I 2 + H 2 S 2 HI + S Wielkością charakteryzującą właściwości redoksowe jest potencjał redoksowy E dany wzorem Nernsta. red

Podobne dokumenty
Elektrochemia - szereg elektrochemiczny metali. Zadania

Ćwiczenie 1. Badanie wypierania wodoru z wody za pomocą metali

STĘŻENIE JONÓW WODOROWYCH. DYSOCJACJA JONOWA. REAKTYWNOŚĆ METALI

Karta pracy III/1a Elektrochemia: ogniwa galwaniczne

Fragmenty Działu 8 z Tomu 1 PODSTAWY ELEKTROCHEMII

Schemat ogniwa:... Równanie reakcji:...

K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Sn, Pb, H, Cu, Ag, Hg, Pt, Au

Cel ogólny lekcji: Omówienie ogniwa jako źródła prądu oraz zapoznanie z budową ogniwa Daniella.

Reakcje redoks polegają na przenoszeniu (wymianie) elektronów pomiędzy atomami.

ĆWICZENIE 10. Szereg napięciowy metali

PODSTAWY KOROZJI ELEKTROCHEMICZNEJ

( liczba oddanych elektronów)

Reakcje redoks polegają na przenoszeniu (wymianie) elektronów pomiędzy atomami.

wykład 6 elektorochemia

REAKCJE UTLENIAJĄCO-REDUKCYJNE

10. OGNIWA GALWANICZNE

TŻ Wykład 9-10 I 2018

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

Materiały do zajęć dokształcających z chemii nieorganicznej i fizycznej. Część V

Podstawowe pojęcia 1

ELEKTRODY i OGNIWA. Elektrody I rodzaju - elektrody odwracalne wzgl dem kationu; metal zanurzony w elektrolicie zawieraj cym jony tego metalu.

REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI część II

10. OGNIWA GALWANICZNE

MA M + + A - K S, s M + + A - MA

Zadanie 2. Przeprowadzono następujące doświadczenie: Wyjaśnij przebieg tego doświadczenia. Zadanie: 3. Zadanie: 4

Główne zagadnienia: - mol, stechiometria reakcji, pisanie równań reakcji w sposób jonowy - stężenia, przygotowywanie roztworów - ph - reakcje redoks

Pierwiastki bloku d w zadaniach maturalnych Zadanie 1. ( 3 pkt ) Zadanie 2. (4 pkt) Zadanie 3. (2 pkt) Zadanie 4. (2 pkt) Zadanie 5.

RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW.

2. REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

5. RÓWNOWAGI JONOWE W UKŁADACH HETEROGENICZNYCH CIAŁO STAŁE - CIECZ

Związki nieorganiczne

1. za pomocą pomiaru SEM (siła elektromotoryczna róŝnica potencjałów dwóch elektrod) i na podstawie wzoru wyznaczenie stęŝenia,

IV. Reakcje utleniania i redukcji. Metale i niemetale

POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

Zajęcia 10 Kwasy i wodorotlenki

MODUŁ. Elektrochemia

IV A. Reakcje utleniania i redukcji. Metale i niemetale

Reakcje utleniania i redukcji Reakcje metali z wodorotlenkiem sodu (6 mol/dm 3 )

HYDROLIZA SOLI. ROZTWORY BUFOROWE

Fragmenty Działu 7 z Tomu 1 REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI

Elektrochemia i reakcje redoks

OGNIWA GALWANICZNE I SZREG NAPIĘCIOWY METALI ELEKTROCHEMIA

XI Ogólnopolski Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2018/2019. ETAP I r. Godz Zadanie 1 (10 pkt)

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Zadanie 1. [ 3 pkt.] Uzupełnij zdania, wpisując brakującą informację z odpowiednimi jednostkami.

