Г) Получение диоксида хлора из хлората.

Потребуются: набор пробирок, кристаллическая щавелевая кислота, разбавленная серная кислота. Факультативно: кроме перечисленного – серная кислота (конц.), раствор фенола в воде или кристаллический фенол.

Небольшое количество кристаллической щавелевой кислоты (на шпателе) поместить в сухую пробирку и добавить несколько капель разбавленной серной кислоты. Добавить порошок KClO₃ (также на шпателе). Кашицеобразное содержимое перемешать стеклянной палочкой. Пробирку поместить в стакан с горячей водой (60 ‑ 90°С). Наблюдать цвет выделяющегося газа. Сравнить его с цветом хлора (запах ClO₂ мало отличатся от запаха Cl₂).

· Получающийся в этом способе диоксид хлора всегда загрязнен примесью другого газа. Какого? Насколько вредна эта примесь для исследования свойств ClO₂? ·

Факультативно. Глубокое окисление диоксидом хлора органических веществ. Испытать действие выделившегося газа к полоске фильтровальной бумаги, пропитанной разбавленным раствором фенола (внести эту полоску в пробирку с ClO₂, не касаясь стенок). Отдельно провести тест такой же полоски бумаги к хлору. Сравнить запах обеих полосок после эксперимента. Объяснить различие запахов.

· Почему обеззараживание воды посредством ClO₂ предпочтительнее классического хлорирования – особенно если в воде присутствуют следы ароматических соединений? ·

Факультативно. Получение диоксид хлора по реакции II.8. Для проведения реакции в сухую пробирку, которая находится в кристаллизаторе со снегом или льдом, ввести небольшое (на кончике шпателя, не больше!) количество хлората калия и добавить несколько капель охлажденной до 0°С концентрированной серной кислоты (ее можно охладить в другой пробирке). Описать происходящее взаимодействие.

▲ Чистый, неразбавленный другими газами ClO₂ редко может взрываться без видимых причин даже на холоду. С учетом этого опыт вести очень аккуратно, строго в защитных очках ▲

Работа 2.7. Характеристические реакции броматов и иодатов (Опыты группы Б)

Провести все описанные выше (опыт 2.6, раздел б) реакции, заменяя хлорат калия на бромат и иодат. Сравнить реакционные способности хлората, бромата и иодата.

Факультативно. Провести для раствора иодата калия реакцию Ландольта, которая является характеристической для иона IO₃^‑ . При надлежащем исполнении работа может быть зачтена в качестве курсовой.

Работа основана на прохождении реакции

2KIO₃ + 5Na₂SO₃ + H₂SO₄ = I₂ + K₂SO₄ + 5Na₂SO₄ + H₂O (II.10).

при которой в реакционном растворе долгое время не происходит никаких изменений. По истечении этого времени раствор скачком изменяет свою окраску на характерную для иода: черную (взвесь иода в воде) или темно-бурую (раствор иода). Упрощенно механизм реакции Ландольта может быть представлен как последовательное прохождение следующих последовательных реакционных стадий:

IO₃^‑ +3HSO₃^‑ → I^‑ +3HSO₄^‑ (медленно); (II.11)

5I^‑ +IO₃^‑ +6H₃O⁺→ 3I₂ +9H₂O (умеренно быстро); (II.12)

I₂ +HSO₃^‑ + 3 H₂O→ 2I^‑ +HSO₄^‑ +H₃O⁺ (очень быстро). (II.13)

Выделяющийся на стадии (II.12) молекулярный иод при наличии избытка гидросульфит-ионов сразу же расходуется в реакции (II.13). Однако при израсходовании этого восстановителя наблюдается почти мгновенное выделение иода в ходе реакции конпропорционирования (напомним, что такие реакции обратны реакциям диспропорционирования).

Работа заимствована с химического факультета Белорусского госуниверситета, г. Минск, ресурс

https://www.chemistry.bsu.by/doc/material/Practica.pdf с. 27-28

Работа направлена на изучение зависимости скорости реакции Ландольта от концентрации иодата калия. Её окончанию соответствует выделение свободного иода, который соединяется с крахмалом, содержащимся в растворе и образует соединение темно-синего цвета.

Потребуются: 3 бюретки, по 100 мл 0, 02 М раствора KIO₃ в 0, 1 M H₂SO₄ и 0, 01 M раствор Na₂SO₃

Эксперимент. Закрепите в зажимах 3 бюретки и заполните их рабочими растворами: Первую бюретку – раствором иодата калия, содержащим крахмал; вторую бюретку – раствором сульфита натрия, подкисленным серной кислотой; третью бюретку – дистиллированной водой.

Серия 1. В пробирку № 1 отмерить 10 см³ раствора KIO₃, а в пробирку № 2 – 10 см³ раствора Na₂SO₃. Содержимое пробирок быстро смешайте в химическом стакане, включив одновременно секундомер. Определите время появления синей окраски раствора, результат занесите в таблицу 1. Тщательно промойте стакан.

Серия 2. В пробирку № 1 отмерьте 5 см³ раствора KIO₃ и 5 см³ Н₂О, а в пробирку № 2 – 10 см³ раствора Na₂SO₃. Смешайте растворы в стакане, как в предыдущем опыте, включив одно- временно секундомер. Определите время появления синей окраски раствора, результат занесите в таблицу 1. Тщательно промойте стакан.

Серия 3. В пробирку № 1 отмерьте 2, 5 см³ раствора KIO₃ и 7, 5 см³ воды, а в пробирку № 2 – 10 см³ раствора Na₂SO₃. Растворы смешайте, как в предыдущих опытах и определите время протекания реакции. Результаты внесите в таблицу II.2

Таблица II.2. Результаты исследования реакции Ландольта.

Задания: Заполнить таблицу. Учесть, что концентрация KIO₃ в растворе, находящемся в бюретке, равна 0, 02 М. В опыте серии 1 исходный раствор KIO₃ объемом 10 см³ разбавляется до объема 20 см³. Так как объем раствора увеличится в 2 раза, то концентрация KIO₃ в нем уменьшится в 2 раза и составит 0, 02: 2 = 0, 01 М. Аналогично требуется рассчитать концентрации KIO₃ в опытах серии 2 и 3. Условную скорость реакции вычислить как величину, обратную времени её протекания:

v _усл.= 1/t.

Простроить график зависимости условной скорости реакции от концентрации KIO₃. Оценить формально-кинетический порядок реакции по KIO₃. Сделать вывод о влиянии концентраций реагентов на скорость реакции.