Фероксидные катализаторы для малинового пороха, воспламенительного состава, крамельного топлива.

Способ 1. Получение окиси железа Fe 2 O 3 из железного купороса

Окислы железа, очень часто применяются как катализаторы в пиротехнических соединениях. Раньше их можно было приобрести в магазинах. Например, моногидрат окиси железа FeOOH встречался как краситель "пигмент жёлтый железоокисный". Окись железа Fe 2 O 3 продавалась в виде железного сурика. В настоящее время купить все это, как выяснилось, непросто. Пришлось озаботиться получением в домашних условиях. Химик из меня никакой, но жизнь заставила. Изучил рекомендации в сети. Увы, нормального, т.е. простого и безопасного, рецепта для домашних условий найти оказалось непросто. Только один рецепт, выглядел вполне подходящим, но найти его повторно мне не удалось. Список допустимых компонентов в голове отложился. Решил действовать по собственной методе. Как ни странно, результат оказался очень даже приемлемым. Соединение получилось с явными признаками окиси железа очень однородное и мелкодисперсное. Использование его в малиновом порохе и вторичном воспламенителе полностью подтвердило, что получено то, что надо.

Итак, покупаем в садоводческом магазине железный купорос FeSO 4 , в аптеке приобретаем таблетки гидроперита , упаковки три, и запасаемся на кухне питьевой содой NaHCO 3 . Все компоненты есть, начинаем приготовление. Вместо таблеток гидроперита можно воспользоваться раствором перикиси водорода Н 2 0 2 , тоже бывает в аптеках.

В стеклянной посуде объемом 0,5 литра растворяем в горячей воде около 80г (треть пачки) железного купороса. Небольшими порциями добавляем питьевой соды при помешивании. Образуется какая-то дрянь весьма противного цвета, которая сильно пенится.

FeSO 4 +2NaHCO 3 =FeCO 3 +Na 2 SO 4 +H 2 O+CO 2

Поэтому делать все надо в раковине. Добавляем соду до тех пор, пока вспенивание практически не прекратится. Слегка отстояв смесь, начинаем потихоньку засыпать измельченные таблетки гидроперита. Реакция опять происходит довольно живо с образованием пены. Смесь приобретает характерный цвет и появляется знакомый запах ржавчины.

2FeCO 3 +H 2 O 2 =2FeOOH+2CO 2

Продолжаем засыпку гидроперита опять-таки до практически полного прекращения вспенивания, то есть реакции.

Оставляем наш химический сосуд в покое и видим, как выпадает рыжий осадок - это наша окись, точнее моногидрат окиси FeOOH, или гидроксид. Осталось нейтрализовать соединение. Отстаиваем осадок и сливаем лишнюю жидкость. Затем доливаем чистой воды, отстаиваем и опять сливаем. Так повторяем раза 3-4. В конце концов, вываливаем осадок на бумажную салфетку и высушиваем. Полученный порошок является прекрасным катализатором и его уже можно использовать при изготовлении стопинов и вторичного воспламенительного состава , "малинового" пороха и для катализирования карамельных ракетных топлив. /25.01.2008, kia-soft/

Однако в оригинальном рецепте "малинового" пороха прописано применение чистой красной окиси Fe 2 O 3 . Как показали эксперименты с катализацией карамели , Fe 2 O 3 действительно несколько более активный катализатор, чем FeOOH. Для получения окиси трехвалентного железа достаточно прокалить полученный гидроксид на раскаленном железном листе, или просто в консервной банке. В результате образуется красный порошок Fe 2 O 3 .

После изготовления муфельной печки , прокаливание произвожу в ней 1-1,5 часа при температуре 300-350°C. Очень удобно. /kia-soft 06.12.2007/

P.S.
Независимые исследования ракетчика vega показали, что полученный по этому методу катализатор обладает повышенной активностью по сравнению с промышленными фероксидами, что особенно заметно в сахарном карамельном топливе, получаемом методом выпаривания.

Способ 2. Получение окиси железа Fe 2 O 3 из хлорного железа

Сведения о такой возможности есть в сети, например, на форуме болгарских ракетчиков получали оксид с помощью бикарбоната, на форуме химиков упоминали этот способ, но особого внимания я не обращал, поскольку хлорного железа у меня не было. Недавно мне этот вариант напомнил гость моего сайта RubberBigPepper. Очень вовремя, поскольку я активно занялся электроникой и закупился хлоридом. Решил протестировать и этот вариант получения гидроксида железа. Способ в финансовом плане несколько затратнее, и основной компонент хлорное железо труднее достать, однако в плане приготовления проще.

Итак, нам нужно хлорное железо FeCl 3 и питьевая сода NaHCO 3 . Хлорное железо обычно применяется для травления печатных плат и продается в радиомагазинах.

Заливаем две чайные ложки порошка FeCl3 стаканом горячей воды и размешиваем до растворения. Теперь потихоньку подсыпаем соду при постоянном помешивании. Реакция протекает живо с пузырением и вспениванием, поэтому спешить не надо.

FeCl 3 +3NaHCO 3 =FeOOH+3NaCl+3CO 2 +H 2 O

Сыпем до тех пор, пока пузырение не прекратится. Отстаиваем и получаем в осадке тот же гидроксид FeOOH . Далее нейтрализуем соединение, как в первом способе, путем нескольких сливов раствора, доливов воды и отстаиваний. Наконец, осадок высушиваем и используем в качестве катализатора или для получения окиси железа Fe 2 O 3 путем прокаливания (см.в способе 1).