Fragmenty Działu 5 z Tomu 1 REAKCJE W ROZTWORACH WODNYCH

UKŁAD OKRESOWY PIERWIASTKÓW, WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE PIERWIASTKÓW 3 OKRESU

WŁAŚCIWOŚCI NIEKTÓRYCH PIERWIASTKÓW I ICH ZWIĄZKÓW NIEORGANICZNYCH

Elektrochemia - prawa elektrolizy Faraday a. Zadania

X Konkurs Chemii Nieorganicznej i Ogólnej rok szkolny 2011/12

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

Dysocjacja elektrolityczna, przewodność elektryczna roztworów

Piotr Chojnacki 1. Cel: Celem ćwiczenia jest wykrycie jonu Cl -- za pomocą reakcji charakterystycznych.

Wrocław dn. 22 listopada 2005 roku. Temat lekcji: Elektroliza roztworów wodnych.

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej

HYDROLIZA SOLI. 1. Hydroliza soli mocnej zasady i słabego kwasu. Przykładem jest octan sodu, dla którego reakcja hydrolizy przebiega następująco:

Nazwy pierwiastków: ...

Ć W I C Z E N I E 6. Nadnapięcie wydzielania wodoru na metalach

Reakcje chemiczne. Typ reakcji Schemat Przykłady Reakcja syntezy

PRAKTIKUM Z CHEMII OGÓLNEJ

(1) Przewodnictwo roztworów elektrolitów

Elektrochemia. Reakcje redoks (utlenienia-redukcji) Stopień utlenienia

Zagadnienia z chemii na egzamin wstępny kierunek Technik Farmaceutyczny Szkoła Policealna im. J. Romanowskiej

Problemy do samodzielnego rozwiązania

ARKUSZ PRÓBNEJ MATURY Z OPERONEM CHEMIA

Identyfikacja wybranych kationów i anionów

Kuratorium Oświaty w Lublinie ZESTAW ZADAŃ KONKURSOWYCH Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2016/2017 ETAP TRZECI

BIOTECHNOLOGIA. Materiały do ćwiczeń rachunkowych z chemii fizycznej kinetyka chemiczna, 2014/15

Zadanie 2. [2 pkt.] Podaj symbole dwóch kationów i dwóch anionów, dobierając wszystkie jony tak, aby zawierały taką samą liczbę elektronów.

Zn + S ZnS Utleniacz:... Reduktor:...

Reakcje utleniania i redukcji

Pierwiastki bloku d. Zadanie 1.

Wojewódzki Konkurs Wiedzy Chemicznej dla uczniów klas maturalnych organizowany przez ZDCh UJ Etap I, zadania

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Chemia Poziom rozszerzony

II. Szybkość reakcji chemicznych

WPŁYW SUBSTANCJI TOWARZYSZĄCYCH NA ROZPUSZCZALNOŚĆ OSADÓW

ĆWICZENIA LABORATORYJNE WYKRYWANIE WYBRANYCH ANIONÓW I KATIONÓW.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

MODEL ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ARKUSZA EGZAMINACYJNEGO 2006

VIII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2015/2016

VII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2014/2015

Fe +III. Fe +II. elektroda powierzchnia metalu (lub innego przewodnika), na której zachodzi reakcja wymiany ładunku (utleniania, bądź redukcji)

Reakcje utleniania i redukcji. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego

wodny roztwór chlorku cyny (SnCl 2 ) stężony kwas solny (HCl), dwie elektrody: pręcik cynowy i gwóźdź stalowy, źródło prądu stałego (zasilacz).

Zadanie 2. (1 pkt) Uzupełnij tabelę, wpisując wzory sumaryczne tlenków w odpowiednie kolumny. CrO CO 2 Fe 2 O 3 BaO SO 3 NO Cu 2 O

Metody otrzymywania kwasów, zasad i soli. Reakcje chemiczne wybranych kwasów, zasad i soli. Ćwiczenie 1. Reakcja otrzymywania wodorotlenku sodu

a) Sole kwasu chlorowodorowego (solnego) to... b) Sole kwasu siarkowego (VI) to... c) Sole kwasu azotowego (V) to... d) Sole kwasu węglowego to...

