Влияние среды на окислительные свойства перманганата калия


Опыт 5. Влияние среды на окислительные свойства перманганата калия — МегаЛекции

Перманганат-ион MnO4- является сильным окислителем. В зависимости от среды восстановление перманганат-иона происходит по-разному.

а) Восстановление MnO4- в кислой среде. В пробирку поместить 3 - 4 капли перманганата калия, добавить 5 - 10 капель раствора H2SO4, а затем внести один микрошпатель кристаллического сульфита натрия. Что наблюдается при этом?

Написать уравнение реакции самостоятельно, учитывая, что продуктами являются сульфат марганца(II), сульфат натрия, сульфат калия и вода. Подобрать в ней коэффициенты методом полуреакций.

б) Восстановление MnO4- в нейтральной среде. Опыт проводится аналогично описанному в пункте 5а, только вместо серной кислоты в пробирку прибавить воду (5 - 8 капель), а затем один микрошпатель сульфита натрия. Образуется коричневый осадок диоксида марганца, а Na2SO3, окисляется до Na2SO4. Написать уравнение реакции подобрать коэффициенты методом полуреакций.

в) Окислительные свойства MnO4- в сильно щелочной среде. Порядок про-ведения опыта аналогичен описанному в опыте 5а: к раствору перманганата калия добавить 5 - 10 капель концентрированной щелочи KOH, затем всыпать 1 микрошпатель кристаллического сульфита натрия. Схема реакции:

 

KMnO4 + Na2SO3 + KOH → K2MnO4 + Na2SO4 + H2O

 

Подобрать стехиометрические коэффициенты самостоятельно.

Примечание: Если добавляется щелочь NaOH, то в качестве продуктов образуются одновременно манганат натрия и манганат калия.

В отчете описать опыт, отметить окраску манганата калия, привести уравнение реакции и подобрать в нём коэффициенты методом полуреакций.

г) Окислительные свойства перманганата калия в слабощелочной среде. При использовании в качестве среды разбавленного раствора щелочи и последующем действии сульфита натрия реакция протекает по схеме, описанной в опыте 5б. Только в самый первый момент может наблюдаться зеленое окрашивание раствора вследствие образования манганата калия (как в опыте 5в):

 

KMnO4 + Na2SO3 + NaOH(разб) → K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O



 

Но вскоре цвет раствора начинает меняться, т. к. образующийся манганат-ион в нейтральной и слабощелочной средах является нестабильным:

 

K2MnO4 + H2O → MnO2 + KMnO4 + KOH,

 

так что конечным продуктом восстановления перманганат-иона в нейтральных и слабощелочных растворах является оксид марганца(IV).

 

Вопросы и задания

1. Какие реакции называются окислительно-восстановительными?

2. В чем заключается сущность окисления и восстановления?

3. Какие вещества называются окислителями и какие – восстановителями?

4. Какие из следующих реакций являются окислительно-восстановительными:

HCl + KOH = KCl + H2O

Zn + S = ZnS

CaO + CO2 = CaCO3

MnO2 + 4 HCl = MnCl2 + 2 H2O + Cl2.

5. Как изменяются при движении слева направо окислительные и восстановительные свойства элементов, находящихся в одном и том же малом периоде периодической системы?

6. Сравнить между собой окислительные и восстановительные свойства атомов элементов одной и той же группы.

7. Записать против каждой стрелки соответствующий продукт (по опытам 5а,б,в,г) с указанием его окраски. В какой среде перманганат-ион восстанавливается максимально, а в какой – минимально?

Темы рефератов

  1. Окислительно-восстановительные процессы. Электролиз. Гальванические элементы.

 


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Опыт 3. Влияние рН среды на окислительные свойства перманганата калия.

Лабораторная работа №5

Окислительно-восстановительные реакции

Экспериментальная часть

Оборудование и реактивы:химическая посуда, гранулы цинка,дистиллированная вода, 1 н раствор серной кислоты, хлорид бария, сульфат железа (II), роданид калия, перманганат калия, гидроксид калия.

Опыт 1. Определение типа реакции.

H2SO4+BaCl2BaSO4+2HCl

Тип реакции: реакция обмена.