Вот такой несложный способ. Выход очень неплохой, из двух чайных ложек (~15г) хлорида получается 10г гидроксида. Катализаторы, полученные данным методом, проверены , они вполне соответствуют. /kia-soft 11.03.2010/

P.S.
За стопроцентную достоверность уравнений химических реакций гарантировать не могу, однако по сути они соответствуют проходящим химическим процессам. Особенно темное дело с гидроксидом Fe(III). По всем канонам в осадок должен выпадать Fe(OH) 3 . Но в присутствии перикиси (способ 1) и при повышенной температуре (способ 2), по-идее, происходит дегидратация тригидроксида до моногидрата FeOOH. По внешним признакам так оно и происходит. Получаемый порошок гидроксида по виду конкретная ржавчина, а основной компонент ржавчины именно FeOOH. ***

Многие вещества обладают особыми свойствами, которые в химии принято называть окислительными или восстановительными.

Одни химические вещества проявляют свойства окислителей, другие - восстановителей, при этом некоторые соединения могут проявлять те и другие свойства одновременно (например – перекись водорода Н 2 О 2).

Что же такое окислитель и восстановитель, окисление и восстановление?

Окислительно-восстановительные свойства вещества связаны с процессом отдачи и приема электронов атомами, ионами или молекулами.

Окислитель - это вещество, которое в ходе реакции принимает электроны, т. е. восстанавливается; восстановитель - отдает электроны, т. е. окисляется. Процессы передачи электронов от одних веществ к другим, обычно называют окислительно-восстановительными реакциями.

Соединения, содержащие атомы элементов с максимальной степенью окисления, могут быть только окислителями за счет этих атомов, т.к. они уже отдали все свои валентные электроны и способны только принимать электроны. Максимальная степень окисления атома элемента равна номеру группы в периодической таблице, к которой относится данный элемент. Соединения, содержащие атомы элементов с минимальной степенью окисления могут служить только восстановителями, поскольку они способны лишь отдавать электроны, потому, что внешний энергетический уровень у таких атомов завершен восемью электронами

В процессе окислительно-восстановительной реакции восстановитель отдаёт электроны, то есть окисляется; окислитель присоединяет электроны, то есть восстанавливается.

Окислительно-восстановительные реакции, или сокращенно ОВР, являются одной из основ предмета химии, так как описывают взаимодействие отдельных химических элементов друг с другом. Как следует из названия данных реакций, в них участвуют как минимум два различных химических вещества одно из которых выступает в качестве окислителя, а другое – восстановителя.

Чтобы научиться правильно определять роль конкретного химического элемента в реакции нужно четко уяснить следующие базовые понятия. Окислением называют процесс отдачи электронов с внешнего электронного слоя химического элемента.

Типичными восстановителями являются металлы и водород: Fe, K, Ca, Cu, Mg, Na, Zn, H). Чем меньше они ионизироаны, тем больше их восстановительные свойства. Например, частично окислившееся железо, отдавшее один электрон и имеющее заряд +1, сможет отдать на один электрон меньше по сравнению с «чистым» железом. Определим окислитель и восстановитель на примере простой реакции взаимодействия взаимодействия натрия с кислородом.

Следовательно, натрий является восстановителем, а кислород окислителем. Для этого надо знать, что такое степень окисления. Научиться определять степень окисления у любого атома в химическом соединении.

Первые — восстановители, вторые — окислители. Кроме того, можно посмотреть, в какой степени окисления находятся элементы (вдруг где-то она минимальная или наоборот максимальная). Химические реакции можно разбить на два типа. К первому типу относятся ионообменные реакции. В них степень окисления элементов, из которых состоят взаимодействующие вещества, остается неизменной.

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИТермины, определения, понятия

Эту группу реакций называют окислительно-восстановительной. В случаях взаимодействия типичных окислителей и восстановителей вы можете сразу определить, что речь идет об окислительно-восстановительной реакции. Например, это взаимодействие щелочных металлов с кислотами или галогенами, процессы горения в кислороде. Аналогично определяете, что степень окисления серы в сульфиде калия (+4). Три атома кислорода забирают 6 электронов, а два атома калия отдают два электрона.

Бесплатная помощь с домашними заданиями

И вы можете сделать вывод, что данная реакция окислительно-восстановительная. Реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, называются окислительно-восстановительными. Изменение степеней окисления происходит из-за перехода электронов от восстановителя к окислителю. Степень окисления – это формальный заряд атома, если считать, что все связи в соединении являются ионными.

При составлении уравнения окислительно-восстановительной реакции необходимо определить восстановитель, окислитель и число отдаваемых и принимаемых электронов

Если элемент является окислителем, его степень окисления понижается. Процесс приема веществами электронов называется восстановлением. Окислитель в ходе процесса восстанавливается. У восстановителя степень окисления повышается.

Восстановитель в ходе процесса окисляется. На примере этой реакции рассмотрим, как составлять электронный баланс. Однако перед формулой соляной кислоты не поставлен коэффициент, так как не все хлоридные ионы участвовали в окислительно-восстановительном процессе. Метод электронного баланса позволяет уравнивать только ионы, участвующие в окислительно-восстановительном процессе.

А именно катионов калия, водорода и хлоридных анионов. В стакан с 10 мл кислоты поместили «медную» монету. Все пространство над жидкостью стало бурым, из стакана валили бурые пары. Раствор окрасился в зеленый цвет. Реакция постоянно ускорялась. Примерно через полминуты раствор стал синим, а через две минуты реакция начала замедляться.

Зеленая окраска раствора в начальной стадии реакции обусловлена продуктами восстановления азотной кислоты. 4. Уравняем число отданных и принятых электронов. При протекании окислительно-восстановительных реакций, конечные продукты зависят от многих факторов.