ETAP II Zadanie laboratoryjne. Wykorzystanie roztwarzania metali w analizie jakościowej

Instrukcja do ćwiczenia WŁAŚCIWOŚCI WYBRANYCH ANIONÓW.

TEST PRZYROSTU KOMPETENCJI Z CHEMII DLA KLAS II

HYDROLIZA SOLI. Przykładem jest octan sodu, dla którego reakcja hydrolizy przebiega następująco:

CEL ĆWICZENIA Zapoznanie studentów z chemią 14 grupy pierwiastków układu okresowego

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

OTRZYMYWANIE I WŁAŚCIWOŚCI ZWIĄZKÓW KOMPLEKSOWYCH

Zadanie: 2 Zbadano odczyn wodnych roztworów następujących soli: I chlorku baru II octanu amonu III siarczku sodu

W tej reakcji stopień utleniania żelaza wzrasta od 0 do III. Odwrotnie tlen zmniejszył stopień utlenienia z 0 na II.

Litowce i berylowce- lekcja powtórzeniowa, doświadczalna.

Transkrypt:

7. REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI Reakcje redoksowe są to takie reakcje chemiczne, podczas których następuje zmiana stopni utlenienia atomów lub jonów w wyniku wymiany elektronów. Wymiana elektronów zachodzi pomiędzy reduktorem, który oddaje elektrony i utleniaczem pobierającym elektrony : Hg Hg 2+ + 2e - (1) Ni 2+ + 2e - Ni (2) Żadna z tych reakcji (1 i 2) nie może przebiegać niezależnie, gdyż elektrony oddawane przez atomy Hg w reakcji utleniania (1) muszą być pobrane przez jony Ni 2+ w reakcji redukcji (2). Zmieszanie obu reagentów (Hg + Ni 2+ ) lub połączenie elektrod Ni Ni 2+ i Hg Hg 2+ w ogniwo umożliwia przepływ elektronów doprowadzając do przebiegu reakcji redoksowej Hg + Ni 2+ Hg 2+ + Ni Pojęcie zdolności utleniającej lub redukującej jest względne, gdyż ta sama substancja może działać jako utleniacz lub reduktor w zależności od warunków prowadzenia reakcji redoksowej (rodzaj i stężenia reagentów, temperatura, ph roztworu). I tak np. I 2 jest reduktorem w reakcji zaś utleniaczem w reakcji I 2 + 5 Cl 2 + 6 H 2 O 2 HIO 3 + 10 HCl I 2 + H 2 S 2 HI + S Wielkością charakteryzującą właściwości redoksowe jest potencjał redoksowy E dany wzorem Nernsta E = E 0 RT a + ln nf a gdzie : E 0 - standardowy potencjał redoksowy R - stała gazowa T - temperatura n - liczba elektronów biorących udział w reakcji F - stała Faradaya a ox i a red - aktywność formy utlenionej (Ni 2+ ) i sprzężonej formy zredukowanej (Ni) Dla procesów zachodzących w roztworach rozcieńczonych w miejsce aktywności a ox i a red można stosować stężenia (można przyjąć f ox = f red = 1). Bezwzględnych wartości potencjałów E nie można wprost obliczyć ani zmierzyć, oznacza się je względem potencjału umownie przyjętego za zerowy, a mianowicie potencjału ox red