4Zn+5H2SO4 4ZnSO4+H2S+4H2O

Тип реакции: окислительно-восстановительная.

5H21+S6+O2-+4Zn0 4Zn2+S6+O42+H21+S2-+4H21+O2-

Опыт 2. Определение окислительно-восстановительных свойств сложных ионов

FeSO4+HNO3+H2SO4+KSCN (Fe2(SO4)3+NO+H2O)

FeSO4+H2SO4+KSCN

Опыт 3. Влияние рН среды на окислительные свойства перманганата калия.

2KMnO4+3H2SO4+5Na2SO3 5NaSO4+2MnSO4+K2SO4+3H2O

2KMnO4+H2O+3NaSO3 2MnO2+2KOH+3Na2SO4

2KMnO4+2KOH+NaSO3 2K2MnO4+ Na2SO4 + H2O

Контрольные вопросы

1.Определите степень окисления серы в соединениях: H2S,Na2S2O3,H2SO3,H2SO4

H21+S 2-,Na21+S22+O32-,H21+S4+ O32-,H21+S6+ O42-

2. Закончите уравнение реакций, запишите их в молекулярной форме и расставьте коэффициенты:

А) 3BiO3-+2Cr3++4H+ 3Bi3++Cr2O2-7+2H2O

Б) H2S +4Cl2+4H2O H2SO4+8HCl

В) H2S+H2SO4 S+SO2+2H2O

3. Уравняйте реакции методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель:

А) Fe2S3+4HCl 2FeCl2+2H2+3S

Б)10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4 5Fe2(SO4)3+2MnSO4+K2SO4+8H2O

Fe2+ -1e = Fe3+ восстановитель

Mn7++5e = Mn2+ окислитель

В)2Fe(OH)3+10KOH+3Br2 2K2FeO4+6KBr+8H2O

Fe3+ -3e -> Fe6+восстановитель

Br2(0) +2e -> 2Br(-) окислитель

4. Какие свойства проявляют соединения двух и трехвалентного железа в этих окислительно-восстановительных реакциях?

5. Железная пластинка погруженная в раствор сульфаты меди. После окончания реакции масса пластинки увеличилась на 2 г. Рассчитайте массу выделившейся из раствора меди.


6. Какую массу сульфата железа (II) можно окислить в кислой среде с помощью 20 мл 0,1 н раствора перманганата калия.

Уравнения полуреакций окисления-восстановления:

Восстановитель -5│Fe2+-ēFe3+│процесс окисления

Окислитель -1│MnO4-+8H++5ē Mn2++4H2O │процес востановления

Из чего следует, что fЭ(FeSO4) = 1/1, a fЭ(KMnO4) = 1/5 молей.

Тогда:

МЭ(FeSO4) = M(FeSO4)/1 = 151,911/1 = 151,911г/моль.
МЭ(KMnO4) = M(KMnO4)/5 = 158,036/5 = 31,6072г/моль.

Находим количество молей, содержащихся в 20мл 01н раствора KMnO4:

1000 : 0,1 = 20 : х; х = (20 . 1)/1000 = 0,002 моля.

Согласно закону эквивалентов вещества взаимодействуют друг с другом в эквивалентных количествах.
Теперь рассчитаем массу сульфата железа (II), которую можно окислить перманганатом калия:

m(FeSO4) = MЭ(FeSO4) . n(FeSO4) = 151,911 .0,002 = 0,304г.

Ответ: 0,304г.


 

7. Какую массу сероводорода можно окислить до свободной среды одним граммом йода?

H2S + I2 = 2HI + S
v(I2) = m(I2)/M(I2) = 1/254 (моль)
Согласно составленному уравнению:
1 моль I2 - 1 моль H2S, значит, при 100% выходе продукта,
v(I2) = v(H2S) = 1/254 (моль) , m(H2S) = v(H2S)*M(H2S) = (1/254)*34 = 0,134 (г)

Ответ: 0,134 (г)

 

 

 

Перманганат калия - Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Перманганат калия - неорганическое химическое соединение. Его химическая формула - KMnO 4 . Он содержит ионы калия и перманганата. Марганец находится в степени окисления +7. Он также известен как перманганат калия и кристаллов Конди . Перманганат калия - сильный окислитель, что означает, что он имеет тенденцию забирать электроны у других химических веществ.Он растворяется в воде с образованием пурпурных растворов. Если он испаряется, он образует пурпурно-черные блестящие кристаллы. [2] Имеет сладкий вкус и не имеет запаха. [1]