В нейтральной среде образуется MnO2 и окраска меняется с красно-фиолетовой на коричневую. Это и получение металлов, горение, синтез оксидов серы и азота при производстве кислот, получение аммиака. Привет! Мне интересно, есть ли у Вас какие-либо проблемы с выполнением домашнего задания. У нас есть много людей, которые помогут Вам здесь Кроме того, мой последний вопрос был решен менее чем за 10 минут:D Во всяком случае, Вы можете просто войти и попробовать добавить свой вопрос.

В свою очередь окислителем будет атом, молекула или ион, которые принимают электроны и тем самым понижают степень своего окисления, что есть восстанавливаются. В ходе урока была изучена тема «Окислительно-восстановительные реакции».

Глава 10

Окислительно-восстановительные реакции.

Окислительно-восстановительные реакции – это реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов элементов, входящих в состав молекул реагирующих веществ:

2Mg + O 2  2MgO,

2KClO 3 2KCl + 3O 2 .

Напомним, что степень окисления – это условный заряд атома в молекуле, возникающий исходя из предположения, что электроны не смещены, а полностью отданы атому более электроотрицательного элемента.

Наиболее электроотрицательные элементы в соединении имеют отрицательные степени окисления, а атомы элементов с меньшей электроотрицательностью – положительные.

Степень окисления – формальное понятие; в ряде случаев значение степени окисления элемента не совпадает с его валентностью.

Для нахождения степени окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ, следует иметь в виду следующие правила:

1. Степень окисления атомов элементов в молекулах простых веществ равна нулю.

Например:

Mg 0 , Cu 0 .

2. Степень окисления атомов водорода в соединениях обычно равна +1.

Например: +1 +1

Исключения: в гидридах (соединениях водорода с металлами) cтепень окисления атомов водорода равна –1.

Например:

NaH –1 .

3. Степень окисления атомов кислорода в соединениях обычно равна –2.

Например:

Н 2 О –2 , СаО –2 .

Исключения:

 степень окисления кислорода во фториде кислорода (OF 2) равна +2.

 степень окисления кислорода в пероксидах (Н 2 О 2 , Na 2 O 2), содержащих группу –O–O–, равна –1.

4. Степень окисления металлов в соединениях обычно положительная величина.

Например: +2

5. Степень окисления неметаллов может быть и отрицательной, и положительной.

Например: –1 +1

6. Сумма c тепеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю.

Окислительно-восстановительные реакции представляют собой два взаимосвязанных процесса – процесса окисления и процесса восстановления.

Процесс окисления – это процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом; при этом степень окисления увеличивается, а вещество является восстановителем:

– 2ē  2H + процесс окисления,

Fe +2 – ē  Fe +3 процесс окисления,

2J – – 2ē  процесс окисления.

Процесс восстановления – это процесс присоединения электронов, при этом степень окисления уменьшается, а вещество является окислителем:

+ 4ē  2O –2 процесс восстановления,

Mn +7 + 5ē  Mn +2 процесс восстановления,

Cu +2 +2ē  Cu 0 процесс восстановления.

Окислитель – вещество, которое принимает электроны и при этом восстанавливается (степень окисления элемента понижается).

Восстановитель – вещество, которое отдает электроны и при этом окисляется (степень окисления элемента понижается).

Сделать обоснованное заключение о характере поведения вещества в конкретных окислительно-восстановительных реакциях можно на основании значения окислительно-восстановительного потенциала, который рассчитывается по величине стандартного окислительно-восстановительного потенциала. Однако, в ряде случаев, можно, не прибегая к расчетам, а зная общие закономерности, определить, какое вещество будет являться окислителем, а какое - восстановителем, и сделать заключение о характере протекания окислительно - восстановительной реакции.

Типичными восстановителями являются:

 некоторые простые вещества:

металлы: например, Na, Mg, Zn, Al, Fe,

неметаллы: например, H 2 , C, S;

 некоторые сложные вещества: например, сероводород (H 2 S) и сульфиды (Na 2 S), сульфиты (Na 2 SO 3), оксид углерода (II) (CO), галогеноводороды (HJ, HBr, HCI) и соли галогеноводородных кислот (KI, NaBr), аммиак (NH 3);

 катионы металлов в низших степенях окисления: например, SnCl 2 , FeCl 2 , MnSO 4 , Cr 2 (SO 4) 3 ;

 катод при электролизе.

Типичными окислителями являются:

 некоторые простые вещества – неметаллы: например,галогены (F 2 , CI 2 , Br 2 , I 2), халькогены (О 2 , О 3 , S);

 некоторые сложные вещества: например, азотная кислота (HNO 3),серная кислота (H 2 SO 4 конц.), прерманганат калия (K 2 MnO 4), бихромат калия (K 2 Cr 2 O 7), хромат калия (K 2 CrO 4), оксид марганца (IV) (MnO 2), оксид свинца (IV) (PbO 2), хлорат калия (KCIO 3), пероксид водорода (H 2 O 2);

 анод при электролизе.

При составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций следует иметь в виду, что число электронов, отданных восстановителем, равно числу электронов, принятых окислителем.

Существуют два метода составления уравнений окислительно-восстановительных реакций – метод электронного баланса и электронно-ионный метод (метод полуреакций) .

При составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса следует придерживаться определенного порядка действий. Рассмотрим порядок составления уравнений этим методом на примере реакции между перманганатом калия и сульфитом натрия в кислой среде.

