Reaktionsgleichung von Salzsäure mit Kaliumpermanganat. Redoxreaktionen. Redoxreaktionen mit Kaliumpermanganat, Schwefel- und Salpetersäure
Herstellung von Chlor (Reaktion von Kaliumpermanganat und Salzsäure)
Experimente mit Chlor beginnen meist mit der Herstellung von Chlor. Zuvor an einigen Universitäten und Forschungsinstitute Es gab Chlorflaschen, aber ich habe sie nicht einmal gesehen. Die meisten Methoden zur Herstellung von Chlorgas beruhen auf der Oxidation von Chloriden in einer sauren Umgebung (tatsächlich auf der Oxidation von Salzsäure). Als Oxidationsmittel können verschiedenste Stoffe dienen: Kaliumpermanganat, Kaliumdichromat (beim Erhitzen), Calciumhypochlorit (Bleichmittel), Kaliumchlorat, Mangandioxid (beim Erhitzen) und andere.
Zuvor für Laborbeschaffung Am häufigsten wurden Chlor, Kaliumpermanganat und Salzsäure verwendet. Insbesondere wurde dieses Experiment im Chemieunterricht an Schulen demonstriert. Die Wahl fiel auf Salzsäure und Permanganat, weil diese Substanzen billig und leicht zugänglich waren: Permanganat wurde in jeder Apotheke verkauft und technische Salzsäure konnte in Baumärkten gekauft werden (sie wurde als billiges und billiges Mittel verwendet). wirksames Mittel zum Entkalken usw.).
Die Wahl von Permanganat und Salzsäure zur Herstellung von Chlor wurde aber auch damit erklärt, dass diese beiden Stoffe bereits bei der Herstellung von Chlor gut miteinander reagieren Zimmertemperatur Bei Mangandioxid oder Kaliumbichromat ist eine Erwärmung erforderlich, damit Chlor freigesetzt wird.
Ein gutes und günstiges Oxidationsmittel zur Herstellung von Chlor ist Bleichmittel (Bleichmittel). Seine Formel kann herkömmlicherweise wie folgt geschrieben werden: CaCl 2 ·Ca(ClO) 2, d. h. im Rahmen dieser Substanz Es gibt Chlorid und Hypochlorit. Damit sie unter Freisetzung von Chlor zu reagieren beginnen, genügt die Zugabe starke Säure(und nicht unbedingt Salzsäure – Schwefelsäure geht auch.) Aber das ist alles nur theoretisch: In der Praxis verkaufen Geschäfte mittlerweile oft minderwertige Bleichmittel, die sich längst zersetzt haben. Bei Einwirkung von Säure setzt ein solches „Bleichmittel“ Chlor frei, jedoch nur sehr wenig. Und Bleichmittel sind heute nicht mehr annähernd so günstig wie früher.
Kleine Mengen Chlor können durch Zugabe von Säure zu einer Natriumhypochloritlösung (Belizna) gewonnen werden. Leider ist die Geschichte mit „Belizna“ fast die gleiche wie mit „Bleichmittel“: Hersteller und Verkäufer verdünnen es schamlos mit Wasser (dadurch enthält es oft 1-2 % aktives Chlor statt 5 %).
In den meisten der unten beschriebenen Experimente war die Chlorquelle Kaliumpermanganat und Salzsäure. In unserer Zeit ist das sehr irrational, aber ich wollte mit Chlor experimentieren und keine Zeit und Mühe damit verschwenden, die Methode zur Herstellung von Chlor aus anderen Stoffen zu beherrschen. In manchen Fällen habe ich statt Salzsäure (die fast aufgebraucht war) 40 %ige verwendet. Schwefelsäure und Natriumchlorid. In diesem Fall musste die Mischung auf einem Herd erhitzt werden.
Die Reaktion wurde in einem 300-ml-Erlenmeyerkolben durchgeführt, in den zuvor Permanganat gegossen wurde. Der Kolben wurde mit einem Allonge auf dünnen Abschnitten bedeckt, an dem ein Silikonschlauch befestigt war, um Chlor zu entfernen. Der obere Teil der Allonge (an dem der Kühlschrank während der Destillation befestigt ist) wurde mit einem Stopfen mit Glasröhrchen verschlossen. Eine Spritze mit konzentrierter Salzsäure wurde mittels eines PVC-Schlauchs am Röhrchen befestigt (die Spritze ersetzte den Tropftrichter).
