Окислительно-восстановительные реакции на примере перекиси водорода. Подготовка к ЕГЭ.
материал для подготовки к егэ (гиа) по химии (11 класс) на тему

Окислительно-восстановительные реакции на примере перекиси водорода. Подготовка к ЕГЭ.

Выполнила: Власова Елена Валерьевна

МБОУСОШ№5 , п.г.т. Сафоново

2016 год

Теория и короткие научно-исследовательские работы с использованием перекиси водорода. Для опытов отобраны реакции, имеющие важное значение  в химии,  экологии, которые можно проводить для подготовки  обучающихся к итоговой аттестации.  Работать желательно малыми группами (по 2-3 человека). Это уменьшает время эксперимента, позволяет избежать ошибок и, самое главное, позволяет ученикам участвовать  в научном общении, что развивает научную речь.

Краткая теория:

1. Окислительно-восстановительные свойства пероксида водорода

        Пероксид водорода  – важнейший окислитель, который используется в быту, в технологии, при очистке воды от органических загрязнений. Пероксид водорода – экологически чистый окислитель, т. к. продукты его разложения – кислород и вода – не загрязняют окружающую среду. Известна роль пероксида водорода и пероксидных органических  соединений в процессах биологического окисления-восстановления.

         3 – 6 %-е растворы пероксида водорода для бытовых и учебных целей готовят обычно из 30 %-го раствора разбавлением водой. Пероксид водорода при хранении разлагается с выделением кислорода (нельзя хранить в плотно закрытых сосудах!). Чем меньше концентрация пероксида водорода, тем он устойчивее. Для замедления разложения пользуются добавками фосфорной, салициловой кислот и других веществ. Особенно сильно действуют на пероксид водорода соли железа, меди, марганца и фермент каталаза.

         3 %-й раствор пероксида водорода в медицине используют для промывания рта и полоскания горла при стоматите и ангине.

          30 %-й раствор пероксида водорода называют пергидролем. Пергидроль не взрывоопасен. Попадая на кожу, пергидроль вызывает ожоги, жжение, зуд и образование пузырей, кожа при этом белеет. Обожженное место следует быстро промыть водой. Пергидроль в медицине используют для лечения гнойных ран и для обработки десен при стоматите. В косметологии его используют для удаления пигментных пятен на коже лица. Пятна на одежде от пероксида водорода удалить невозможно.  Пероксид водорода в текстильной отрасли промышленности используют для отбеливания шерсти и шелка, а также мехов.

           Производство концентрированных (90 – 98%) растворов пероксида водорода постоянно растет. Хранят такие растворы в алюминиевых сосудах  с добавкой пирофосфата натрия . Концентрированные растворы могут разлагаться со взрывом. Концентрированный раствор пероксида водорода на оксидном катализаторе при 700  распадается на пары воды и кислород, который служит окислителем для топлива в реактивных двигателях.

Перкосид водорода может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

Роль окислителя для пероксида водорода более характерна:

 + 2 + 2e = 2O

Например, в реакции:

2KI +  +  =  +  + 2

        2.Пероксид водорода как восстановитель:

1. В кислотной среде:

 – 2e =  + 2

2. В основной (щелочной) среде:

 + 2 – 2e =  + 2

       Примеры реакций:

1. В кислотной среде:

2 + 5 + 3 =  +  +  + 8

2. В основной среде:

2 +  + 2KOH = 2 +  +

Или

+  +  = 2 +  +

Окислительные свойства пероксида водорода проявляются более сильно в кислотной среде, а восстановительные – в щелочной.

Эксперимент

1а.      Разложение пероксида водорода.

Налейте в пробирку 2 -3 мл раствора пероксида водорода и нагрейте раствор на водяной бане. Должно начаться выделение газа (какого?). Докажите экспериментально, что это именно тот газ, который вы ожидали получить.

В другую пробирку с раствором пероксида водорода бросьте крупинку диоксида марганца. Докажите, что выделяется тот же газ.

Напишите уравнение разложения пероксида водорода и отдельно уравнения приема и отдачи электронов. К какому типу относится эта окислительно-восстановительная реакция?

Рассчитайте ЭДС реакции, если:

Какая из этих двух реакций обладает большей способностью отдавать электроны и ее следует переписать в противоположном направлении? Из значения ЭДС реакции рассчитайте  реакции и константу равновесия.

Сравните результаты с  и константой равновесия, полученными из термодинамических данных:

Результаты ваших расчетов совпали? Если имеется некоторое расхождение в результатах, попытайтесь найти причины.

1б.   Обнаружение пероксида водорода.

К разбавленному и подкисленному серной кислотой раствору (2-3 мл) йодида калия добавьте несколько капель раствора пероксида водорода. Раствор окрасился в желто-бурый цвет. При добавлении в него несколько капель раствора крахмала цвет смеси  мгновенно становится синим. Напишите уравнение реакции (образующиеся вещества вы знаете!).

Рассчитайте ЭДС реакции, чтобы убедится, что реакция возможна (выберите нужную вам реакцию):

          1в.     Черный сульфид свинца и пероксид водорода.

Старые мастера писали свои картины красками, приготовленными на основе свинцовых белил, в состав которых входил белый основный карбонат

2 . С течением времени свинцовые белила чернеют, а краски на их основе изменяют свою окраску из-за действия сероводорода, при этом образуется черный сульфид свинца PbS. Если картину осторожно потереть разбавленным раствором пероксида водорода, сульфид свинца переходит в белый сульфат свинца  и картине почти полностью возвращается ее первоначальный вид.

В пробирку налейте 1-2 мл 0.1 М раствора нитрата свинца  или ацетата свинца  (продается в аптеке как свинцовая примочка). Прилейте немного раствора сероводорода или сульфида натрия, Слейте раствор с образовавшегося черного осадка и подействуйте на него раствором пероксида водорода. Напишите уравнения реакций

Все соединения свинца ядовиты!

1г.   Приготовление раствора пероксида водорода из гидроперита.

Если вам не удалось достать раствор пероксида водорода, то для лабораторных работ можно пользоваться гидроперитом, таблетки которго можно купить в аптеке.

Гидроперит представляет собой комплексное соединение пероксида водорода с карбамидом (мочевиной)  . При растворении в воде получается раствор пероксида водорода и карбамида   . Раствор карбамида используют вместо раствора пероксида водорода как антисептическое средство и при покраске волос. Для полоскания рта и горла растворяют 1 таблетку в стакане воды (0.25 %-й раствор пероксида водорода). Одна таблетка гидроперита весит 1.5 г. и соответствует 15 мл. (1 столовой ложке) 3% -го раствора пероксида водорода.

Рассчитайте, сколько таблеток гидроперита следует растворить в 100 мл  воды, чтобы получить приблизительно 1%-й раствор пероксида водорода. Какой объем кислорода (н.у.) можно получить из одной таблетки гидроперита?

Опытным путем определите, сколько миллилитров кислорода можно получить из одной таблетки гидроперита. Предложите конструкцию прибора и соберите его. Объем выделившегося кислорода приведите к нормальным условиям. Для получения более точных результатов расчета вы можете учесть  добавление пара воды над раствором, которое при комнатной температуре (20  ) приблизительно равно 2300 Па