Laboratoorne töö 11: Redoksreaktsioonid (0)

TTÜ Keemia ja biotehnoloogia instituut  Keemia osakond                   YKI0022 Laboritöö võtted    Laboratoorne 
töö nr. 11  Töö pealkiri: 
Redoksreaktsioonid    Õpperühm: 
LAAB  Töö teostaja: Lisette Marleen 
Mikk 
185655LAAB    Õppejõud: Kaie 
Laane  Töö teostatud: 
28.11.2018  Protokoll 
esitatud: 
05.12.2018  Protokoll 
arvestatud:          


Laboratoorne töö XI  Redoksreaktsioonid    Töö eesmärgiks ja ülesandeks oli redoksreaktsioonide uurimine, reaktsioonivõrrandite  kirjutamine molekulaarsel ja ioonmolekulaarsel kujul.    Töö käigus tuli läbi viia kümme katset. Esimeses katses tuli valada ühte katseklaasi  ~0,5 mL KBr ja teise samapalju KI lahust. Seejärel tekitada lahuste pinnale jälgitav (~2 mm)  tolueeni kiht ning lisada tõmbe all tilkhaaval kloorivett. Loksutada intensiivselt. Jälgida  värvust peale loksutamist uuesti pinnale kogunevas tolueenikihis. KBr oli tolueeni juures  kollane, KI tolueeni juures roosa ja allpool kollane.  2𝐾𝐵𝑟 + 𝐶𝑙2 → 2𝐾𝐶𝑙 + 𝐵𝑟2   2𝐵𝑟− + 2𝑒− → 𝐵𝑟2 oksüdeerija   𝐶𝑙2 − 2𝑒− → 2𝐶𝑙− redutseerija  2𝐾𝐼 + 𝐶𝑙2 → 2𝐾𝐶𝑙 + 𝐼2   2𝐼−+2𝑒− → 𝐼2 oksüdeerija   𝐶𝑙2 − 2𝑒− → 2𝐶𝑙− redutseerija  ∆𝐸0 = 𝐸𝑜𝑘𝑠.−𝑗𝑎 − 𝐸𝑟𝑒𝑑.−𝑗𝑎     𝐺  <  0 𝑘𝑢𝑖 (𝐸𝑜𝑘𝑠.−𝑗𝑎 − 𝐸𝑟𝑒𝑑.−𝑗𝑎) > 0   ∆𝐸0 = 𝐸𝐵𝑟 − 𝐸𝐶𝑙 = 1,09 − 1,36 = −0,27    -0,27<0, reaktsioon standardtingimustel ei kulge.  ∆𝐸0 = 𝐸𝐼 − 𝐸𝐶𝑙 = 0,54 − 1,36 = −0,82      -0,82<0, reaktsioon standardtingimustel ei kulge.  Katses 2 tuli võtta katseklaasi ~0,5 mL lahjendatud KI lahust (0,02M), hapestada  mõne tilga 1M väävelhappega ja lisada ~0,5 mL NaNO2 lahust. Ekstraheerida tõmbe all  tolueeniga. Enne tolueeniga ekstraheerimist oli lahus pruunikashall, pärast oli tolueeni juures  roosa.  2𝐼− − 2𝑒− → 𝐼2 oksüdeerija   2𝐻+ + 2𝑒− → 𝐻2 redutseerija  2𝐾𝐼 + 2𝐻2𝑆𝑂4 + 2𝑁𝑎𝑁𝑂2 → 𝐼2 + 2𝑁𝑂 + 𝐾2𝑆𝑂4 + 𝑁𝑎2𝑆𝑂4 + 2𝐻2𝑂   Mn-ühendite reaktsioone, keskkonna pH mõju Tekkiva ühendi kindlakstegemisel arvestada, et  MnO4 – annab lahusele lilla ja MnO4 2– rohelise värvuse, Mn2+ sisaldav lahus on värvitu  ning MnO2 moodustab pruuni sademe.  


