Демонстрационные
опыты по химии
элементов
Глава 7. Химия элементов VIIА-группы
Опыт 7.1. Окислительные свойства бромной воды
Реактивы.
Бромная вода Br2(р), разбавленный водный раствор сульфата хрома(III)-калия KCr(SO4)2, водный (5–10%-ный) раствор гидроксида калия KOH.Посуда и приборы
. Большая пробирка или химический стакан, коническая колба емкостью 50 мл с пришлифованной стеклянной пробкой для бромной воды, стеклянная палочка.Описание опыта. В пробирку наливают 5 мл раствор сульфата хрома(III)-калия, добавляют по каплям раствор гидроксида калия. При этом из первоначально фиолетового раствора выпадает серо-зеленый осадок гидроксида хрома:
Cr2(SO4)3 + 6 KOH = 2 Cr(OH)3¯
+ 3 K2SO4
который при дальнейшем добавлении гидроксида калия переходит в раствор зеленого цвета согласно реакции:
Cr(OH)3 + 3 KOH = K3[Cr(OH)6]
Затем приливают бромную воду и нагревают реакционную смесь. Наблюдают, как зеленый цвет раствора сменяется желтым:
2 K3[Cr(OH)6] + 3 Br2(р) + 4 KOH = 2 K2CrO4 + 6 KBr + 8 H2O
Под действием сильного окислителя (стандартный потенциал окислительно-восстановительной пары
Реактивы.
Алюминиевая пыль Al, кристаллический иод I2, дистиллированная вода.Посуда и приборы. Железная или асбестовая пластинка на треножнике или на кольце штатива, фарфоровая ступка, фарфоровая чашка, стеклянная пипетка, шпатель.
Описание опыта. Кристаллический иод растирают в ступке, смешивают с сухой алюминиевой пылью в объемном отношении 1:1, переносят полученную смесь в фарфоровую чашку, или на железную или асбестовую пластинку и укладывают ее небольшой горкой, на вершине которой делают ямку. В эту ямку пипеткой вносят 5- 6 капель дистиллированной воды, которая активирует окислительно-восстановительную реакцию
2 Al + 3 I2 = 2 AlI3; D
H°
298 = -
616 кДж
Взаимодействие сопровождается большим тепловыделением, так что наблюдается вспышка смеси и выделение фиолетовых паров иода.
Примечание. Опыт проводится под тягой или с использованием стеклянного колокола большого объема. Если после добавления воды реакция не начинается в течение 3–5 мин, это означает, что частицы алюминия при долгом хранении на воздухе покрылись пленкой оксида алюминия. В этом случае можно добиться начала реакции алюминия с иодом, вводя из капельницы в смесь 2–3 капли соляной кислоты.
Реактивы.
Оксид иода(V) I2O5, дистиллированная вода, водные (10%-ные) растворы иодида калия KI и гидроксида калия KOH, разбавленная (10%-ная) серная кислота, раствор универсального индикатора.Посуда и приборы. Химический стакан емкостью 250–400 мл, стеклянная палочка, шпатель, капельница для раствора индикатора, фильтровальная бумага.
Описание опыта. В стакан с водой при перемешивании добавляют с помощью шпателя немного белого порошка оксида иода(V). Растворение и взаимодействие I2O5 с водой приводит к образованию иодноватой кислоты HIO3:
I2O5 + H2O = 2 HIO3
Каплю полученного раствора с помощью стеклянной палочки наносят на полоску фильтровальной бумаги, смоченной раствором универсального индикатора. Иодноватая кислота в водной среде подвергается необратимому протолизу:
HIO3 + H2O = IO3-
+ H3O+
Индикатор приобретает розовый цвет, среда сильнокислотная.
Затем по стеклянной палочке в стакан осторожно приливают раствор иодида калия. Если перемешать жидкость, то вся становится коричневой за счет образования растворимого полииодоиодатного комплекса:
6 HIO3 + 8 KI = 3 K[I(I)2] + 5 KIO3 + 3 H2O
При добавлении небольшого количества оксида иода(
3 I2O5 + 3 H2O + 5 K[I(I)2] = 8 I2 + 5 KIO3 + 3 H2O
После отстаивания аккуратно сливают раствор с осадка иода, а затем при перемешивании небольшими порциями добавляют в стакан раствор гидроксида калия до исчезновения окраски.
В результате реакции дисмутации происходит химическое растворение выделившегося иода:
3I2 + 6KOH = KIO3 + 5KI + 3 H2O
Если добавить в полученный бесцветный раствор серную кислоту, то снова появляется интенсивное коричневое окрашивание. Это результат реакции конмутации:
8 KI + KIO3 + 3 H2SO4= 3 K[I(I)2] + 3 K2SO4 + 3 H2O
В щелочной среде значения разности стандартных потенциалов D
j
°
электронно-ионных полуреакций дисмутации иода отвечают критерию самопроизвольного протекания ОВР:
I2 + 2 e- = 2 I- j ° = 0,535 B
I2 + 12 OH- - 1e- = 2 IO3- + 6 H2O ; j ° = 0,196 B
D
j
°
= 0,535 -
0,196 = 0,339 B (больше нуля)
Для электронно-ионных полуреакций, протекающих в кислотной среде, значение разности стандартных окислительно-восстанови-тельных потенциалов D
j
°
для реакции конмутации тоже больше нуля:
2 I- - 2 e- = I2; j ° = 0,535 B
2 IO3- + 12 H+ + 10 e- = I2 + 6 H2O; j ° = 1,192 B
D
j
°
= 1,192 -
0,535 = 0,657 B,
что может служить критерием самопроизвольного протекания ОВР в стандартных условиях
_________________________
Отвечать на вопросы >>>