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.