Записываем схему реакции (указываем реагенты и продукты реакции):

Определяем степени окисления у атомов элементов, изменяющих ее величину:

7 + 4 + 2 + 6

KMnO 4 + Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 → MnSO 4 + Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O.

3) Составляем схему электронного баланса. Для этого записываем химические знаки элементов, атомы которых изменяют степень окисления, и определяем, сколько электронов отдают или присоединяют соответствующие атомы или ионы.

Указываем процессы окисления и восстановления, окислитель и восстановитель.

Уравниваем количество отданных и принятых электронов и, таким образом, определяем коэффициенты при восстановителе и окислителе (в данном случае они соответственно равны 5 и 2):

5 S +4 – 2 e- → S +6 процесс окисления, восстановитель

2 Mn +7 + 5 e- → Mn +2 процесс восстановления, окислитель.

2KMnO 4 +5Na 2 SO 3 + 8H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O.

5) Если водород и кислород не меняет своих степеней окисления, то их количество подсчитывают в последнюю очередь и добавляют нужное количество молекул воды в левую или правую часть уравнения.

Окислительно-восстановительные реакции подразделяются на три типа: межмолекулярные, внутримолекулярные и реакции самоокисления – самовосстановления (диспропорционирования).

Реакциями межмолекулярного окисления – восстановления называются окислительно-восстановительные реакции, окислитель и восстановитель в которых представлены молекулами разных веществ .

Например:

2Al + Fe 2 O 3 = 2Fe + Al 2 O 3 ,

Al 0 – 3e – → Al +3 окисление, восстановитель,

Fe +3 +3e – → Fe 0 восстановление, окислитель.

В этой реакции восстановитель (Al) и окислитель (Fe +3) входят в состав различных молекул.

Реакциями внутримолекулярного окисления – восстановления называются реакции, в которых окислитель и восстановитель входят в состав одной молекулы (и представлены либо разными элементами, либо одним элементом, но с разными степенями окисления):

2 KClO 3 = KCl + 3O 2

2 CI +5 + 6e – → CI –1 восстановление, окислитель

3 2O –2 – 4е – → окисление, восстановитель

В этой реакции восстановитель (O –2) и окислитель (CI +5) входят в состав одной молекулы и представлены различными элементами.

В реакции термического разложения нитрита аммония меняют свои степени окисления атомы одного и того же химического элемента – азота, входящие в состав одной молекулы:

NH 4 NO 2 = N 2 + 2H 2 O

N –3 – 3e – → N 0 восстановление, окислитель

N +3 + 3e – → N 0 окисление, восстановитель.

Реакции подобного типа часто называют реакциями контрпропорционирования .

Реакции самоокисления – самовосстановления (диспропорционирования) – это реакции, при протекании которых один и тот же элемент с одной и той же степенью окисления сам и повышает, и понижает свою степень окисления.

Например : 0 -1 +1

Cl 2 + H 2 O = HCI + HCIO

CI 0 + 1e – → CI –1 восстановление, окислитель

CI 0 – 1e – → CI +1 окисление, восстановитель.

Реакции диспропорционирования возможны, когда в исходном веществе элемент имеет промежуточную степень окисления.

Свойства простых веществ могут прогнозироваться по положению атомов их элементов в периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Так, все металлы в окислительно-восстановительных реакциях будут являться восстановителями. Катионы металлов могут быть и окислителями. Неметаллы в виде простых веществ могут быть как окислителями, так и восстановителями (исключая фтор и инертные газы).

Окислительная способность неметаллов усиливается в периоде слева направо, а в группе – снизу вверх.

Восстановительные способности, наоборот, уменьшаются слева направо и снизу вверх как для металлов, так и для неметаллов.

Если окислительно-восстановительная реакция металлов происходит в растворе, то для определения восстановительной способности используют ряд стандартных электродных потенциалов (ряд активности металлов). В этом ряду металлы расположены по мере убывания восстановительной способности их атомов и возрастания окислительной способности их катионов (см. табл. 9 приложения ).

Наиболее активные металлы, стоящие в ряду стандартных электродных потенциалов до магния, могут реагировать с водой, вытесняя из нее водород.

Например:

Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2

При взаимодействии металлов с растворами солей следует иметь в виду, что каждый более активный металл (не взаимодействующий с водой) способен вытеснять (восстанавливать) стоящий за ним металл из раствора его соли .

Так, атомы железа могут восстановить катионы меди из раствора сульфата меди (CuSO 4):

Fe + CuSO 4 = Cu + FeSO 4

Fe 0 – 2e – = Fe +2 окисление, восстановитель

Cu +2 + 2e – = Cu 0 восстановление, окислитель.

В этой реакции железо (Fe) расположено в ряду активности до меди (Cu) и является более активным восстановителем.

Реакция, например, серебра с раствором хлорида цинка будет невозможна, так как серебро расположено в ряду стандартных электродных потенциалов правее цинка и является менее активным восстановителем.

Все металлы, которые стоят в ряду активности до водорода, могут вытеснять водород из растворов обычных кислот, то есть восстанавливать его:

Zn + 2HCl = ZnCI 2 + H 2

Zn 0 – 2e – = Zn +2 окисление, восстановитель

2H + + 2e – → восстановление, окислитель.

Металлы, которые стоят в ряду активности после водорода, не будут восстанавливать водород из растворов обычных кислот.

Чтобы определить, может ли быть окислителем или восстановителем сложное вещество, необходимо найти степень окисления элементов, его составляющих. Элементы, находящиеся в высшей степени окисления , могут ее только понижать, принимая электроны. Следовательно, вещества, молекулы которых содержат атомы элементов в высшей степени окисления, будут только окислителями .