Katses 3 tuli võtta katseklaasi 1-2 mL destilleeritud vett, lisada 1 tilk MnSO4 lahust ja  ~1 mL kontsentreeritud lämmastikhapet. Lisada pisut tahket NaBiO3. Lahuse värvus muutus  lillaks, seega lahuses on MnO4- ühend.   2𝑀𝑛𝑆𝑂4 + 5𝑁𝑎𝐵𝑖𝑂3 + 16𝐻𝑁𝑂3 → 2𝐻𝑀𝑛𝑂4 + 5𝐵𝑖(𝑁𝑂3)3 + 2𝑁𝑎2𝑆𝑂4 + 𝑁𝑎𝑁𝑂3 + 7𝐻2𝑂  2𝑀𝑛2+ + 2𝑆𝑂4 2− + 5𝑁𝑎+ + 5𝐵𝑖𝑂 3 − + 16𝐻+ + 16𝑁𝑂 3 − → 2𝐻+ + 2𝑀𝑛𝑂 4 − + 5𝐵𝑖3+ + 15𝑁𝑂3 − + 4𝑁𝑎+ + 2𝑆𝑂 4 2− + 𝑁𝑎+ + 𝑁𝑂 3 − + 14𝐻+ + 7𝑂2−  2𝑀𝑛2+ + 5𝐵𝑖𝑂3 − → 2𝑀𝑛𝑂 4 − + 5𝐵𝑖3+ + 7𝑂2−   𝑀𝑛2+ − 5𝑒− + 4𝐻2𝑂 → 𝑀𝑛𝑂4 − + 8𝐻+ oksüdeerija      𝐵𝑖𝑂3 −+2𝑒− + 6𝐻+ → 𝐵𝑖3+ + 3𝐻 2𝑂   redutseerija  ∆𝐸0 = 1,52 − 1,80 = −0,28   Katses 4 tuli valada katseklaasi ~0,5 mL KMnO4 lahust ja lisada sama kogus 1M  H2SO4 ning spaatliga veidi tahket Na2SO3 kuni värvuse muutumiseni. Algne lilla lahus  muutus värvituks valge sademega, tekkis Mn2+ ühend.  2𝐾𝑀𝑛𝑂4 + 5𝑁𝑎2𝑆𝑂3 + 3𝐻2𝑆𝑂4 → 2𝑀𝑛𝑆𝑂4 + 5𝑁𝑎2𝑆𝑂4 + 𝐾2𝑆𝑂4 + 3𝐻2𝑂   𝑆𝑂3 2− + 2𝑂𝐻− − 2𝑒− → 𝑆𝑂 4 2− + 𝐻 2𝑂  oksüdeerija  𝑀𝑛𝑂4 − + 8𝐻+ + 5𝑒− → 𝑀𝑛2+ + 4𝐻 2𝑂 redutseerija  ∆𝐸0 = −0,93 − 1,52 = −2,45   Katses 5 tuli valada katseklaasi ~0,5 mL KMnO4 lahust ja lisada tahket redutseerijat  Na2SO3. Tekkis pruun sade ehk MnO2.   2𝐾𝑀𝑛𝑂4 + 3𝑁𝑎2𝑆𝑂3 + 𝐻2𝑂 → 2𝑀𝑛𝑂2 + 3𝑁𝑎2𝑆𝑂4 + 2𝐾𝑂𝐻   𝑆𝑂3 2− + 2𝑂𝐻− − 2𝑒− → 𝑆𝑂 4 2− + 𝐻 2𝑂  oksüdeerija  𝑀𝑛𝑂4 − + 8𝐻+ + 5𝑒− → 𝑀𝑛2+ + 4𝐻 2𝑂 redutseerija  ∆𝐸0 = −0,93 − 1,52 = −2,45    Katses 6 tuli valada katseklaasi ~0,5 mL KMnO4 lahust, lisada sama kogus konts.  NaOH lahust ning veidi tahket redutseerijat Na2SO3. algselt lilla lahus värvus roheliseks, ehk  lahuses oli MnO4 2- ühend.  2𝐾𝑀𝑛𝑂4 + 𝑁𝑎2𝑆𝑂3 + 2𝑁𝑎𝑂𝐻 → 2𝑁𝑎2𝑀𝑛𝑂4 + 𝐾2𝑆𝑂4 + 𝐻2𝑂  