normalnej elektrody wodorowej (inaczej standardowej elektrody wodorowej, tzn. pracującej w warunkach standardowych), na której zachodzi proces. H 3 O + + e - = H 2 O + 1/2 H 2 Jako warunki standardowe przyjęto a + = 1, p hpa H = 1013 oraz T = 298K. W tych 2 H3O warunkach potencjał elektrody wodorowej E równy jest potencjałowi normalnemu (standardowemu) i z umowy wynosi 0 V. W celu wyznaczenia potencjału E 0 danego układu redoksowego, należy połączyć badane półogniwa z elektrodą wodorową w ogniwo i zmierzyć siłę elektromotoryczną SEM czyli graniczną różnicę potencjałów E dla niepracującego ogniwa SEM = E + - E - gdzie: E + i E - potencjały elektrody dodatniej i ujemnej. SEM ogniwa zbudowanego z elektrody wodorowej i elektrody metalicznej (blaszka metalu w roztworze jonów tego metalu np. Cu 2+ Cu) przy aktywności jonów metalu równej 1 (lub stężeniu bliskim 1 mol/dm 3 ) jest zarazem wartością potencjału standardowego E 0 półogniwa metalicznego. W ogniwie + 2+ Pt, H H O ( a= 1) Cu Cu w półogniwie dodatnim o wyższym 2 3 potencjale E = +0, V 2 + zachodzi redukcja: 34 Cu Cu Cu 2+ + 2 e - Cu w półogniwie ujemnym o niższym potencjale (elektroda wodorowa E 0 = 0) utlenianie: H 2 2 H + + 2 e - Reakcja sumaryczna przebiegająca w tym ogniwie jest zatem Cu 2+ + H 2 Cu + 2 H + W ogniwie zbudowanym z elektrody wodorowej i półogniwa metalicznego z metalu, dla którego E 0 <0 V, np. Zn 2+ Zn ( E + = 0, V ) na elektrodzie wodorowej zachodzi redukcja 0 2 76 Zn Zn H + + e - 1/2 H 2 (wydzielanie gazowego wodoru) na elektrodzie metalicznej utlenianie Zn Zn 2+ + 2e - (rozpuszczanie blaszki metalu) Przebieg sumarycznej reakcji w tym ogniwie dany równaniem Zn + 2 H + H 2 + Zn 2+ jest analogiczny jak po wrzuceniu metalicznego cynku do kwasu. Biorąc pod uwagę wartości potencjałów standardowych metale zostały podzielone na: - metale nieszlachetne dla których E 0 <0 - metale szlachetne dla których E 0 >0 Metale nieszlachetne (Zn, Fe, Sn, Pb) rozpuszczają się w kwasach wypierając wodór np.

Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2 Metale wykazujące właściwości amfoteryczne rozpuszczają się również w wodorotlenkach. Metale szlachetne (Cu, Ag, Hg) charakteryzują się dużą odpornością na działanie czynników chemicznych, reagują tylko z kwasami o właściwościach utleniających. Innym typem półogniw są półogniwa redoksowe (utleniająco-redukujące). Są to układy składające się z elektrody z metalu szlachetnego (np. Pt) zanurzonej w roztworze zawierającym jony na różnych stopniach utlenienia np. blaszka platynowa zanurzona w roztworze jonów Fe 2+ i Fe 3+ : Pt Fe 2+, Fe 3+. Rola blaszki Pt ogranicza się w tym przypadku do przekazywania elektronów, natomiast właściwa reakcja redoksowa Fe 3+ + e - = Fe 2+ przebiega na granicy faz Pt/roztwór. Przykładem półogniwa redoksowego jest również układ: Pt MnO - 4, Mn 2+, H + w którym zachodzi reakcja redoks: MnO - 4 + 8 H + + 5 e - Mn 2+ + 4 H 2 O W tym wypadku potencjał E układu zależy nie tylko od stężenia utleniacza i reduktora lecz również od ph roztworu, zgodnie z równaniem Nernsta: E = E 0 0,059 [ MnO4 ][ H + log 2+ n [ Mn ] w przypadku gdy [MnO - 4 ] = [Mn 2+ ] i [H + ] = 1 mol/dm 3 wówczas E = E 0. Zatem zmiana stężenia jonów H + ma duży wpływ na wartość E, a zdolność utleniająca jonów MnO 4 rośnie ze wzrostem stężenia jonów H +, co obrazują przykłady + ] 8 układ redoks MnO - 4 + 8 H + + 5 e - = Mn 2+ + 4 H 2 O - MnO 4 + 2 H 2 O + 3 e - = MnO 2 + 4 HO - MnO - 4 + e - 2- = MnO 4 E 0 [V] +1,51 + 0,59 + 0,56 Przez połączenie dwu elektrod redoksowych można również utworzyć ogniwo Pt Fe 2+, Fe 3+ MnO - 4, Mn 2+, H +. Elektroda zanurzona w roztworze soli żelaza (Pt Fe 2+, Fe 3+ ) wykazuje niższą wartość potencjału (E 0 = 0,77 V) od potencjału elektrody zanurzonej w roztworze zawierającym związki manganu (E 0 = +1,51 V). W ogniwie tym przebiega zatem proces utleniania jonów Fe 2+ i redukcji jonów MnO - 4 : - półogniwo ujemne 5 Fe 3+ + 5 e - 5 Fe 2+ - półogniwo dodatnie MnO - 4 + 8 H 3 O + + 5 e - Mn 2+ + 12 H 2 O