Например, HNO 3 , KMnO 4 , H 2 SO 4 в окислительно-восстановитель-ных реакциях будут выполнять функцию только окислителя. Степени окисления азота (N +5), марганца (Mn +7) и серы (S +6) в этих соединениях имеют максимальные значения (совпадают с номером группы данного элемента).

Если элементы в соединениях имеет низшую степень окисления, то они могут ее только повышать, отдавая электроны. При этом такие вещества, содержащие элементы в низшей степени окисления, будут выполнять функцию только восстановителя .

Например, аммиак, сероводород и хлороводород (NH 3 , H 2 S, НCI) будут только восстановителями, так как степени окисления азота (N –3), серы (S –2) и хлора (Cl –1) являются для этих элементов низшими.

Вещества, в состав которых входят элементы, имеющие промежуточные степени окисления, могут быть как окислителями, так и восстановителями , в зависимости от конкретной реакции. Таким образом, они могут проявлять окислительно-восстановительную двойственность.

К таким веществам относятся, например, пероксид водорода (H 2 O 2), водный раствор оксида серы (IV) (сернистая кислота), сульфиты и др. Подобные вещества, в зависимости от условий среды и наличия более сильных окислителей (восстановителей) могут проявлять в одних случаях окислительные свойства, а в других - восстановительные.

Как известно, многие элементы имеют переменную степень окисления, входя в состав различных соединений. Например, сера в соединениях H 2 S, H 2 SO 3 , H 2 SО 4 и сера S в свободном состоянии имеет соответственно степени окисления –2, +4, +6 и 0. Сера относится к элементам р -электронного семейства, ее валентные электроны расположены на последнем s - и р -подуровнях (...3s 3р ). У атома серы со степенью окисления – 2 валентные подуровни полностью укомплектованы. Поэтому, атом серы с минимальной степенью окисления (–2) может только отдавать электроны (окисляться) и быть только восстановителем. Атом серы со степенью окисления +6 потерял все свои валентные электроны и в данном состоянии может только принимать электроны (восстанавливаться). Поэтому атом серы с максимальной степенью окисления (+6) может быть только окислителем.

Атомы серы с промежуточными степенями окисления (0, +4) могут и терять и присоединять электроны, то есть быть как восстановителями, так и окислителями.

Аналогичные рассуждения правомочны при рассмотрении окислительно-восстановительных свойств атомов других элементов.

На характер протекания окислительно-восстановительной реакции влияет концентрация веществ, среда раствора и сила окислителя и восстановителя. Так, концентрированная и разбавленная азотная кислота по-разному реагирует с активными и малоактивными металлами. Глубина восстановления азота (N +5) азотной кислоты (окислителя) будет определяться активностью металла (восстановителя) и концентрацией (разбавлением) кислоты.

4HNO 3(конц.) + Cu = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O,

8HNO 3(разб.) + 3Cu = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O,

10HNO 3(конц.) + 4Мg = 4Mg(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O,

10HNO 3(c. разб.) + 4Мg = 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O.

Существенное влияние на протекание окислительно-восстановительных процессов оказывает реакция среды.

Если в качестве окислителя используют перманганат калия (KMnO 4), то в зависимости от реакции среды раствора, Mn +7 будет восстанавливаться по-разному:

в кислой среде (до Mn +2) продуктом восстановления будет соль, например, MnSO 4 ,

в нейтральной среде (до Mn +4) продуктом восстановления будет MnO 2 или MnO(OH) 2 ,

в щелочной среде (до Mn +6) продуктом восстановления будет манганат, например, К 2 MnO 4 .

Например, при восстановлении раствора перманганата калия сульфитом натрия, в зависимости от реакции среды, будут получаться соответствующие продукты:

кислая среда –

2KMnO 4 + 5Na 2 SO 3 + 3H 2 SO 4 = 5Na 2 SO 4 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 +H 2 O

нейтральная среда –

2KMnO 4 + 3Na 2 SО 3 + H 2 O = 3Na 2 SO 4 + 2MnO 2 + 2KOH

щелочная среда –

2KMnO 4 + Na 2 SO 3 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + Na 2 MnO 4 + K 2 MnO 4 + H 2 O.

Температура системы также влияет на ход окислительно-восстановительной реакции. Так, продукты взаимодействия хлора с раствором щелочи будут различны в зависимости от температурных условий.

При взаимодействии хлора с холодным раствором щелочи реакция идет с образованием хлорида и гипохлорита:

Cl 2 + KOH → KCI + KCIO + H 2 O

CI 0 + 1e – → CI –1 восстановление, окислитель

CI 0 – 1e – → CI +1 окисление, восстановитель.

Если взять горячий концентрированный раствор КОН , то в результате взаимодействия с хлором получим хлорид и хлорат:

0 t ° -1 +5

3CI 2 + 6KOH → 5KCI + KCIO 3 + 3H 2 O

5 │ CI 0 + 1e – → CI –1 восстановление, окислитель

1 │ CI 0 – 5e – → CI +5 окисление, восстановитель.

10.1. Вопросы для самоконтроля по теме

1. Какие реакции называются окислительно-восстановитель-ными?

2. Что такое степень окисления атома? Как она определяется?

3. Чему равна степень окисления атомов в простых веществах?

4. Чему равна сумма степеней окисления всех атомов в молекуле?

5. Какой процесс называется процессом окисления?

6. Какие вещества называются окислителями?

7. Как меняется степень окисления окислителя в окислительно-восстановительных реакциях?

8. Приведите примеры веществ, являющихся в окислительно-восстановительных реакциях только окислителями.