Im Weg des Chlors habe ich eine Waschflasche mit einer gesättigten Natriumchloridlösung platziert, um Chlorwasserstoff aus dem Gas zu entfernen (Chlorwasserstoff ist nicht nur in Wasser, sondern auch in einer gesättigten Salzlösung gut löslich – im Gegensatz zu Chlor in einer gesättigten Salzlösung viel weniger löslich als in Wasser). Zum Auffangen von Chlor habe ich verschiedene Flaschen und Gläser verwendet (und beim Auffangen von Chlor ist es ratsam, das Gefäß mit einem Stopfen oder Watte abzudecken – das habe ich nicht sofort herausgefunden).
Wenn für Verbrennungsversuche Chlor verwendet wird, empfiehlt es sich, vorab Sand auf den Boden des Kolbens zu schütten – sonst kann es zu Rissen im Glas kommen. Es war kein Sand zur Hand, also habe ich ihn trocken genommen Tisch salz- auch nicht schlecht, aber Natrium färbt die Flamme Gelb(Manchmal stört es).
Die Herstellung von Chlor und Experimente mit Chlor können als arbeitsintensiv und teilweise anstrengend bezeichnet werden. Es darf nicht vergessen werden, dass Chlor der erste chemische Kampfstoff ist, der erfolgreich im Massenmaßstab eingesetzt wurde, daher müssen alle Experimente bei gutem Luftzug oder bei Luft durchgeführt werden draußen. Chlor ist nicht besonders giftige Substanzen, kann aber durchaus zu Verbrennungen der Schleimhäute führen und bei unachtsamer Arbeit sind noch schlimmere Folgen möglich. Ein Bekannter erzählte mir, dass er während seines Studentenpraktikums Chlor bekommen habe. Als Chlor freigesetzt wurde, schnupperte er vorschriftsmäßig an der Flasche: Mit einer Handbewegung richtete er die Luft auf sein Gesicht. Ich habe es nicht gerochen. Dann beugte sich der angehende Experimentator über den Kolben und machte tiefer Atemzug- Er verlor sofort den Atem: Ohne die Hilfe von zwei anderen Schülern hätte dies zum Erstickungstod führen können.
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Bei der Reaktion von Salzsäure und Kaliumpermanganat im Endstadium ist eine Erwärmung immer noch wünschenswert, weil V ansonsten Permanganat wandelt sich in hydratisiertes Mangan(IV)-oxid um Braun, was zu einem übermäßigen Permanganatverbrauch führt. Damit sich Mangandioxid in Mangan(II)-chlorid umwandelt, sind Erhitzen und ein Überschuss an Säure erforderlich.
Redoxprozesse liegen den wichtigsten Phänomenen des Lebens zugrunde unbelebte Natur: Verbrennung, Zersetzung komplexe Substanzen, Synthese organische Verbindungen. Kaliumpermanganat, dessen Eigenschaften wir in unserem Artikel untersuchen werden, ist eines derjenigen, die unter Labor- und Industriebedingungen verwendet werden. Seine Oxidationsfähigkeit hängt vom Oxidationszustand des Atoms ab, der sich während der Reaktion ändert. Schauen wir uns das an konkrete Beispiele unter Beteiligung von KMnO 4 -Molekülen auftreten.
Eigenschaften des Stoffes
Die von uns betrachtete Verbindung (Kaliumpermanganat) ist einer der in der Industrie am häufigsten verwendeten Stoffe – Manganverbindungen. Salz liegt in Form von Kristallen vor richtige Prismen dunkelviolette Farbe. Es löst sich gut in Wasser und bildet eine Lösung Himbeerfarbe, das hervorragende bakterizide Eigenschaften aufweist. Daher wurde die Substanz gefunden Breite Anwendung sowohl in der Medizin als auch im Alltag bakterizides Mittel. Wie andere Verbindungen des siebenwertigen Mangans ist Salz in der Lage, viele Verbindungen organischer und anorganischer Natur zu oxidieren. Dabei wird auf die Zersetzung von Kaliumpermanganat zurückgegriffen chemische Labore zur Gewinnung kleiner Volumina reiner Sauerstoff. Die Verbindung oxidiert Sulfitsäure zu Sulfatsäure. In der Industrie wird KMnO 4 zur Trennung von Chlorgas aus Salzsäure verwendet. Es oxidiert auch am meisten organische Substanz ist in der Lage, zweiwertige Eisensalze in die Form seiner dreiwertigen Verbindungen umzuwandeln.
Experimente mit Kaliumpermanganat
Der umgangssprachlich Kaliumpermanganat genannte Stoff zersetzt sich beim Erhitzen. Die Reaktionsprodukte enthalten freien Sauerstoff, Mangandioxid und ein neues Salz – K 2 MnO 4 . Im Labor wird dieser Prozess durchgeführt, um reinen Sauerstoff zu gewinnen. Chemische Gleichung Der Zerfall von Kaliumpermanganat lässt sich wie folgt darstellen:
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2.