В 1659 году немецкий химик Иоганн Рудольф Глаубер расплавил смесь минерального пиролюзита и карбоната калия, чтобы получить материал, из которого при растворении в воде образуется зеленый раствор (манганат калия). Он медленно менял цвет на фиолетовый ( перманганат калия ), а затем, наконец, на красный.Этот отчет является первым описанием производства перманганата калия.

Менее 200 лет спустя лондонец по имени Генри Боллманн Конди был химиком. Он интересовался дезинфицирующими средствами и делал такие вещи, как озонированная вода . Он обнаружил, что когда он расплавил пиролюзит с гидроксидом натрия и растворил его в воде, получился раствор, обладающий хорошими дезинфицирующими свойствами. Он запатентовал это решение и продал его как Condy's Fluid . Проблема заключалась в том, что решение было не очень стабильным.Это было исправлено с помощью гидроксида калия, а не гидроксида натрия. Это дало более стабильный материал. Его также можно было высушить до такого же хорошего порошка перманганата калия. Этот порошок назывался Condy’s Crystals или Condy’s Powder . Перманганат калия было легко сделать, поэтому Конди пытался помешать другим людям производить и продавать его самим.

Ранние фотографы использовали его в порошковой вспышке.

Применение в химической промышленности [изменить | изменить источник]

Перманганат калия используется как окислитель. [3] Он также используется в дезинфицирующих средствах и дезодорантах. Его можно использовать для производства различных химикатов. При очистке сточных вод он используется для избавления от сероводорода, вонючего токсичного газа. В аналитической химии иногда используется точная концентрация KMnO 4 , чтобы увидеть, сколько определенного восстановителя присутствует при титровании. Похожим образом он используется как реагент для древесной массы. При смешивании перманганата калия и формальдегида образуется слабый слезоточивый газ.

В качестве окислителя в органическом синтезе [изменить | изменить источник]

Разбавленные растворы KMnO 4 превращают алкены в диолы (гликоли). Это поведение также используется в качестве качественного теста на наличие двойных или тройных связей в молекуле, поскольку реакция делает раствор перманганата бесцветным. Иногда его называют реактивом Байера.

Концентрированные растворы окисляют метильную группу ароматического кольца, например толуол в бензойную кислоту.

KMnO 4 окисляет гидрохлорид псевдоэфедрина с образованием меткатинона, препарата Списка I.Следовательно, DEA ограничило его использование и продажу, классифицировав его как прекурсор, контролируемый Списком I. Перманганат калия включен в список прекурсоров Таблицы I в соответствии с Конвенцией ООН о борьбе с незаконным оборотом наркотических средств и психотропных веществ. [2]

Кислоты и перманганат калия [изменить | изменить источник]

Концентрированная серная кислота реагирует с перманганатом калия с образованием оксида марганца (VII), который может быть взрывоопасным. [4] [5] [6] .В этой реакции также образуется озон. Озон может воспламенить бумагу, пропитанную спиртом. Эта реакция очень опасна.

6 KMnO 4 + 9 H 2 SO 4 → 6 MnSO 4 + 3 K 2 SO 4 + 9 H 2 O + 5 O 3

Концентрированный HCl образует хлор.

2 KMnO 4 + 16 HCl → 2 MnCl 2 + 2 KCl + 8 H 2 O + 5 Cl 2

Mn-содержащие продукты окислительно-восстановительных реакций зависят от pH.Кислые растворы перманганата восстанавливаются до бледно-розового иона Mn 2+ , как в хлориде марганца (II). В нейтральном растворе перманганат восстанавливается до коричневого оксида марганца (IV), где Mn находится в степени окисления +4. Оксид марганца (IV) - это вещество, которое окрашивает кожу при нанесении на нее перманганата калия. Перманганат калия самопроизвольно восстанавливается в щелочном растворе до манганата калия зеленого цвета, где марганец находится в степени окисления +6.