9. Какой процесс называется процессом восстановления?

10. Дайте определение понятию «восстановитель».

11. Как меняется степень окисления восстановителя в окислительно-восстановительных реакциях?

12. Какие вещества могут быть только восстановителями?

13. Какой элемент является окислителем в реакции взаимодействия разбавленной серной кислоты с металлами?

14. Какой элемент является окислителем при взаимодействии концентрированной серной кислоты с металлами?

15. Какую функцию выполняет азотная кислота в окислительно-восстановительных реакциях?

16. Какие соединения могут образоваться в результате восстановления азотной кислоты в реакциях с металлами?

17. Какой элемент является окислителем в концентрированной, разбавленной и очень разбавленной азотной кислоте?

18. Какую роль в окислительно-восстановительных реакциях может выполнять пероксид водорода?

19. Как классифицируются все окислительно-восстановительные реакции?

10.2. Тесты для самоконтроля знаний теории по теме «Окислительно-восстановительные реакции»

Вариант № 1

1) CuSO 4 + Zn = ZnSO 4 + Cu,

2) CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2 ,

3) SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 ,

4) FeCl 3 + 3NaOH = Fe(OH) 3 + 3NaCl,

5) NaHCO 3 + NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O.

2. Руководствуясь строением атомов, определите, под каким номером указана формула иона, который может быть только окислителем:

1) Mn
, 2) NO 3– , 3) Br – , 4) S 2– , 5) NO 2– ?

3. Под каким номером приведена формула вещества, являющегося наиболее сильным восстановителем, из числа приведенных ниже:

1) NO 3– , 2) Сu, 3) Fe, 4) Ca, 5) S?

4. Под каким номером указано количество вещества KMnO 4 , в молях, которое взаимодействует с 10 моль Na 2 SO 3 в реакции, представленной следующей схемой:

KMnO 4 + Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 → MnSO 4 + Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O?

1) 4, 2) 2, 3) 5, 4) 3, 5) 1.

5. Под каким номером приведена реакция диспропорционирования (самоокисления – самовосстановления)?

1) 2H 2 S + H 2 SO 3 = 3S + 3H 2 O,

2) 4KClO 3 = KCl + 3KClO 4 ,

3) 2F 2 + 2H 2 O = 4HF + O 2 .

4) 2Au 2 O 3 = 4Au + 3O 2 ,

5) 2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 .

Вариант № 2

1. Под каким номером приведено уравнение окислительно-восстановительной реакции?

1) 4KClO 3 = KCl + 3KClO 4 ,

2) CaCO 3 = CaO + CO 2 ,

3) CO 2 + Na 2 O = Na 2 CO 3 ,

4) CuOHCl + HCl = CuCl 2 + H 2 O,

5) Pb(NO 3) 2 + Na 2 SO 4 = PbSO 4 + 2NaNO 3 .

2. Под каким номером приведена формула вещества, которое может быть только восстановителем:

1) SO 2 , 2) NaClO, 3) KI, 4) NaNO 2 , 5) Na 2 SO 3 ?

3. Под каким номером приведена формула вещества, являющегося наиболее сильным окислителем, из числа приведенных:

1) I 2 , 2) S, 3) F 2 , 4) O 2 , 5) Br 2 ?

4. Под каким номером приведен объем водорода в литрах при нормальных условиях, который можно получить из 9 г Al в результате следующей окислительно-восстановительной реакции:

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2

1) 67,2, 2) 44,8, 3) 33,6, 4) 22,4, 5) 11,2?

5. Под каким номером приведена схема окислительно-восстано-вительной реакции, которая протекает при рН > 7?

1) I 2 + H 2 O → HI + HIO,

2) FeSO 4 + HIO 3 + … → I 2 + Fe(SO 4) 3 + …,

3) KMnO 4 + NaNO 2 + … → MnSO 4 + …,

4) KMnO 4 + NaNO 2 + … → K 2 MnO 4 + …,

5) CrCl 3 + KMnO 4 + … → K 2 Cr 2 O 7 + MnO(OH) 2 + … .

Вариант № 3

1. Под каким номером приведено уравнение окислительно-восстановительной реакции?

1) H 2 SO 4 + Mg → MgSO 4 + H 2 ,

2) CuSO 4 + 2NaOH →Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 ,

3) SO 3 + K 2 O → K 2 SO 4 ,

4) CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3 ,

5) H 2 SO 4 + 2KOH → K 2 SO 4 + 2H 2 O.

2. Руководствуясь строением атома, определите, под каким номером приведена формула иона, который может быть восстановителем:

1) Ag + , 2) A l3+ , 3) C l7+ , 4) Sn 2+ , 5) Zn 2+ ?

3. Под каким номером приведен процесс восстановления?

1) NO 2– → NO 3– , 2) S 2– → S 0 , 3) Mn 2+ → MnO 2 ,

4) 2I – → I 2 , 5)
→ 2Cl – .

4. Под каким номером приведена масса прореагировавшего железа, если в результате реакции, представленной следующей схемой:

Fe + HNO 3 → Fe(NO 3) 3 + NO + H 2 O

образовалось 11,2 л NO (н.у.)?

1) 2,8, 2) 7, 3) 14, 4) 56, 5) 28.

5. Под каким номером приведена схема реакции самоокисления-самовосстановления (дисмутации)?

1) HI + H 2 SO 4 → I 2 + H 2 S + H 2 O,

2) FeCl 2 + SnCl 4 → FeCl 3 + SnCl 2 ,

3) HNO 2 → NO + NO 2 + H 2 O,

4) KClO 3 → KCl + O 2 ,

5) Hg(NO 3) 2 → HgO + NO 2 + O 2 .

