Калиеви свойства и неговото взаимодействие с вода. Реакции, в резултат на което се променя степента на окисление на елементите, се наричат \u200b\u200bRedox защо метален калий не може да бъде получен върху въглищни електроди

Тема 1.6. Редукционни реакции.

Въпроси по предварително проучваната тема:

1. В какви случаи на електролиза на водни разтвори на соли:

а) водород се отличава с катода;

б) кислородът се освобождава на анода;

в) преминава едновременно възстановяване на метални катиони и водородните водород?

1. Какви процеси, които се срещат върху електродите, се комбинират с общото име "" електролиза "?
2. Каква е разликата между електролизата на стопяването на каустичната надра от електролизата на нейния разтвор?
3. Тъй като батерията на полюса е положителна или отрицателна, трябва да се свърже метална част, когато е хромирана.
4. Разкриват стойността на електролизата; Концепцията е електролиза.
5. Какви химични процеси се срещат при катода и анода с електролизата на разтвора на калиев йодид? Разтопете йодид калий?
6. Направете електрически схеми с помощта на въглищни електроди и разтвори на следните соли: KSL.
7. В коя последователност катиони ще бъдат възстановени по време на електролизата на техните соли със същата концентрация (неразтворим анод) на следния състав: ал, sn, Ag, mn?
8. Обяснете защо метал калий не може да бъде получен при електролизни въглищни електроди водно решение Калиев хлорид, но може да се получи чрез електролиза на стопяването на тази сол?
9. При електролизата на водния разтвор на сребърен нитрат върху катода се образува:

а) Ag B) № 2 в) не г) Н 2?

знаяосновните понятия и същността на окислителността реакции на възстановяване, правилата за подготовка на редокс реакции по метода на електронно салдо;

в състояние да бъдекласифициране на реакции от гледна точка на окислението; Дефиниране и прилагане на концепции: "степен на окисление", "окислители и редуциращи агенти", "процеси на окисление и възстановяване"; направете електронен баланс за оксидативни и възстановявания Реакции и прилагайте го, за да организирате коефициентите в молекулярното уравнение.

Промяна на свойствата на елементите в зависимост от структурата на техните атоми

Изследвайки видовете химични реакции, структурата на молекулите, връзката на основните класове химични съединенияМоже да се каже, че повечето реакции - добавяне, разлагане и заместване, протичат с промяна в степента на окисление на атомите на реагентите и само в обменните реакции това не се случва.

Реакции, произтичащи до които се променя степента на окисление на елементите, се наричат \u200b\u200bредокс.

Има няколко начина за компилиране на уравнения на окислителни възстановителни реакции. Нека да се спрем по електронния баланс въз основа на определянето на общия брой движещи се електрони. Например:

Mno 2 + kslo 3 + kon \u003d k 2 mno 4 + ksl + n 2 o

Ние определяме атомите от кои елементи променят степента на окисление:

Mn → mn sl → sl

Определя броя на загубените (-) и получени (+) електрони:

Mn - 2. д. → mn sl + 6 д. → СП.

Броят на изгубените и получените електрони трябва да бъде същото. И двата процеса на обработка на нулата са както следва:

ресторант MN - 2 д.ˉ → mn 3 3mn - 6 д.→ → 3mn окисление

окислител SL + 6 д.ˉ → SL 1 SL + 6 д.ˉ → SL Възстановяване

Основните коефициенти по време на окислителния агент и редуциращото средство се прехвърлят в уравнението на реакцията

3MNO 2 + KSLO 3 + 6CONE \u003d 3K 2 MNO 4 + KSL + 3N 2 O

Процесът на превръщане на манган +4 в манган +6 има осигуряване на връща (загуба) на електрони, т.е. окисление; Процесът на завъртане CL (+5) в CL (-1) е процес на получаване на електрони, т.е. Процес на възстановяване. MNO 2 веществото е редуциращ агент и KSLO 3 е окислително средство.

Понякога едно от веществата, включени в реакцията, изпълнява две функции при веднъж: окислител (или редуциращ агент) и физиологичен разтвор. Разгледайте като примерна реакция

ZN + NNO 3 \u003d ZN (NO 3) 2 + NN 4 NO 3 + H2O

Ще направим полуобразуване за окислител и редуциращ агент. Цинкът губи два електрона, а азот N (+5) придобива осем електрона:

Zn - 2. д.ˉ → Zn 8 4

N + 8. д.ˉ → n 2 1

Така окислението на четирите цинкови атоми изисква осем HNO 3 молекули и две молекули HNO 3 към образуването на сол.

4ZN + 2NO 3 + 8NNO 3 \u003d 4ZN (NO 3) 2 + NN 4 NO 3 + 3N 2

4ZN + 10NNO 3 \u003d 4ZN (NO 3) 2 + NN 4 NO 3 + 3N 2 O

Видове уравнения на редокс реакции.