Биомедицинское использование [изменить | изменить источник]

  • Разбавленные растворы используются для лечения язвы (язвы) (0.25%), дезинфицирующее средство для рук (около 1%) и средство для лечения мягкого дерматита помфоликс или грибковых инфекций рук или ног.
  • Разбавленный раствор подкисленного перманганата калия используется в гистологии для отбеливания меланина, который затемняет детали тканей.
  • Перманганат калия можно использовать для дифференциации амилоидного АК от других типов амилоида, патологически откладывающихся в тканях организма. Инкубация фиксированной ткани с перманганатом калия предотвратит окрашивание амилоида АК конго красным, тогда как другие типы амилоида не затронуты. [7] [8]

Разное использование [изменить | изменить источник]

Растворенный перманганат калия
  • Растворы KMnO 4 использовались вместе с 80% перекисью водорода для приведения в движение ракеты. В этом случае он получил название Z-Stoff. Этот порох до сих пор используется в торпедах.
  • Разбавленный (10 мг / л) перманганат калия можно использовать для удаления улиток с растений перед помещением их в пресноводный аквариум.
  • Высококачественный перманганат калия можно найти в магазинах товаров для бассейнов и используется в сельской местности для удаления железа и сероводорода (запах тухлых яиц) из колодезной воды.
  • KMnO 4 часто входит в наборы для выживания вместе с глицерином или таблеткой глюкозы для разведения огня. Таблетку глюкозы можно измельчить, смешать с перманганатом калия, и она загорится, если потереть. Его также можно смешать с антифризом из автомобиля, чтобы развести огонь. Это может быть опасно и должно выполняться осторожно, макнув немного бумаги в антифриз, а затем добавив небольшое количество перманганата калия. Он также может стерилизовать воду и раны, поэтому его можно использовать в комплекте для выживания.
  • KMnO 4 применяется для лечения некоторых паразитарных болезней рыб, для очистки питьевой воды, а также в качестве антидота при отравлении фосфором. В Африке его использовали в качестве дезинфицирующего средства для овощей, таких как салат.

Твердый перманганат калия является сильным окислителем, поэтому его следует хранить отдельно от восстановителей. Для некоторых реакций требуется немного воды. Например, перманганат калия и сахарная пудра воспламенится (но не взорвутся) через несколько секунд после добавления капли воды. Райт-младший, Калкинс Э., Хамфри Р.Л. Лабораторное исследование . 1977 мар; 36 (3): 274-81. PMID 839739 ,

Формула перманганата калия - Перманганат калия. Использование, свойства, структура и формула

Формула и структура: Химическая формула перманганата калия - KMnO 4 , а его молярная масса - 158,034 г / моль. Это ионное соединение, состоящее из катиона калия (K + ) и перманганат-аниона (MnO 4 - ), в котором атом марганца присоединен к четырем атомам кислорода посредством трех двойных связей и одной одинарной связи. Марганец в этой соли находится в степени окисления +7.Твердый KMnO 4 имеет орторомбическую кристаллическую структуру.

Приготовление: Перманганат калия готовят в промышленности в два этапа путем взаимодействия диоксида марганца (MnO 2 ) с гидроксидом калия на воздухе при высоких температурах с получением манганата калия (K 2 MnO 4 ), который затем подвергнут электролитическому окислению с получением продукта перманганата калия:

2 MnO 2 + 4 KOH + O 2 → 2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O

2 K 2 MnO 4 + H 2 O → 2 KMnO 4 + 2 KOH + H 2

Физические свойства: KMnO 4 обнаружен в виде ярко-фиолетового кристаллического твердого вещества.Он не имеет запаха, имеет плотность 2,70 г / мл и температуру плавления 240 ° C. Он доступен в продаже в виде порошка, кристаллов или таблеток.

Химические свойства: Перманганат калия легко растворяется в воде, давая характерный ярко-фиолетовый, темно-розовый или пурпурный цвет раствора. Это сильный окислитель, который окрашивает большинство органических материалов (включая кожу и одежду), которые соприкасаются с ним из-за образования темно-коричневого восстановленного продукта, MnO 2 .Он стабилен при нормальных условиях, но при нагревании разлагается с образованием MnO 2 . Твердое вещество KMnO 4 бурно реагирует с концентрированной серной кислотой, глицерином и некоторыми простыми спиртами.

