Ćwiczenie nr 4

BADANIE WPŁYWU pH NA POTENCJAŁ REDOKS MnO

4

-

/Mn

2+

Zasada

Proces redukcji jonów manganianowych(VII) MnO

-

4

w środowisku kwaśnym

przebiega według równania:

MnO

4

-

+ 8H

+

+ 5ē → Mn

2+

+ 4H

2

O

Jak widać z równania reakcji, potencjał układu MnO

4

-

/Mn

2+

w dużym stopniu zależy od

stężenia jonów wodorowych w roztworze.

Dla odpowiednich wartości pH wynosi on: pH= 0 E

1

= 1,52V;

pH= 3 E

2

= 1,24 V;

pH= 6 E

3

= 0,95 V.

Wzrost kwasowości środowiska reakcji znacznie zwiększa właściwości utleniające

jonów manganianowych(VII).

Potencjały normalne układów X

2

/ 2X

-

(gdzie: X= Cl, Br, I) wynoszą odpowiednio:

Cl

2

/2Cl

-

E

o

= 1,36 V; Br

2

/2Br

-

E

o

= 1,087 V; I

2

/2I

-

E

o

= 0,52 V i praktycznie nie zależą od

pH roztworu. Zmieniając pH środowiska, można zatem selektywnie utlenić jony

halogenków

roztworem

manganianu(VII)

potasu.

Reakcja

utleniania

jonów

halogenkowych zajdzie wówczas, gdy potencjał układu redoks MnO

4

-

/Mn

2+

przewyższy

wartość potencjału układu X

2

/2X

-

.

W środowisku słabo kwaśnym powinno zatem zachodzić utlenienie jedynie jonów

jodkowych, w roztworze o pH ok. 3 jodkowych i bromkowych, a w roztworze silnie

kwaśnym jony manganianowe(VII) MnO

4

-

są w stanie utlenić również jony chlorkowe.

ĆWICZENIE PRAKTYCZNE

Odczynniki:
 0,01 M roztwór KMnO

4

 0,01 M roztwór H

2

SO

4

 6 M roztwór H

2

SO

4

(

ZACHOWAJ OSTROŻNOŚĆ!!!)

 roztwór NaCl
 roztwór KBr
 roztwór KI

1. Do trzech probówek, stosując probówkę skalowaną, wlać po 10cm

3

0,01M

roztworu manganianu(VII) potasu,

a. do każdej probówki dodać po 3 krople 0,01 M roztworu H

2

SO

4

b. sprawdzić papierkiem odczyn roztworów (5<pH<6) ; w razie konieczności

dodać minimalną ilość kwasu

c. do pierwszej probówki, używając probówki skalowanej, dodać 2cm

3

roztworu chlorku sodu (NaCl),

d. do drugiej 2cm

3

roztworu bromku potasu (KBr),

e. do trzeciej dodać 2cm

3

jodku potasu (KI).

Obserwować efekt reakcji chemicznej. O zajściu reakcji redukcji jonów

manganianowych(VII)

świadczy

odbarwienie

się

fioletowego

roztworu

manganianu(VII) potasu lub pojawienie się brunatnego zabarwienia roztworu

pochodzącego od wydzielającego się jodu lub bromu.

2. Przygotować kolejne trzy probówki zawierające po 10cm

3

0,01M roztworu

manganianu(VII) potasu.

a. poprzez dodanie do każdej probówki ok. 0,5-1cm

3

(skalowana pipeta Pasteura)

0,01 M roztworu kwasu siarkowego(VI) doprowadzić pH roztworu do wartości

pH=3.

b. dodać do każdej probówki 2 cm

3

odpowiedniego roztwór halogenku tak jak

opisano powyżej (p. 1c, d, e)

c. po około 5 minutach obserwować zmiany zachodzące w probówkach.

3. W

kolejnych trzech probówkach umieścić po 5cm

3

0,01M

roztworu

manganianu(VII) potasu. W celu uzyskania pH = 0 należy dodać 3cm

3

i 4-5 kropli

(skalowana pipeta Pasteura) 6M roztworu kwasu siarkowego(VI).

a. do pierwszej probówki dodać 2 cm

3

roztworu KI,

b. do drugiej 2 cm

3

roztworu KBr

c. obie probówki odstawić i przez ok. 5 minut obserwować zachodzące zmiany.

d. do trzeciej probówki dodać 2 cm

3

roztworu NaCl, wymieszać i wstawić probówkę

do wrzącej łaźni wodnej na około 5-10 minut obserwując zachodzące zmiany.

Wyniki poszczególnych doświadczeń wpisać do tabeli.

Opracowanie wyników:

1) Uzupełnić tabelę wpisując równania zachodzących reakcji w postaci cząsteczkowej

i jonowej. W każdej reakcji należy wskazać utleniacz i reduktor, proces redukcji

i utlenienia.

Wpływ pH środowiska na właściwości utleniające KMnO

4

pH

RÓWNANIA ZACHODZĄCYCH REAKCJI

w postaci cząsteczkowej

w postaci jonowej

5-6

1.

1.

3

1.
2.

1.
2.

0

1.
2.
3.

1.
2.
3.

2) Obliczyć różnicę w wartościach potencjałów między poszczególnymi związkami

biorącymi udział w powyższym doświadczeniu, uwzględniając odpowiednie pH

środowiska reakcji. Zanalizować kolejność reakcji w oparciu o uzyskane wartości

potencjału redoks.

3) Napisać wnioski w oparciu o wiedzę i spostrzeżenia z doświadczenia dotyczące

przeprowadzonych reakcji.