Proces sumaryczny przebiegający w tym ogniwie przedstawia równanie reakcji MnO - 4 + 8 H 3 O + + 5 Fe 2+ Mn 2+ + 12 H 2 O + 5 Fe 3+ wskazujące, że w tym ogniwie KMnO 4 w środowisku kwaśnym utlenia jony Fe 2+ do Fe 3+. Utlenienie jonów Fe 2+ do Fe 3+ przez KMnO 4 można przeprowadzić również nie budując ogniwa, lecz mieszając roztwory KMnO 4 i soli Fe 2+ oraz dodając kwasu (np. HNO 3 ). Na podstawie wartości potencjałów E 0 dla poszczególnych układów redoksowych można przewidzieć kierunek przebiegu reakcji redoks oraz wybrać najodpowiedniejszy utleniacz lub reduktor. Należy jednak pamiętać, że zamieszczone w tabelach wartości potencjałów standardowych odnoszą się do określonych stężeń reagentów. Zmiana stężeń reagentów powoduje zmianę wartości potencjałów E w wyniku czego może nastąpić nawet (w granicznym przypadku) zmiana kierunku reakcji redoks na przeciwny. Im wyższy potencjał E 0 tym silniejsze właściwości utleniające ma dany układ redoksowy, np. MnO - 4 w środowisku kwaśnym (E 0 = + 1,51 V) jest silniejszym utleniaczem niż jon NO - 3 (E 0 = + 0,96 V) i Cr 2 O 2-7 (E o = + 1,33 V). Przykładem elektrod redoksowych są również elektrody gazowe np. Cl 2 Cl -. Porównując wartości E 0 dla niektórych elektrod gazowych można stwierdzić, że najsilniejszym utleniaczem w grupie fluorowców jest F 2 (E 0 = +2,87 V), najsłabszym I 2 (E 0 = +0,536 V), silne właściwości utleniające wykazuje również Cl - (E 0 = +1,36 V). Utleniacze stosowane najczęściej w praktyce laboratoryjnej to: KMnO 4, KIO 3, H 2 O 2, KClO 3, Na 2 S 2 O 8, HNO 3, K 2 Cr 2 O 7. Jako reduktory najczęściej stosuje się: metaliczny Zn i Fe, SnCl 2, H 2 S, Na 2 SO 3, HI.