Окис окислители и редуциращи агенти.

Редукционните реакции се разделят на три групи: междумолекулни, интрамолекулни и непропорционални реакции.

Реакции, при които едно вещество служи като окисляващ агент, а другият е редуциращ агент, наречен междумолекулни реакции, например:

2kmno 4 + 16NSL \u003d 2MNSL 2 + 5SL 2 + 2xL + 8N 2 O

Междуколекулните реакции включват също реакции между вещества, в които взаимодействащи атоми от един и същ елемент имат различна степен на окисление:

2H2S + SO 2 \u003d 3S + 2H2O

Реакции, които продължават с промяна в степента на окисление на атомите в една и съща молекула, наречена интрамолекулни реакции, например:

2kclo 3 \u003d 2KCL + 3O 2

Интрамолекуларният може да се припише на реакциите, при които атомите от един и същ елемент имат различна степен на окисление:

NH 4 NO 3 \u003d N2O + H20

Реакции, при които функциите на окислително и намаляване изпълняват атоми от един елемент в същата степен на окисление, се наричат реакции на непропорционалност, например:

2NA 2O 2 + 2O 2 \u003d 2NAO 3 + O 2

Окислители

Окислителната способност на атом или йон, както вече споменахме, е афинитет на електрон, т.е. Способността да приемате електрони.

Окислителите са:

1. Всички неметални атоми. Най-силните окислители са халогенни атоми, тъй като те са способни да приемат само един, електрон. С намаляването на броя на групата, окислителните способности на атомите на неметали, разположени в тях, падат. Следователно, не-металулов атомите на IV групата са най-слабите окислители. В групи отгоре надолу, окислителните свойства на неметални атоми също се намаляват поради увеличаване на атомните радиуси.

2. Положително зарежда се метални йони в състояние на високо окисление, например:

KMNO 4, K 2, 4, V 2 O 5, MNO 2 и др.

В допълнение, окислителите са метални йони с ниска степен на окисление, например:

AG, NG, FE, CU и др.

3. Концентрирани NN03 и Н2МО 4 киселини.

Реставри

Възстановителите могат да бъдат:

1. Атоми от всички елементи, с изключение на, NE, AR, F. Най-лесно губят електрони на атомите на тези елементи, които имат един, два, три електрона на последния слой.

2. Положително зареждани метални йони, които са ниска окисление, например:

Fe, SG, MN, SN, CU.

3. Отрицателно заредени йони, например: SLˉ, VGˉ, Iˉ, S 2 ˉ.

4. Слаби киселини и техните соли, например: Н2СО 3 и К2СО 3; NNO 2 и KNO 2.

Въпроси по темата, проучени:

1. Какви реакции се наричат \u200b\u200bRedox? Каква е разликата между редокс реакциите от други химични реакции?

1. Защо металите в съединенията показват само положителни степени на окисление и не метали - като положителни и отрицателни?
2. Какви вещества се наричат \u200b\u200bокислители и какви редуциращи агенти?
3. Как може човек да съди естеството на връзката между атомите в молекулата в относителна електричество?
4. Каква е връзката между енергията на афинитета на електрона и окислителната способност на химичния елемент?
5. За каквито и сложни вещества, са характерни само окислителни свойства? В какви случаи сложните вещества могат да действат като окислители и редуциращи агенти?
6. В следващите реакционни уравнения, определят окислителния агент и редуциращия агент, тяхната степен на окисление, разпределени коефициентите:

а) NGS + NNO 3 + NSL → NGSL 2 + S + NO + N2O

б) SnCl2 + K2 CR2O7 + Н2S04 → SN (S04) 2 + SNCL 4 + CR2 (SO 4) 3 + K2S04 + H20

в) ASN 3 + AGNO 3 + Н20 → H 3 ASO 4 + AG + NNO 3

1. В следните реакцииВ който окислителният агент и редуциращият агент са в едно и също вещество (интрамолекулна окислителна реакция - възстановяване), разпределят коефициентите:

а) NN 4 не 3 → N2O + H20

б) KSLO 3 → KSL + O 2

c) AG 2OF → AG + O 2

1. За реакции на непропорционалността (самостоятелно изследване - самолечение), пишете електронни схеми и подредете коефициентите:

а) k 2 mno 4 + Н20 → kmno 4 + mno 2 + con

b) nslo 3 → clo 2 + nslo 4

в) NNO 2 → NNO 3 + NO + N2

1. Коя от намалените реакции се отнасят до интрамолекулярната и която - към реакциите на непропорционалността:

а) ng (№ 3) 2 → ng + не 2 + 0

б) CU (№ 3) 2 → Suo + No 2 + O 2

в) K2S03 → K2S04 + K2S

d) (NH4) 2 CR2O7 → N2 + CR2O3 + Н20

Изберете коефициентите към всяка реакция.

