Лабораторная работа. ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ПЕРМАНГАНАТА КАЛИЯ В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ И ПРИ РАЗЛОЖЕНИИ

Лабораторное занятие.

Окислительные свойства перманганата калия в различных средах и при разложении

Цель работы: изучение окислительных свойств перманганата калия в различных средах (ОК04, ОК07, ОК09)

Задачи работы: изучить окислительные свойства перманганата калия при различных значениях рН и при нагревании, продолжить овладевать методами экспериментального исследования и обработки полученных результатов.

Пояснения к работе:

В результате выполнения лабораторной работы студент должен:

знать/понимать:

- важнейшие химические понятия: вещество, степень окисления, растворы, окислитель и восстановитель, окисление и восстановление;

- важнейшие вещества и материалы: серная кислота; щелочь;

уметь:

- называть изученные вещества по "тривиальной" или международной номенклатуре;

- определять: степень окисления химических элементов, характер среды в водных растворах неорганических соединений, окислитель и восстановитель,

- объяснять: зависимость свойств веществ от их состава и строения;

- проводить самостоятельный поиск химической информации с использованием различных источников (научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета); использовать компьютерные технологии для обработки и передачи химической информации и ее представления в различных формах;

использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

- объяснения химических явлений, происходящих в природе, быту и на производстве;

- определения возможности протекания химических превращений в различных условиях и оценки их последствий;

- экологически грамотного поведения в окружающей среде;

- оценки влияния химического загрязнения окружающей среды на организм человека и другие живые организмы;

- безопасного обращения с горючими и токсичными веществами, лабораторным оборудованием;

- критической оценки достоверности химической информации, поступающей из разных источников;

- понимания взаимосвязи учебного предмета с особенностями профессий и профессиональной деятельности, в основе которых лежат знания по данному учебному предмету.

Оснащение занятия:

1. Габриелян О.С. Химия для профессий и специальностей технического профиля [Текст]: учебник/О.С.Габриелян, И.Г.Остроумов.-2-е изд; стер.-М.: Издательский центр «Академия»,-2016.-с. 93-100

2. Лабораторное оборудование и реактивы: пробирки, спиртовка, штатив, лучина. растворы KMnO₄, H₂SO₄, NaOH, твердые вещества KMnO₄, Na₂SO₃.

Задание. Ознакомьтесь с теоретическими вопросами. Выполните опыты №24, 25. Оформите отчёт о работе в соответствии с предъявляемыми требованиями.

Методика выполнения задания.

Опыт 24. Окислительные свойства перманганата калия. В три пробирки налейте по 5-6 капель раствора KMnO₄.

Затем в первую пробирку прибавьте 3-4 капли раствора H₂SO₄, во вторую – ничего не приливаем, а в третью - 3-4 капли раствора NaOH.

После этого в каждую пробирку прибавьте сухую соль Na₂SO₃. Как изменяется окраска растворов?

Запишите уравнения реакций взаимодействия перманганата калия с сульфитом натрия в кислой, нейтральной и щелочной средах.

Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций методом электронного баланса, сделайте вывод об окислительных свойствах перманганата калия при различных значениях рН.

Опыт 25. Разложение перманганата калия при нагревании (получение, собирание и распознавание кислорода).

• Соберите прибор, как показано на рисунке.

 В пробирку насыпьте примерно на ¼ ее объема перманганата калия KMnO₄ , у отверстия пробирки положите рыхлый комочек ваты.

 Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой.

 Укрепите пробирку в лапке штатива так, чтобы конец газоотводной трубки доходил почти до дна сосуда, в котором будет собираться кислород.

 Наличие кислорода в сосуде проверьте тлеющей лучинкой,

для этого поднесите её к отверстию стакана. Что наблюдаете?

• Опишите физические свойства кислорода, наблюдаемые при проведении опыта.

• Запишите уравнение соответствующей реакции, Расставьте коэффициенты методом электронного баланса. Отметьте, окислителем или восстановителем является перманганат калия в данной реакции.

Предварительная подготовка. Краткие теоретические сведения

по теме «Соединения марганца (VII)»

В семивалентном состоянии марганец проявляет только окислительные свойства. Среди применяемых в лабораторной практике и в промышленности окислителей широко применяется перманганат калия KMnO₄, в быту называемый марганцовкой.

Перманганат калия представляет собой кристаллы чёрно-фиолетового цвета. Водные растворы окрашены в фиолетовый цвет, характерный для иона MnO₄^- .

Перманганаты являются солями марганцевой кислоты HMnO₄, которая устойчива только в разбавленных растворах (до 20%). 

В зависимости от среды перманганат калия может восстанавливаться до различных соединений.

При нагревании сухого перманганата калия до температуры выше 200⁰С он разлагается по схеме: KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑

Этой реакцией в лаборатории пользуются для получения кислорода.

Марганцовая кислота HMnO₄ и соответствующие ей соли - перманганаты, например, KMnO₄, имеют в растворах характерный фиолетовый цвет.

Перманганаты являются сильными окислителями, особенно в кислой среде. Продуктами восстановления перманганат-ионов могут быть ионы Mn²⁺ (бесцветный раствор в кислой среде), черно-бурый осадок MnO₂ (в нейтральной или слабощелочной среде) или ионы MnO₄^2- (зеленый раствор в сильнощелочной среде):

а) KMnO₄ + H₂SO₄ + Na₂SO₃ → MnSO₄ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + Н₂О

б) KMnO₄ + H₂O + Na₂SO₃ → MnO₂ + Na₂SO₄ + KOH

в) KMnO₄ + KOH + Na₂SO₃ → K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

Требования к содержанию и оформлению отчёта по лабораторной работе

Запишите в журнал лабораторно-практических занятий:

1. Название и цель работы.

2. Наименование и краткое описание опытов, наблюдения, химизм процесса (коэффициенты в уравнениях реакций расставьте методом электронного баланса)

3. Вывод к работе, в котором отразите, как изменяется окраска раствора при восстановлении перманганат-иона в различных средах.

4. Ответы к контрольным вопросам для самопроверки.

Контрольные вопросы для самопроверки

1. Какие реакции называются окислительно-восстановительными?

2. Какие вещества называются окислителями? восстановителями?

3. Какие из приведенных ниже веществ проявляют: а) только окислительные, б) только восстановительные, в) окислительные и восстановительные свойства: H₂SO₃, Zn, KI, КМnO₄, NaNO₂, K₂Cr₂O₇, FeSO₄, HNO₃, H₂S, Cl₂, H₂O, K₂SO₃, H₂SO₄?

Список литературы и интернет-источников

1. Габриелян О.С. Химия для профессий и специальностей технического профиля [Текст]: учебник/О.С.Габриелян, И.Г.Остроумов.-2-е изд; стер.-М.: Издательский центр «Академия»,-2016.-с. 97

2. Химия марганца и его соединений [Электронный ресурс]/ http://helpiks.org/.- Режим доступа: http://helpiks.org/5-5061.html, свободный.- Загл. с экрана