Tabela 6. Potencjały standardowe elektrod redoksowych UKŁAD REDOKS 2 SO 2+ 3 + 2 H 2 O + 2 e - = S 2 O 2-4 + 4 OH - SO 2-4 + H 2 O + 2 e - = SO 2-3 + 2 OH - 2 SO 2-4 + 4 H + + 2 e - = S 2 O 2-6 + 2 H 2 O NO - 3 + H 2 O + 2 e - = NO - 2 + 2 OH - Sn 4+ + 2 e - = Sn 2+ ClO - 3 + H 2 O + 2 e - = ClO - 2 + 2 OH - Fe 3+ + e - = Fe 2+ NO - 3 + 4 H + + 3 e - = NO + 2 H 2 O Cr 2 O 2-7 + 14 H + + 6 e - = 2 Cr 3+ + 7 H 2 O S 2 O 2-8 + 2 e - 2- = 2 SO 4 I 2 + 2 e - = 2 I - Br 2 + 2 e - = 2 Br - Cl 2 + 2 e - = 2 Cl - F 2 + 2 e - = 2 F - E [V] -1,12-0,93-0,22 +0,01 +0,15 +0,33 +0,77 +0,96 +1,33 +2,00 +0,536 +1,065 +1,36 + 2,87 Cel ćwiczeń Proponowane ćwiczenia obejmują trzy główne zagadnienia. Ćwiczenie 7.1.: Reaktywność metali. Celem tego ćwiczenia jest porównanie reaktywności wybranych metali i ułożenie w szereg reaktywności. Ćwiczenie 7.2.: Ogniwa galwaniczne. Celem tego ćwiczenia jest sporządzenie ogniw oraz wyznaczenie potencjałów standardowych dla wybranych metali. Ćwiczenie 7.3.: Reakcje redoksowe. Celem tych ćwiczeń jest przeprowadzenie reakcji redoks oraz zinterpretowanie wyników w oparciu o wartości potencjałów redoks. Zakres materiału naukowego: Ogólna charakterystyka metali, metale szlachetne i nieszlachetne, reaktywność metali i sposoby jej badania, położenie metali w układzie okresowym, reakcje redoks, stopień utlenienia, potencjały standardowe, równanie Nernsta.

7.1. Reaktywność metali Odczynniki i przybory laboratoryjne: metale Al, Cu, Fe, Mg, Na, Pb, Sn, Zn, 6 molowe roztwory NaOH HCl, 0,1 molowe roztwory soli: Cu(NO 3 ) 2, FeSO 4, Pb(NO 3 ) 2, Zn(NO 3 ) 2, fenoloftaleina, probówki, krystalizator, szczypce metalowe, nóż, bibuła filtracyjna. Uwaga! Metali, które w wyniku przeprowadzonych doświadczeń pozostały niezużyte nie wolno wyrzucać. Metale po oczyszczeniu (np. wypłukaniu w wodzie) należy zwrócić asystentowi lub wsypać do naczynia z którego zostały pobrane. 1. Reakcje metali z wodą. Ćwiczenie wykonać ostrożnie pod wyciągiem! Powierzchnię sodu oczyścić bezpośrednio przed reakcją i postępować z tym metalem bardzo ostrożnie przestrzegając bezwzględnie podanego poniżej przepisu. Przygotować metalowe szczypce, nóż, dwa kawałki bibuły filtracyjnej o wymiarach 20 na 20 cm, krystalizator z wodą destylowaną, fenoloftaleinę oraz słoik z sodem. Wyjąć z nafty za pomocą szczypiec kawałek metalicznego sodu. Osuszyć bibułą i umieścić na czystym kawałku bibuły. Nożem odkroić niewielki (φ 2-4 mm) fragment, zdjąć nożem warstwę tlenków i węglanów, wszystkie resztki wrzucić do słoja z naftą. Przygotowany czysty sód wrzucić do krystalizatora z wodą. Obserwować przebieg reakcji a po jej zakończeniu wprowadzić do krystalizatora kilka kropli fenoloftaleiny. Przygotować siedem probówek, do każdej wlać ~5 cm 3 wody destylowanej. Oczyścić powierzchnie pozostałych metali (Al, Cu, Fe, Mg, Pb, Sn, Zn) z warstwy tlenków. Warstwę tlenków można usunąć mechanicznie za pomocą papieru ściernego lub chemicznie przez zanurzanie w odpowiednim kwasie. Chemicznie należy oczyścić magnez, cynk i glin. Kilkucentymetrową wstążkę magnezową zanurzyć w 2 M HCl na kilka sekund, opłukać w wodzie destylowanej i użyć do reakcji. Tak samo oczyścić cynk. Glin oczyścić w 6 M HCl, nie spłukiwać go wodą, użyć natychmiast zanim utworzy się warstwa tlenkowa. Oczyszczone metale wrzucić po jednym do każdej probówki i obserwować zachodzące zmiany. Jeżeli reakcja nie zachodzi w temperaturze pokojowej, probówkę ogrzać do wrzenia. Dla metali, które nie reagują z wodą w temperaturze pokojowej przeprowadzić reakcję z wodorotlenkiem sodu wg punktu 2. 2. Reakcje metali z wodorotlenkiem sodu. W tym celu przygotować siedem probówek zawierających ~ 3 cm 3 6 molowy roztwór NaOH oraz te metale, które nie reagowały z wodą w temperaturze pokojowej. Oczyszczone jak poprzednio (patrz p.1.) metale wrzucić do 6 molowego roztworu NaOH i obserwować przebieg reakcji.