Ответы на задания тестов см. на стр.

10.3. Вопросы и упражнения для самостоятельной

работы по изучению темы.

1. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены схемы окислительно-восстановительных реакций:

1) MgCO 3 + HCl  MgCl 2 + CO 2 + H 2 O,

2) FeO + P  Fe + P 2 O 5 ,

4) H 2 O 2  H3O + O 2 , 8) KOH + CO 2  KHCO 3 .

2. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены окислительно-восстановительные процессы:

1) электролиз раствора хлорида натрия,

2) обжиг пирита,

3) гидролиз раствора карбоната натрия,

4) гашение извести.

3. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены названия групп веществ, характеризующихся возрастанием окислительных свойств:

1) хлор, бром, фтор,

2) углерод, азот кислород,

3) водород, сера, кислород,

4) бром, фтор, хлор.

4. Какое из веществ – хлор, сера, алюминий, кислород – является более сильным восстановителем? В ответе укажите значение молярной массы выбранного соединения.

5. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены только окислители:

1) K 2 MnO 4 , 2) KMnO 4 , 4) MnO 3 , 8) MnO 2 ,

16) K 2 Cr 2 O 7 , 32) K 2 SO 3 .

6. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены формулы веществ, обладающих окислительно-восстановительной двойственностью:

1) KI, 2) H 2 O 2 , 4) Al, 8) SO 2 , 16) K 2 Cr 2 O 7 , 32) H 2 .

7. Какое из соединений – оксид железа (III), оксид хрома (III), оксид серы (IV), оксид азота (II), оксид азота (V) – может быть только окислителем? В ответе укажите значение молярной массы выбранного соединения.

8. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены формулы веществ, которые имеют степень окисления кислорода – 2:

1) H 2 O, Na 2 O, Cl 2 O, 2) HPO 3 , Fe 2 O 3 , SO 3 ,

4) OF 2 , Ba(OH) 2 , Al 2 O 3 , 8) BaO 2 , Fe 3 O 4 , SiO 2 .

9. Какое из указанных соединений может быть только окислителем: нитрит натрия, сернистая кислота, сероводород, азотная кислота ? В ответе укажите значение молярной массу выбранного соединения.

10. Какое из приведенных соединений азота – NH 3 ; HNO 3 ; HNO 2 ; NO 2 – может быть только окислителем? В ответе запишите значение относительной молекулярной массы выбранного соединения.

11. Под каким номером, среди перечисленных ниже названий веществ, указан наиболее сильный окислитель?

1) концентрированная азотная кислота,

2) кислород,

3) электрический ток на аноде при электролизе,

12. Какое из приведенных соединений азота – HNO 3 ; NH 3 ; HNO 2 ; NO – может быть только восстановителем? В ответе запишите значение молярной массы выбранного соединения.

13. Какое из соединений – Na 2 S; K 2 Cr 2 O 7 ; KMnO 4 ; NaNO 2 ; KClO 4 – может быть и окислителем и восстановителем, в зависимости от условий протекания реакции? В ответе запишите значение молярной массы выбранного соединения.

14. Укажите номер или сумму условных номеров, где указаны ионы, которые могут быть восстановителями:

1) (MnO 4) 2– , 2) (CrO 4) –2 , 4) Fe +2 , 8) Sn +4 , 16) (ClO 4) – .

15. Укажите номер или сумму условных номеров, под которым расположены только окислители:

1) K 2 MnO 4 , 2) HNO 3 , 4) MnO 3 , 8) MnO 2 , 16) K 2 CrO 4 , 32) H 2 O 2 .

16. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены только названия веществ, между которыми не возможно протекание окислительно-восстановительных реакций:

1) углерод и серная кислота,

2) серная кислота и сульфат натрия,

4) сероводород и иодоводород,

8) оксид серы (IV) и сероводород.

17. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены процессы окисления:

1) S +6  S –2 , 2) Mn +2  Mn +7 , 4) S –2  S +4 ,

8) Mn +6  Mn +4 , 16) О 2  2О –2 , 32) S +4  S +6 .

18. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены процессы восстановления:

1) 2I –1  I 2 , 2) 2N +3  N 2 , 4) S –2  S +4 ,

8) Mn +6  Mn +2 , 16) Fe +3  Fe 0 , 32) S 0  S +6 .

19. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены процессы восстановления:

1) С 0  CО 2 , 2) Fe +2  Fe +3 ,

4) (SO 3) 2–  (SO 4) 2– , 8) MnO 2  Mn +2 .

20. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены процессы восстановления:

1) Mn +2  MnO 2 , 2) (IO 3) –  (IO 4) – ,

4) (NO 2) –  (NO 3) – , 8) MnO 2  Mn +2 .

21. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены ионы, являющиеся восстановителями.

1) Ca +2 , 2) Al +3 , 4) K + , 8) S –2 , 16) Zn +2 , 32) (SO 3) 2– .

22. Под каким номером приведена формула вещества, при взаимодействии с которым водород выполняет роль окислителя?

1) O 2 , 2) Na, 3) S, 4) FeO.

23. Под каким номером приведено уравнение реакции, в которой проявляются восстановительные свойства хлорид-иона?

1) MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 О,

2) CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O,

3) Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 ,

4) AgNO 3 + HCl = AgCl + HNO 3 .

24. При взаимодействии с каким из указанных веществ – O 2 , NaOH, H 2 S – оксид серы (IV) проявляет свойства окислителя? Напишите уравнение соответствующей реакции и в ответе укажите сумму коэффициентов у исходных веществ.

25. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены схемы реакций диспропорционирования:

1) NH 4 NO 3  N 2 O + H 2 O, 2) NH 4 NO 2  N 2 + H 2 O,

4) KClO 3  KClO 4 + KCl, 8) KClO 3  KCl + O 2 .

26. Составьте схему электронного баланса и укажите, какое количество вещества перманганата калия участвует в реакции c десятью моль оксида серы (IV). Реакция протекает по схеме:

KMnO 4 + SO 2  MnSO 4 + K 2 SO 4 + SO 3 .

27. Составьте схему электронного баланса и укажите, какое количество вещества сульфида калия взаимодействует с шестью моль перманганата калия в реакции:

K 2 S + KMnO 4 + H 2 O  MnO 2 + S + KOH.

28. Составьте схему электронного баланса и укажите, какое количество вещества перманганата калия взаимодействует с десятью молями сульфата железа (II) в реакции:

KMnO 4 + FeSO 4 + H 2 SO 4  MnSO 4 + Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + H 2 O.

29. Составьте схему электронного баланса и укажите, какое количество вещества хромита калия (KCrO 2) взаимодействует с шестью моль брома в реакции:

KCrO 2 + Br 2 + KOH  K 2 CrO 4 + KBr + H 2 O.

30. Составьте схему электронного баланса и укажите, какое количество вещества оксида марганца (IV) взаимодействует с шестью моль оксида свинца (IV) в реакции:

MnO 2 + PbO 2 + HNO 3  HMnO 4 + Pb(NO 3) 2 + H 2 O.

31. Составьте уравнение реакции:

KMnO 4 + NaI + H 2 SO4  I 2 + K 2 SO 4 + MnSO 4 + Na 2 SO 4 + H 2 O.

32. Составьте уравнение реакции:

KMnO 4 + NaNO 2 + H 2 O  MnO 2 + NaNO 3 + KOH.

В ответе укажите сумму стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции.

33. Составьте уравнение реакции:

K 2 Cr 2 O 7 + HCl конц.  KCl + CrCl 3 + Cl 2 + H 2 O.

В ответе укажите сумму стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции.

34. Составьте схему электронного баланса и укажите, какое количество вещества нитрита натрия (NaNO 2) взаимодействует с четырьмя моль перманганата калия в реакции:

KMnO 4 + NaNO 2 + H 2 SO 4  MnSO 4 + NaNO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O.

35. Составьте схему электронного баланса и укажите, какое количество вещества сероводорода взаимодействуют с шестью моль перманганата калия в реакции:

KMnO 4 + H 2 S + H 2 SO 4  S + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O.

36. Какое количество вещества железа в молях окислится кислородом объемом 33,6 л (н.у.) в реакции, протекающей по нижеприведенной схеме?

Fe + H 2 O + O 2  Fe(OH) 3 .

37. Какой из приведенных металлов – Zn, Rb, Ag, Fe, Mg – не растворяется в разбавленной серной кислоте? В ответе укажите значение относительной атомной массы этого металла.

38. Какой из приведенных металлов – Zn, Rb, Ag, Fe, Mg – не растворяется в концентрированной серной кислоте? В ответе укажите порядковый номер элемента в периодической системе Д.И. Менделеева.

39. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены металлы, пассивирующиеся в концентрированных растворах кислот-окислителей.

1) Zn, 2) Cu, 4) Au, 8) Fe, 16) Mg, 32) Cr.

40. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены химические знаки металлов, не вытесняющих водород из разбавленного раствора серной кислоты, но вытесняющих ртуть из растворов солей Hg 2+ :

1) Fe, 2) Zn, 4) Au, 8) Ag, 16) Cu.

41. Под каким номером указаны химические знаки металлов, каждый из которых не реагируют с азотной кислотой?

1) Zn, Ag; 2) Pt, Au; 3) Cu, Zn; 4) Ag, Hg.

42. Под каким номером указан способ получения хлора в промышленности?

1) электролизом раствора хлорида натрия;

2) действием оксида марганца (1V) на соляную кислоту;

3) термическим разложением природных соединений хлора;

4) действием фтора на хлориды.

43. Под каким номером расположена химическая формула газа, преимущественно выделяющегося при действии концентрированного раствора азотной кислоты на медь?

1) N 2 , 2) NO 2 , 3) NO, 4) H 2 .

44. Под каким номером указаны формулы продуктов реакции горения сероводорода на воздухе при недостатке кислорода?

1) SO 2 + H 2 O, 2) S + H 2 O,

3) SO 3 + H 2 O, 4) SO 2 + H 2 .

Укажите номер правильного ответа.

45. Составьте уравнение реакции взаимодействия концентрированной серной кислоты с медью. В ответе укажите сумму коэффициентов в уравнении реакции.

10.4. Ответы на задания тестов для самоконтроля

знания теории по теме.

«Окислительно-восстановительные реакции»

Вариант № 1		Вариант № 2		Вариант № 3
5окислительноДокумент Повышается 4) степень окисления железа понижается Окислительно -восстановительная реакция соединения протекает между: 1) хлороводородом и... бихромат калия K2Cr2O7 может выполнять в окислительно -восстановительных реакциях функцию: 1) как окислителя, так... «Составление уравнений реакций в молекулярной и ионной формах. Расчетные задачи на вычисление массовой доли вещества в растворе». Цель Документ ... окислительно -восстановительных реакциях , отработка практического навыка в составлении уравнений окислительно -восстановительных реакций методом электронного баланса. Теория. Окислительно -восстановительными называются реакции ...