ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУВПО «ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»
advertisement
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУВПО «ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ» КАФЕДРА ОБЩЕЙ И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ для лабораторных работ по теме: «ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ» по курсам «Неорганическая химия», «Общая и неорганическая химия» Воронеж 2009 УДК 546.6/.27 ББК Г 1 я7 Р13 Научный редактор профессор С. И. НИФТАЛИЕВ Рецензент кафедра аналитической химии Воронежского государственного университета; доктор химических наук О.Б. РУДАКОВ (Воронежский государственный архитектурно-строительный университет) Рабочая тетрадь для лабораторных работ по теме: «Химия элементов» по курсам «Химия», «Неорганическая химия», «Общая и неорганическая химия» [Текст] : учеб. пособие / С. И. Нифталиев, Ю. С. Перегудов, А. В. Астапов [и др.] – Воронеж : ВГТА, 2009. – 59с. Р13 Рабочая тетрадь составлена в соответствии с требованиями ГОС ВПО подготовки инженеров по направлениям 260200, 260300, 260500, 240900, 240500, 240800, 260600, 200500, 220200, 220300, 230200 и инженеровэкологов по направлению 280200 дневной формы обучения. В тетради представлены опыты по темам лабораторного практикума второго семестра. Р 1701000000 Без объявл. ОК(03) – 2009 УДК 546.6/.27 ББК Г 1 я7 Нифталиев С.И., Перегудов Ю.С., Астапов А.В., Лыгина Л.В., Пахомова О.А., 2009 ГОУВПО «Воронеж. гос. технол. акад.», 2009 Оригинал–макет данного издания является собственностью Воронежской государственной технологической академии, его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия академии запрещается. 2 СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ І ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. Электронное строение атомов щелочных металлов и металлов подгруппы меди. 2. Получение металлов главной и побочной подгруппы. 3. Свойства металлов главной и побочной подгруппы. 4. Основные соединения щелочных металлов, их применение. 5. Основные соединения металлов подгруппы меди. 6. Сопоставление свойств элементов главной и побочной подгрупп. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 Ц е л ь р а б о т ы: ознакомить студентов со свойствами s и d –элементов I группы периодической системы Д.И, Менделеева. Приборы, посуда и реактивы Все лабораторные опыты выполняются полумикрометодом, что предусматривает работу с малым количеством веществ. Разбавленные растворы кислот и щелочей с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/дм3: серной, соляной и азотной кислот, гидроксидов натрия и аммония. Концентрированные растворы: гидроксида натрия (ρ = 1,43 г/см3), гидроксида аммония (25 % мас.), серной кислоты (ρ = 1,84 г/см3), азотной кислоты (ρ = 1,4 г/см3), соляной кислоты (ρ = 1,18 г/см3). Растворы солей с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/дм3: сульфаты натрия и меди (II); тиосульфат натрия, йодид калия. Раствор глюкозы. Кристаллы: карбонат натрия, гидрокарбонат натрия. Металлы: медь (стружка, проволока). Вода дистиллированная. Раствор лакмуса. Электролизёр, преобразователь напряжения, спиртовка. 3 Опыт 1. Гидролиз карбонатов натрия Порядок выполнения работы В три пробирки внесите 6-7 капель дистиллированной воды и 5 капель нейтрального раствора лакмуса. В первую пробирку внесите несколько кристалликов Na2CO3, во вторую пробирку такое же количество NaHCO3. Третью пробирку оставьте для сравнения. Растворы перемешайте. Сравнить окраску лакмуса в растворах солей с его окраской в третьей пробирке. Запись данных опыта. Напишите ионные и молекулярные уравнения реакций. Объясните, почему оттенок окраски лакмуса в растворах данных солей различен? Укажите, какая среда в растворах солей? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ ________________________________________________________ 4 Опыт 2. Электролитическое получение гидроксида натрия Заполните электролизёр раствором сульфата натрия. В оба отверстия электролизера добавьте по 5 капель нейтрального раствора лакмуса и опустите графитовые электроды, предварительно очищенные наждачной бумагой и промытые дистиллированной водой. Подсоедините электролизёр к преобразователю напряжения. Пропустите электрический ток. Наблюдайте изменение цвета раствора электролита и выделение газа. Около какого электрода образуется гидроксид натрия? Запись данных опыта. Опишите свои наблюдения. Напишите уравнения реакций, протекающих на катоде и аноде и общее уравнение электролиза. Сравните окраску лакмуса около катода и анода и дайте этому объяснение. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: _____________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 5 Опыт 3. Отношение меди к кислотам. Опыты проводить под тягой! В три пробирки поместить по кусочку меди и прибавить по 5-6 капель разбавленных HCl, H2SO4, HNO3. В три другие пробирки внести по кусочку меди и 5-6 капель H2SO4 (ρ = 1,84 г/см3), HNO3 ( ρ = 1,4 г/см3) и HCl (ρ = 3 1,19 г/см ). Опыты провести без нагревания и при нагревании (осторожно!). В этих опытах следует обратить внимание на то, что медь в ряду напряжения металлов располагается после водорода и вследствие этого является слабым восстановителем. Медь растворяется в разбавленной HNO3 c выделением NO, в концентрированной H2SO4 с выделением SO2, в концентрированной HNO3 с выделением NO2. Запись данных опыта. Напишите уравнения реакций, используя метод электронно-ионных уравнений. Отметьте цвет выделяющихся газов. Присутствие какого иона окрашивает растворы в сине-голубой цвет? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ 6 Опыт 4. Получение и свойства гидроксида меди Внесите в 5 пробирок 3 – 4 капли раствора сульфата меди (II) и столько же раствора щелочи. Отметьте цвет выпавшего осадка гидроксида меди (II). Первую пробирку с Cu(OH)2 осторожно нагрейте. Как изменяется цвет осадка, учитывая что образуется оксид меди (II)? Во вторую пробирку добавить 5-6 капель раствора серной кислоты (соляной), а в третью пробирку столько же раствора щёлочи. В каком случае происходит растворение осадка? В четвёртую пробирку с Cu(OH)2 добавьте избыток концентрированного раствора щёлочи до растворения осадка. Отметьте цвет образовавшегося купрата Na2[Cu(OH)4]. Затем в эту же пробирку добавьте дистиллированную воду, наблюдая при этом выделение Cu(OH)2. Это свидетельствует о неустойчивости и очень слабых кислотных свойствах Cu(OH)2. В пятую пробирку с гидроксидом меди (II) по каплям добавьте концентрированный раствор гидроксида аммония до растворения осадка. В результате данной реакции образуется гидроксид тетраамминмеди (II). Какой ион обуславливает цвет полученного комплексного соединения? Запись данных опыта. Опишите свои наблюдения. Напишите уравнения наблюдаемых реакций в молекулярном и ионном видах. Сделайте вывод о свойствах гидроксида меди (II). . Какой гидроксид Cu(OH)2 или [Cu(NH3)4](OH)2 проявляет более основные свойства? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ _____________________________________________________ 7 Опыт 5. Окислительные свойства иона Cu2+ В пробирку внесите 4-5 капель раствора сульфата меди (II) и добавьте 2-3 капли йодида калия. Отметьте изменение окраски раствора и выпадение осадка Cu2I2. Выделившийся йод восстановите, внеся в пробирку 4-5 капель тиосульфата натрия. При этом образуется тетратионат натрия Na2S4O6. На дне пробирки останется белый осадок Cu2I2. Запись данных опыта. Опишите свои наблюдения. Напишите уравнения наблюдаемых реакций в молекулярном и ионном видах. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 8 Опыт 6. Получение и свойства гидроксида меди (I) Внесите в пробирку 5-6 капель раствора CuSO4 и добавьте 10 капель раствора NaOH и 5-6 капель раствора глюкозы C6H12O6. Смесь хорошо перемешайте стеклянной палочкой и осторожно нагрейте. Наблюдайте образование желто-оранжевого осадка гидроксида меди (I), очень быстро переходящий в красный оксид Cu2O. Добавьте к полученному оксиду по каплям раствор аммиака до растворения Cu2O. Запись данных опыта. Напишите уравнение реакции получения Cu2O, учитывая, что при этом образуется глюконовая кислота C6H12O7. Укажите какое вещество является окислителем и какое восстановителем? Запишите уравнение растворения оксида меди (I), учитывая, что образуется комплекс [Cu(NH3)2]ОН. Дайте ему название. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 9 СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ II ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. Электронное строение атомов металлов главной и побочной подгрупп второй группы периодической системы. 2. Получение металлов второй группы. 3. Свойства металлов главной и побочной подгруппы. 4. Основные соединения элементов главной подгруппы, их применение. 5. Основные соединения подгруппы металлов цинка, их применение. 6. Сопоставление свойств элементов главной и побочной подгрупп. 10 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 Ц е л ь р а б о т ы: ознакомить студентов со свойствами sи d-элементов II группы периодической системы Д.