3. Reakcje metali z kwasem solnym. Sposób postępowania jak w p.2. Zamiast 6 molowego NaOH użyć 6 molowy HCl. 4. Przeprowadzić reakcje metali z solami według schematu: 1. FeSO 4 + Sn 4. Pb(NO 3 ) 2 + Sn 2. SnCl 2 + Fe 5. Pb(NO 3 ) 2 + Cu 3. SnCl 2 + Pb 6. Cu(NO 3 ) 2 + Pb 5. Przeprowadzić reakcję roztwarzania miedzi w kwasie azotowym(v) o stężeniu 1:1. Opracowanie wyników: 1. Napisać równania reakcji przebiegających w czasie wykonywania ćwiczenia 6.1. 2. Na podstawie wykonanych doświadczeń uszeregować badane metale według malejącej aktywności. Otrzymany szereg porównać z szeregiem elektrochemicznym metali. 7.2. Ogniwa galwaniczne Odczynniki i przybory laboratoryjne: metale Cu, Fe, Pb, Sn, Zn, 0,1 molowe roztwory soli: SnCl 2, CuSO 4, FeSO 4, Pb(NO 3 ) 2, Zn(NO 3 ) 2, nasycony roztwór NaNO 3, agar-agar, probówki, papier ścierny, woltomierz. Sporządzić ogniwo galwaniczne złożone z półogniwa Cu 2+ Cu oraz półogniwa (0,1 mol/dm 3 ) Me 2+ Me, gdzie Me jest jednym z metali Cu, Fe, Pb, Sn, Zn badanym w ćwiczeniu 6.1. Przygotować roztwór elektrolitu do klucza elektrolitycznego. W tym celu do 0,6 g sproszkowanego agaru dodać 30 cm 3 wody i ogrzewać na łaźni wodnej aż do chwili, w której mieszanina staje się homogeniczna. Do gorącego roztworu dodać osiem kropli nasyconego roztworu NaNO 3 i pozostawić na łaźni wodnej do czasu, gdy półogniwo będzie gotowe. Przygotowana ilość roztworu wystarczy do sporządzenia 25-30 półogniw. W celu sporządzenia półogniwa miedziowego (rys 1) rurkę z miękkiego szkła o długości 15 cm i średnicy 6 mm zwęzić na jednym końcu, a następnie oba końce obtopić. Zwężony koniec zanurzyć do gorącego roztworu agar - agaru, zawierającego rozpuszczony azotan sodu, tak aby ciecz wypełniała rurkę do wysokości ok. 0,5 cm. Po ostygnięciu agaru rurkę osadzić w korku gumowym, a następnie za pomocą wkraplacza napełnić 0,5 molowym CuSO 4. Do roztworu wprowadzić elektrodę miedzianą, osadzoną w małym krążku gumowym. Elektrodę tę stanowi cienki drut miedziany o długości 25 cm, oczyszczony papierem ściernym, z którego 10 cm