Die Trockensubstanz, bei der es sich um violette Kristalle in Form regelmäßiger Prismen handelt, wird auf eine Temperatur von +200 °C erhitzt. Das im Salz enthaltene Mangan-Kation hat eine Oxidationsstufe von +7. Sie sinkt in den Reaktionsprodukten auf Werte von +6 bzw. +4.
Ethylenoxidation
Gasförmige Kohlenwasserstoffe im Zusammenhang mit verschiedene Klassen Organische Verbindungen weisen in ihren Molekülen sowohl Einfach- als auch Mehrfachbindungen zwischen Kohlenstoffatomen auf. Wie lässt sich das Vorhandensein von Pi-Bindungen bestimmen, die der ungesättigten Natur einer organischen Verbindung zugrunde liegen? Zu diesem Zweck führen sie durch chemische Experimente Dabei wird die Testsubstanz (z. B. Ethen oder Acetylen) durch Violett geleitet und ihre Verfärbung beobachtet, wenn die ungesättigte Bindung zerstört wird. Das Ethylenmolekül wird oxidiert und aus ungesättigter Kohlenwasserstoff verwandelt sich in zweiatomig Alkohol einschränken- Ethylenglykol. Diese Reaktion ist qualitativ für das Vorhandensein von Doppel- oder Dreifachbindungen.
Merkmale der chemischen Erscheinungsformen von KMnO4
Ändern sich die Oxidationsstufen der Reaktanten und Reaktionsprodukte, kommt es zu einer Oxidations-Reduktions-Reaktion. Es basiert auf dem Phänomen, dass Elektronen von einem Atom zum anderen wandern. Wie bei der Zersetzung von Kaliumpermanganat und bei anderen Reaktionen zeigt die Substanz helle Ergebnisse ausgedrückte Eigenschaften Oxidationsmittel. Beispielsweise entstehen in einer angesäuerten Lösung aus Natriumsulfid und Kaliumpermanganat Natrium-, Kalium- und Mangansulfate sowie Wasser:
5Na 2 SO 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 0.
In diesem Fall ist das Schwefelion ein Reduktionsmittel und Mangan, das Teil des komplexen Anions MnO 4 - ist, weist die Eigenschaften eines Oxidationsmittels auf. Es nimmt fünf Elektronen auf, sodass seine Oxidationsstufe von +7 auf +2 sinkt.
Einfluss der Umgebung auf den Ablauf einer chemischen Reaktion
Abhängig von der Konzentration der Wasserstoffionen bzw Hydroxylgruppen unterscheiden zwischen saurem, alkalischem oder neutralem Charakter der Lösung, in der die Redoxreaktion stattfindet. Beispielsweise reduziert das Manganion mit der Oxidationsstufe +7 in Kaliumpermanganat bei einem Überschuss an Wasserstoffkationen diesen auf +2. In einer alkalischen Umgebung mit einer hohen Konzentration an Hydroxylgruppen wird Natriumsulfit in Wechselwirkung mit Kaliumpermanganat zu Sulfat oxidiert. Das Manganion mit der Oxidationsstufe +7 wandelt sich in ein Kation mit der Ladung +6 um, das Teil von K 2 MnO 4 ist, dessen Lösung eine grüne Farbe hat. IN neutrale Umgebung Natriumsulfit und Kaliumpermanganat reagieren miteinander und es fällt Mangandioxid aus. Die Oxidationsstufe des Mangan-Kations sinkt von +7 auf +4. Die Reaktionsprodukte enthalten außerdem Natriumsulfat und ein Alkali – Natriumhydroxid.
Anwendung von Salzen der Mangansäure
Kaliumpermanganat beim Erhitzen und andere Redoxprozesse mit Mangansäuresalzen werden in der Industrie häufig eingesetzt. Zum Beispiel die Oxidation vieler organischer Verbindungen, die Freisetzung von Chlorgas aus Salzsäure, die Umwandlung zweiwertiger Eisensalze in Eisen(III)-Eisen. IN Landwirtschaft KMnO 4 -Lösung wird zur Vorbehandlung von Saatgut und Erde vor der Aussaat verwendet, in der Medizin zur Behandlung von Wundoberflächen, zur Desinfektion entzündeter Schleimhäute der Nasenhöhle und zur Desinfektion von Körperpflegeartikeln.
In unserem Artikel haben wir den Zersetzungsprozess von Kaliumpermanganat nicht nur im Detail untersucht, sondern auch untersucht oxidierende Eigenschaften und Anwendung im Alltag und in der Industrie.