𝑆𝑂3 2− + 2𝑂𝐻− − 2𝑒− → 𝑆𝑂 4 2− + 𝐻 2𝑂  oksüdeerija  𝑀𝑛𝑂4 − + 8𝐻+ + 5𝑒− → 𝑀𝑛2+ + 4𝐻 2𝑂 redutseerija  ∆𝐸0 = −0,93 − 1,52 = −2,45   Katses 7 tuli valada katseklaasi 1 mL H2O2 lahust, hapestada mõne tilga lahjendatud  väävelhappega ja lisada üks tilk KMnO4 lahust. Tugevalt lilla lahus kaotas tasaselt värvi,  sealjuures toimus tugev hapniku eraldumine.  2𝐾𝑀𝑛𝑂4 + 5𝐻2𝑂2 + 3𝐻2𝑆𝑂4 → 2𝑀𝑛𝑆𝑂4 + 5𝑂2 + 𝐾2𝑆𝑂4 + 8𝐻2𝑂   𝐻2𝑂2 − 2𝑒− → 𝑂2 + 2𝐻+  oksüdeerija   𝑀𝑛𝑂4 − + 8𝐻+ + 5𝑒− → 𝑀𝑛2+ + 4𝐻 2𝑂 redutseerija  ∆𝐸0 = 0,68 − 1,52 = −0,84   Katses 8 tuli valada katseklaasi 1 mL KI lahust, hapestada mõne tilga 1M  väävelhappega ja lisada 1 tilk H2O2 lahust. Lahus värvus punakaspruuniks.  𝐻2𝑂2 + 𝐻2𝑆𝑂4 + 2𝐾𝐼 → 𝐾2𝑆𝑂4 + 2𝐻2𝑂 + 𝐼2   2𝐼− − 2𝑒− → 𝐼2  oksüdeerija  𝐻2𝑂2 + 2𝐻+ + 2𝑒− → 2𝐻2𝑂 redutseerija  ∆𝐸0 = 0,54 − 1,77 = −1,23   Kaaliumdikromaat kui oksüdeerija Tekkiva ühendi kindlakstegemisel arvestada, et Cr2O7 2–  annab lahusele oranži, CrO4 2– kollase, Cr3+ rohelise värvuse ning Cr(OH)3 moodustab  rohelise sademe.   Katses 9 tuli valada katseklaasi ~0,5 mL K2Cr2O7 lahust ja lisada hapestamiseks  sama kogus 1M väävelhapet. Lisada tahket naatriumsulfitit (Na2SO3) seni, kuni lahuse  värvus enam ei muutu. Katseklaas läks kuumaks ja lahus värvus tumeroheliseks, ehk lahuses  on Cr 3+ ühend..   𝐾2𝐶𝑟2𝑂7 + 3𝑁𝑎2𝑆𝑂3 + 4𝐻2𝑆𝑂4 → 𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3 + 3𝑁𝑎2𝑆𝑂4 + 𝐾2𝑆𝑂4 + 4𝐻2𝑂   𝑆𝑂3 2− + 2𝑂𝐻− − 2𝑒− → 𝑆𝑂 4 2− + 𝐻 2𝑂  oksüdeerija  𝐶𝑟2𝑂7 2− + 14𝐻+ + 6𝑒− → 2𝐶𝑟3+ + 7𝐻 2𝑂 redutseerija 


Katses 10 tuli kahte kuiva katseklaasi panna tükk vaske ja ühele lisada ~1 mL  kontsentreeritud lämmastikhapet, teise 1M lämmastikhapet. Kontsentreeritud  lämmastikhappega toimus väga intensiivne lämmastikdioksiidi eraldumine, 1 M-ga ei  juhtunud midagi.   𝐶𝑢 + 2𝐻𝑁𝑂3 → 𝐶𝑢𝑁𝑂3 + 𝑁𝑂2 + 𝐻2𝑂     Töövahendid: katseklaaside komplekt.    Kasutatud ained: 0,2M KBr, KI, NaNO2, MnSO4, KMnO4, K2Cr2O7 lahused; 0,02M  KI lahus, ~ 50% H2O2, , 1M H2SO4 ja HNO3 lahused; konts. NaOH, konts. HNO3;  kloorivesi (Cl2 + H2O), tolueen, tahked soolad NaBiO3, Na2SO3; vasktraat.    Kokkuvõte: töö käigus tuli läbi viia kümme erinevat katset redoksreaktsioonide kohta.  Tuli mõista, kuidas reaktsioonivõrrandid kulgevad, kuidas kirjutada poolreaktsioone ja kuidas  arvutada potentsiaalide vahesid. Tuli mõista elektronide liikumist.