tworzy spiralę (nawinąć drut na cienki pręcik szklany) Rys.1. Półogniwo Cu 2+ Cu Rys.2. Ogniwo galwaniczne Do sporządzenia drugiego półogniwa, (0,1 M) Me 2+ Me, użyć metalu w formie blaszki lub pręta o długości 10 cm. Zmierzyć woltomierzem siłę elektromotoryczną sporządzonych ogniw. Po zakończeniu pomiarów użyte metale wyjąć z probówki, przemyć wodą i pozostawić w miejscu, z którego zostały pobrane. Opracowanie wyników: 1. Dla badanych ogniw podać równania reakcji przebiegających na elektrodach: dodatniej i ujemnej oraz równania reakcji sumarycznych. Obliczyć potencjał normalny E 0 dla poszczególnych metali na podstawie SEM zmierzonej dla wszystkich badanych ogniw (przyjąć potencjał normalny półogniwa Cu 2+ Cu równy + 0,34 V). Uszeregować metale stosowane jako elektrody według rosnącej wartości ich potencjałów normalnych. Obliczone wartości potencjałów normalnych dla poszczególnych metali porównać z wartościami tablicowymi. 2. Zaproponować inny, nie użyty w doświadczeniu, schemat ogniwa galwanicznego. Na schemacie zaznaczyć kierunek przepływu prądu w obwodzie zewnętrznym i ruch jonów w roztworze. 7.3. Reakcje redoksowe 7.3.1. Wpływ odczynu środowiska na redukcję manganianu(vii) potasu, KMnO 4 Odczynniki: 0,02 molowy roztwór KMnO 4, 12 molowy roztwory H 2 SO 4 i NaOH, 0,05 molowy roztwór NaHSO 3 Do trzech probówek wprowadzić po pięć kropli 0,02 molowego roztworu manganianu(vii) potasu. Do pierwszej dodać pięć kropli 12 molowego roztworu H 2 SO 4, do drugiej - taką samą ilość wody, do trzeciej natomiast - pięć kropli 12 molowego roztworu NaOH. Do wszystkich probówek dodać po kropli 0,05 molowego roztworu NaHSO 3. Obserwować

zmiany zabarwienia roztworów zachodzące w probówkach. Następnie do trzeciej probówki (środowisko alkaliczne) dodać ostrożnie kilka kropli 12 molowego H 2 SO 4 i po wystąpieniu zmiany barwy roztworu dodać kilka kropli 12 molowego NaOH i probówkę ogrzać. Opracowanie wyników 1. Napisać równania reakcji redukcji manganianu(vii) potasu w środowisku kwaśnym, obojętnym i zasadowym oraz określić barwy związków manganu utworzonych w wyniku redukcji KMnO 4. 2. Wyjaśnić dlaczego jon MnO 4 ulega redukcji do jonów manganu na różnych stopniach utlenienia w zależności od ph roztworu. 7.3.2. Badanie właściwości redukujących aldehydów Odczynniki i przybory laboratoryjne: 0,5 molowy roztwór AgNO 3, 3 molowy roztwór NH 3 aq, metanal, probówki. Do czystej i starannie odtłuszczonej probówki wlać około 0,5 cm 3 0,5 molowego roztworu AgNO 3, a następnie dodać kroplami 3 molowy NH 3 aq aż do rozpuszczenia brunatnego osadu Ag 2 O. Do tak przygotowanego roztworu wlać około 1 cm 3 metanalu i ogrzać ostrożnie w płomieniu palnika. Obserwować zachodzące zmiany. Opracowanie wyników: 1. Napisać równania reakcji zachodzących w trakcie przeprowadzania doświadczenia. 2 Podać przykłady innych związków organicznych, które wykazują właściwości redukujące.