Поэтому катион Fe²⁺ стремится перейти в Fe³⁺. Окисление осуществляется кислородом воздуха.

FeSO₄ + 2NaOH ® Fe(OH)₂ + Na₂SO₄

зеленоватый

Fe(OH)₂ + O₂ + H₂O ® Fe(OH)₃

Проведение опыта

Реактивы: 0.5 Н раствор гидроксида натрия, NaOH;

соль Мора (NH₄)₂Fe(SO₄)₂×6H₂O кр.

В пробирку поместите два микрошпателя соли Мора, добавьте 3-4 капли воды и перемешиванием растворите соль. Добавьте 6 капель 0,5 Н раствора NaOH. Отметьте наблюдаемый эффект. Слегка подогрейте пробирку. Наблюдайте происходящие изменения. Напишите уравнения реакций, процессы окисления и восстановления. Укажите окислитель и восстановитель. Сделайте вывод.