Литература: 1, 2,3.

Калият е деветнадесети елемент от периодичната таблица на Менделеев, се отнася до алкални метали. Това просто вещество, което при нормални условия се намира в твърдо съвкупно състояние. Калиев кипи при 761 ° С. Точката на топене на елемента е 63 ° С. Калият има сребърна и бяла картина с метален блясък.

Химични свойства на калий

Калий - с висока химическа активност, така че не може да се съхранява на открито: алкален метал незабавно реагира с околните вещества. Този химически елемент се отнася до I група и IV период на масата на Менделеев. Калият има всички свойства, характерни за металите.

Той взаимодейства с обикновени вещества, за които халогени (бром, хлор, флуор, йод) и фосфор, азот и кислород. Калиев взаимодействието с кислород се нарича окисление. По време на тази химическа реакция кислородът и калият се консумират в моларно съотношение 4: 1, в резултат на което калиев оксид се образува в количеството на две части. Такова взаимодействие може да бъде изразено от уравнението на реакцията:

4K + O₂ \u003d 2K2O

По време на изгарянето на калий се наблюдава пламък на ярък лилав цвят.

Такова взаимодействие се разглежда качествена реакция Относно определението за калий. Калиевите реакции с халогени се наричат \u200b\u200bв съответствие с имената на химическите елементи: то е флуориране, йонизиране, бромиране, хлориране. Такива взаимодействия са реакции на приложения. Пример е реакция между калий и хлор, в резултат на който се образува калиев хлорид. За извършване на такова взаимодействие вземете две купчина калий и един мол. В резултат на това се образува два пилационни калий:

2k + s_ \u003d 2x_

При изгаряне на открито, калий и азот се изразходват в моларно съотношение 6: 1. В резултат на това взаимодействие, калиев нитрид се образува в броя на две части:

6K + N₂ \u003d 2k₃n

Съединението е кристали на зелено-черно. С фосфор кали отговаря на същия принцип. Ако приемате 3 калиев калий и 1 mol фосфор, той ще се окаже 1 мол фосфид:

3k + p \u003d k₃r

Калий реагира с водород, образуващ хидрид:

2k + h2 \u003d 2kn

Всички реакции на приставката се появяват при високи температури.

Калиев взаимодействие със сложни вещества

ДА СЕ сложни веществаС които реакцията на калий влиза, водата, солите, киселините и оксидите включват. Тъй като калият е активен метал, той измества водородните атоми от техните съединения. Пример е реакцията, която се среща между калий и солна киселина. Отнема 2 купчина калий и киселина. В резултат на реакцията се образуват 2 пилона на калиев хлорид и 1 mol водород:

2k + 2nsІ \u003d 2x_ + N₂

Заслужава да се има предвид процеса на взаимодействие на калий с вода. Калият строго взаимодейства с вода. Той се движи по повърхността на водата, той избутва освободения водород:

2K + 2H2O \u003d 2KOH + H₂

По време на реакцията единица от време се отличава с много топлина, което води до запалване на калий и маркирания водород. Това е много интересен процес: когато калиевите контакти, пурпурните пукнатини и бързо се движат по повърхността на водата. В края на реакцията има светкавица с пръскане на капчици за изгаряне на калиеви и реакционни продукти.

Основният краен продукт на калиевата реакция с вода е калиев хидроксид (алкали). Уравнение на калиев реакцията с вода:

4K + 2H2O + O₂ \u003d 4koh

Внимание! Не се опитвайте да повторите това преживяване!

С неправилен експеримент, можете да получите изгаряне на алкали. За реакцията обикновено се използва кристализатор с вода, който се поставя парче калий. Веднага щом водородът престане да гори, мнозина искат да гледат в кристализатора. В този момент се появява последният етап на калиевата реакция с вода, придружен от слаба експлозия и пръска получената гореща алкална. Ето защо, поради съображения за безопасност, си струва да останете на известно разстояние от лабораторната маса, докато реакцията е напълно завършена. Ще намерите най-забележителните преживявания, които могат да се правят с деца у дома.

Калиев структура

Калиев атом се състои от ядро, което съдържа протони и неутрони и се въртят около него. Броят на електроните винаги е равен на броя на протоните, разположени в ядрото. Когато изключвате електрона или когато е свързан с банкомата, той престава да бъде неутрален и се превръща в йон. Йони са разделени на катиони и аниони. Представете положителен заряд, а аните са отрицателни. Когато е свързан с електронен атом, той се превръща в анион; Ако един електрон оставя орбитата си, неутралният атом се превръща в катион.