Применение: KMnO 4 - сильный окислитель, обладающий мощными антисептическими свойствами и не токсичный в разбавленных концентрациях. Таким образом, он используется для лечения язв, язв, экземы, дерматита, грибковых инфекций и других кожных заболеваний. Он также широко используется в водоподготовке, сохранении фруктов, органическом синтезе, фотографии, ракетных топливах и в аналитической химии в качестве важного титранта.

Воздействие на здоровье / угрозы безопасности: для антисептического и медицинского применения его следует использовать только в очень разбавленных растворах. Перманганат калия вызывает коррозию при высоких концентрациях, а контакт с кожей может вызвать раздражение, покраснение и даже ожоги. Глотание высоких концентраций перманганата калия может быть очень опасным и может вызвать боль в животе, жжение в горле, сердечно-сосудистый коллапс, повреждение почек и даже смерть.

.

алкенов и манганат калия (VII) (перманганат)

Если продукт имеет одну углеводородную группу и один водород

Например, предположим, что первая стадия реакции была:

В этом случае первая молекула продукта имеет метильную группу и водород, присоединенный к карбонильная группа. Это другой вид соединения, известный как альдегид.

Альдегиды легко окисляются с образованием карбоновых кислот, содержащих группу -COOH.Итак, на этот раз реакция пойдет на следующую стадию, чтобы получить этановую кислоту, CH 3 COOH.

Кислотная структура была немного изменена, чтобы она больше походила на то, как мы обычно извлекаем кислоты, но в конечном итоге кислород оказался между углеродом и водородом.

Таким образом, общий эффект манганата калия (VII) на этот вид алкена составляет:

Очевидно, если бы к обоим атомам углерода на концах двойной связи углерод-углерод был присоединен атом водорода, вы бы получили две молекулы карбоновой кислоты, которые могли бы быть одинаковыми или разными, в зависимости от того, были ли одинаковые алкильные группы. или другое.

Поиграйте с этим, пока не будете довольны. Нарисуйте несколько алкенов, каждый из которых имеет водород, присоединенный к обоим концам двойной углерод-углеродной связи. Меняйте алкильные группы - иногда одинаковые на каждом конце двойной связи, иногда разные. Окислите их, чтобы образовались кислоты, и посмотрите, что у вас получится.

Если продукт содержит два атома водорода, но не содержит углеводородной группы

Вы, возможно, ожидали, что это приведет к образованию метановой кислоты, как в уравнении:

Но это не так! Это потому, что метановая кислота также легко окисляется раствором манганата калия (VII).Фактически, он полностью окисляет его до двуокиси углерода и воды.

Итак, уравнение в таком случае могло бы быть, например:

Точная природа другого продукта (в этом примере пропанона) будет варьироваться в зависимости от того, что было присоединено к правому атому углерода в двойной связи углерод-углерод.

Если бы на обоих концах двойной связи было по два атома водорода (другими словами, если бы у вас был этен), то все, что вы получили бы, - это диоксид углерода и вода.

 

Сводка

Подумайте о обоих концах двойной связи углерод-углерод по отдельности, а затем объедините результаты.

  • Если на одном конце связи есть две алкильные группы, эта часть молекулы даст кетон.

  • Если есть одна алкильная группа и один водород на одном конце связи, эта часть молекулы даст карбоновую кислоту.

  • Если на одном конце связи есть два атома водорода, эта часть молекулы даст диоксид углерода и воду.

 

В чем смысл всего этого?

Работа с результатами поможет вам определить структуру алкена. Например, алкен C 4 H 8 имеет три структурных изомера:

Определите, какие из них дадут каждый из следующих результатов, если их обработать горячим концентрированным раствором манганата калия (VII). Вышеуказанные изомеры: , а не в порядке A, B и C.

Не читайте ответы в зеленой рамке, пока не попробуете это.

  • Изомер A дает кетон (пропанон) и диоксид углерода.

  • Изомер B дает карбоновую кислоту (пропановую кислоту) и диоксид углерода.

  • Изомер C дает карбоновую кислоту (этановую кислоту).

.

Смотрите также