Серийният брой калий в периодичната таблица на Менделеева - 19. Така че протоните в ядрото на химическия елемент също са 19. Заключение: Електроните около ядрото са разположени 19. Броят на протоните в структурата се определя, както следва : атомна маса Облекчаване на номера на последователността на химичния елемент. Заключение: 20 протони са в ядрото на калий. Калият принадлежи към IV период, има 4 "орбити", върху които са равномерно изхвърлени електрони, които остават в постоянно движение. На първата "орбита" има 2 електрона, на втория - 8; На третата и на последната, четвърта "орбита", 1 електрон се върти. Това обяснява високото ниво на калиева химическа активност: последната му "орбита" не е напълно запълнена, затова елементът има тенденция да се свързва с други атоми. В резултат на това електроните на последните орбити на двата елемента ще станат често срещани.

Използвайки фуния и стъклени пръчки, налейте се вътре в разпръскващия реактор, след това алкали, затворете отвора с парче скоч и разклатете съдържанието. След това прикрепете приемника. Долната й дупка (за излизане на водород) трябва да бъде затворена с нокти. Внимателно почистете връзката на реактора и приемника на касата на Alabasra (вземете го доста малко). Размахвайки 5 минути, като се сешва със сешоар около 4-5 минути.

Сега внимателно завийте влажната вълна върху тезата на приемника, оттегляйки се от ръбовете от 5-8 mm и го прикрепете с тънък проводник.

Първоначално премахваме щифта за ноктите. След това постепенно затопляйте балона с реакционната смес на горелката (можете да използвате лампа за запояване).

За отопление използвах бутинов контейнер и голяма горелка-дюза, спомената по-горе. Голзмият газ вътре в балдахин се охлажда и с времето пламъкът намалява малко, така че трябваше да затоплята, а бутанът може да бъде топъл.

Гледайте, че половината от "ретатката" се загрява до оранжево леене, гърлото на приемника трябва да се нагрява преди началото на червения кагин. Топло около 13-14 минути. Реакцията първо се придружава от появата на лилав пламък, който се появява от приемника, след това постепенно намалява и изчезва, след което можете да намалите дупката, вмъкването на нокти (свободно и пропаст). В хода на реакцията постепенно избърсваме памучната пипета, която не позволява на фугите.

Пребиваване на отопление, вмъкнете плътно стегнат. Дайте на устройството да се охлади стайна температура! Току-що го взех на замръзване. След това извадете вълната и ние предизвикваме следите на водата.

Подгответе предварително място, където ще надраскате калий от приемника. Не забравяйте за опасността от пожар! Трябва да имате бензин, пинсети, домашно шпатула, капацитет за съхранение на калий с инертна течност, като керосин или масло. Желателно е течността да бъде изсушена. Нека изстъргваме мазилката и да разпръем приемника. Незабавно на гърлото на приемника поставяме парче полиетилен и го добавихме към пластификато (или направете предварително корк). Основната част на калий се кондензира в лявата страна (която е прикрепена към реактора към реактора), само калиевите следи са вътре в дясната страна (структурата на приемника е показана на снимката). Излейте бензин до лявата страна (използвах хексан). Това се прави за защита на метала от окисление (бензинът е добър, защото ще се изпари без следа и ще бъде възможно да се използва отново хладилникът, без да се нарушава гипсовата намазка). Операцията се извършва в защитни очила!

Шпатулата квадрат метала от стените, след това го сложи с пинсети в резервоара за съхранение. Не забравяйте, че малките чипове от калий се окисляват във въздуха толкова бързо, че могат да се запалят. Лесно е да се види, ако сте изцяло изравнете нож, отрязан парче калий върху лист хартия (по-добър филтър или тоалетна) - калий обикновено е запалим. Част от метала ще бъде под формата на малки чипове и зърна. Те могат да бъдат събрани за промиване с бензин в резервоар за съхранение или суха чаша. Те ще бъдат полезни за реакция с вода: дори малки зърна изгарят с красиви лилави светлини.

Успях да събера около 1,1 g калий към зрела (0.7-0.8 g под формата на компактна маса). Общо оформени някъде 1.3 g метал. Част от калий под формата на остатъци не събирах, продължиха хартията от хексан и пинсети се преместиха във вода (удобно е просто да разклащаме зърната от хартия). След реакцията е необходимо да се отстранят следите от метала от приемника, дясната половина ("дъното") просто хвърляйте във водата върху удължената ръка и веднага си отидете. Лявата половина нека лежи във въздуха, докато следите от калий частично окисляват, след това ги извадете с влажна вълна на тел (без да увреждат гипсовата топене). След това изплакнете приемника с пипета и я изсушете със салфетка (внимателно, не насочете дупката върху себе си).