И. Менделеева. Приборы, посуда и реактивы Р е а к т и в ы: разбавленные растворы кислот и щелочей с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/дм3: серной, соляной, азотной кислот, гидроксидов натрия и аммония. Концентрированная серная кислота (=1,84 г/см3). Растворы солей с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/дм3: хлориды магния, цинка, кадмия; хромат калия, оксалат аммония, гидрофосфат натрия, карбонат натрия, сульфид натрия, нитрат кобальта (II). Растворы сульфатов магния и кальция с молярной концентрацией эквивалента 0,005 моль/дм3. Насыщенные растворы гидроксида кальция, хлоридов стронция и бария. Раствор фенолфталеина. Вода дистиллированная. Металлы: магний (стружка), цинк (гранулы и порошок). Порядок выполнения работы Опыт 1. Взаимодействие металлического магния с водой В пробирку поместите кусочек магния и добавьте 8-10 капель дистиллированной воды. Нагрейте пробирку на спиртовке. К полученному раствору добавьте каплю фенолфталеина. 11 Запись данных опыта. Отметьте наблюдаемые явления. На образование, каких ионов указывает изменение окраски раствора? Запишите уравнение реакции. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ 12 Опыт 2. Взаимодействие металлического магния с разбавленными кислотами и щелочами В три пробирки поместите по небольшому кусочку магния. В первую пробирку добавьте 5-10 капель раствора соляной кислоты, во вторую – такое же количество раствора азотной кислоты, а в третью – 5 капель раствора гидроксида натрия. Запись данных опыта. Отметьте наблюдаемые явления и запишите уравнения реакций, используя метод электронноионных уравнений. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 13 Опыт 3. Получение и свойства гидроксида магния В три пробирки внесите по 3-4 капли раствора соли магния и в каждую добавьте по каплям раствор гидроксида натрия до появления осадка. В первую пробирку добавьте избыток раствора гидроксида натрия, в другую по каплям – раствор соляной кислоты, в третью – раствор хлорида аммония. В каких пробирках наблюдается растворение гидроксида магния? Запись данных опыта. Объясните, почему гидроксид магния растворяется в хлориде аммония. Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном виде. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 14 Опыт 4. Взаимодействие цинка с кислотами и щелочами В три пробирки поместите по 1 грануле цинка или по 1 микрошпателю цинковой пыли и добавьте в первую 4-5 капель разбавленной серной кислоты, во вторую – столько же концентрированной серной кислоты, а в третью 4-5 капель разбавленного раствора NaOH. Запись данных опыта. Отметьте наблюдаемые явления. Определите, какой газ выделяется в каждом случае. Напишите уравнения протекающих реакций, используя метод полуреакций _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ ________________________________________________________ 15 Опыт 5. Получение и свойства гидроксидов цинка и кадмия В три пробирки внесите по 5 капель раствора соли цинка, в другие две – столько же раствора соли кадмия. В каждую пробирку добавьте по каплям раствор гидроксида натрия до появления белых студенистых осадков гидроксидов. Исследуйте полученные осадки на растворимость в кислоте, щелочи и гидроксиде аммония. Запись данных опыта. По результатам опыта сделайте вывод о свойствах гидроксидов цинка и кадмия. Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах, учитывая, что координационное число цинка равно 4, а кадмия – 6. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 16 ЭЛЕМЕНТЫ III ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. Электронное строение атомов элементов главной подгруппы. 2. Получение элементов главной группы. 3. Свойства элементов главной подгруппы. 4. Основные соединения элементов главной подгруппы и их применение. 17 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 ЭЛЕМЕНТЫ III ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА Цель работы: ознакомить студентов со свойствами элементов III группы главной подгруппы периодической системы Д.И. Менделеева. Приборы, посуда и реактивы Растворы солей с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/дм3: горячий раствор буры Na2B4O7, медного купороса, хлорида алюминия. Растворы с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/дм3: соляной, азотной и серной кислот, гидроксида натрия. Концентрированные растворы серной, соляной и азотной кислот. Металлы: алюминий. Пробирки объемом 20 см3. Спиртовка. Порядок выполнения работы Опыт 1. Получение борной кислоты. В пробирку с 5 – 6 каплями горячего раствора буры внесите 2 – 3 капли концентрированного раствора серной или соляной кислоты и охладите пробирку холодной водой. Наблюдайте быстрое выпадение кристаллов борной кислоты. Запись данных опыта. Запишите уравнения соответствующей реакции, учитывая, что в реакции участвует вода. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 18 Опыт 2. Взаимодействие алюминия с кислотами. Опыты следует проводить в вытяжном шкафу. В три сухие пробирки внесите по маленькому кусочку алюминиевой фольги и добавьте концентрированные азотную, серную и соляные кислот. Опыт проводите с нагреванием и без него. Опыт повторить с разбавленными кислотами. Запись данных опыта. Написать уравнения реакций взаимодействия алюминия с разбавленными и концентрированными кислотами. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 19 Опыт 3. Пассивация алюминия. Порядок выполнения работы. Внесите алюминиевую проволоку или пластину в концентрированную азотную кислоту (работать под тягой!), промойте проволочку водой и внесите в раствор медного купороса. Выделение меди на поверхности алюминия не наблюдается. Почему? Из раствора медного купороса проволоку поместите в раствор концентрированной соляной кислоты. О чем свидетельствуют происходящие явления? Промойте проволоку водой и опустите в раствор медного купороса. Запись данных опыта. Объясните происходящие явления и запишите уравнения соответствующих реакций. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 20 Опыт 4. Взаимодействие алюминия со щелочью. Порядок выполнения работы. Небольшой кусочек алюминия поместите в пробирку и добавьте 6-8 капель разбавленного раствора гидроксида натрия. Запись данных опыта. Напишите уравнение реакции, используя метод электронно-ионного баланса. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 21 Опыт 5. Получение и свойства гидроксида алюминия. Порядок выполнения работы. В две пробирки внесите 2 – 3 капли хлорида алюминия и 2 – 3 капли разбавленного раствора гидроксида натрия до образования осадка гидроксида алюминия. В одну пробирку добавьте по каплям разбавленный раствор гидроксида натрия, а в другую – разбавленный раствор серной кислоты до растворения осадка. Запись данных опыта. Напишите уравнения соответствующих реакций. Какими свойствами обладает гидроксид алюминия? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 22 СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ IV ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. Электронное строение атомов элементов главной подгруппы IV группы периодической системы 2. Способы получения кремния, германия и металлов главной подгруппы. 3. Свойства простых веществ элементов подгруппы углерода. 4. Основные соединения элементов подгруппы углерода, их свойства и применение. 5. Окислительно-восстановительные свойства соединений германия, олова и свинца. 23 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ IV ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА Цель работы: ознакомить студентов со свойствами р-элементов IV группы периодической системы Д.И. Менделеева. Приборы, посуда и реактивы Растворы солей с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/дм3: карбоната натрия, гидрокарбоната натрия, хлорида кальция, нитрата кобальта (II), нитрата свинца (II), сульфата меди (II), силиката натрия. Растворы гидроксида натрия, серной, соляной и азотной кислот с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/дм3. Концентрированный раствор гидроксида натрия. Металлы: олово, свинец. Универсальная индикаторная бумага. Пробирки объемом 20 см3. Порядок выполнения работы Опыт 1. Получение малорастворимых солей кремниевой кислоты В 4 пробирки внесите по 3 – 5 капель растворов солей: в первую – хлорида кальция, во вторую – нитрата кобальта, в третью – нитрата свинца и в четвертую – сульфата меди. Добавьте в каждую пробирку по 2 – 3 капли раствора силиката натрия. Запись данных опыта. Отметьте цвета образующихся осадков. Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде. _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 24 Опыт 2. Взаимодействие олова с разбавленными кислотами В три пробирки положите по маленькому кусочку металлического олова. В каждую из пробирок добавьте раздельно по 10 капель 2 моль/дм3 растворов кислот: хлороводородной, серной, азотной. Отметьте медленное взаимодействие на холоду. Нагрейте пробирки на маленьком пламени горелки. Наблюдайте выделение газа. Запись данных опыта. Напишите уравнения протекающих реакций методом электронно-ионного баланса, учитывая, что при взаимодействии олова с разбавленной азотной кислотой выделяется преимущественно NО, а олово окисляется во всех случаях до Sn2+, образуя соответствующие соли. Какой газ выделяется при взаимодействии олова с разбавленной серной и хлороводородной кислотами? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ ____________________________________________________ 25 Опыт 3. Гидроксид свинца (II) и его свойства В две пробирки поместите по 5 – 7 капель раствора соли свинца и добавьте в каждую по нескольку капель 2 моль/дм3 раствора гидроксида натрия до выпадения осадка. Исследуйте свойства полученного гидроксида свинца, добавив в одну пробирку несколько капель 2 моль/дм3 раствора азотной кислоты, в другую – 2 моль/дм3 раствора гидроксида натрия. Размешайте растворы стеклянной палочкой или осторожно встряхните пробирки до растворения осадков в обоих случаях. Запись данных опыта. На основании результатов опыта сделайте вывод о свойствах гидроксида свинца. Напишите уравнения реакций получения гидроксида свинца, его растворения в кислоте и в щелочи, учитывая образование в щелочной среде комплексного аниона [Рb(ОН)6]4– – гексагидроксоплюмбата (II). Почему в данном опыте следует пользоваться азотной кислотой, а не хлороводородной или серной? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 26 Опыт 4. Гидролиз солей свинца (II) В пробирку внесите 5 – 7 капель раствора нитрата свинца и опустите в раствор индикаторную бумажку. Что наблюдается? Какая среда в растворе нитрата свинца? Добавьте к нему такой же объем раствора карбоната натрия. Наблюдайте выпадение осадка соли (PbOH)2CO3. В какой кислоте можно растворить полученную соль? Запись данных опыта. Объясните все наблюдаемые явления. Напишите уравнения реакции гидролиза нитрата свинца по первой ступени. Как влияет добавление карбоната натрия на этот процесс? Напишите уравнение реакции совместного гидролиза нитрата свинца и карбоната натрия. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ 27 ЭЛЕМЕНТЫ V ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. Электронное строение атомов элементов главной подгруппы. 2. Получение элементов главной группы. 3. Свойства элементов главной подгруппы. 4. Основные соединения элементов главной подгруппы и их применение. 28 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ V ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА Цель работы: ознакомить студентов со свойствами элементов V группы главной подгруппы периодической системы Д.И. Менделеева. Приборы, посуда и реактивы Растворы солей с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/дм3: нитрита натрия, иодида калия, перманганата калия, ортофосфат, гидрофосфат и дигидрофрсфат натрия, нитрата сурьмы (III), нитрат висмута(III) Растворы гидроксида натрия, серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/дм3. Раствор лакмуса. Концентрированный раствор аммиака. Универсальная индикаторная бумага. Пробирки объемом 20 см3 Порядок выполнения работы Опыт 1. Образование азотистой кислоты и ее разложение В пробирку внести 3-4 капли насыщенного раствора нитрита натрия и добавить 2-3 капли разбавленной серной кислоты. Образующаяся азотистая кислота окрашивает раствор в голубовато-зеленый цвет, при ее разложении над раствором в пробирке появляется бурое окрашивание газа. 29 Запись данных опыта. Написать реакцию образования азотистой кислоты и ее разложения в результате диспропорционирования с выделением оксидов азота. Сравнить устойчивость азотной и азотистой кислот. _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 30 Опыт 2. Окислительно-восстановительные свойства нитритов а) Взаимодействие нитрита натрия с иодидом калия Внести в пробирку по 2-3 капли разбавленных растворов иодида калия и серной кислоты. Добавить 2-3 капли насыщенного раствора нитрита натрия (или калия). Отметить изменение окраски. Возможно выделение иода в виде кристаллов. Запись данных опыта. Написать уравнение реакции (электронноионный баланс), учитывая образование оксида азота(II) и иода. Какие свойства проявляет в этой реакции нитрит? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 31 б) Взаимодействие нитрита натрия с перманганатом калия. В пробирку внести по 2-3 капли разбавленных растворов перманганата калия и серной кислоты, добавить столько же насыщенного раствора нитрита натрия (или калия). Отметить изменение окраски раствора. Запись данных опыта. Записать уравнение реакции (электронно-ионный баланса зная что марганец из перманганата –иона переходит в кислой среде в марганец (II). Какие свойства проявляет нитрит в этой реакции. Сделать общий вывод об окислительных и восстановительных свойствах нитритов. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 32 Опыт 3. Гидролиз солей ортофосфорной кислоты. В четыре пробирки внести по 5-6 капель нейтрального раствора лакмуса. В три пробирки добавить по 2-3 капли растворов ортофосфата, гидрофосфата натрия и дигидрофосфата натрия, в четвертую – столько же воды, оставив ее для сравнения.Отметить изменения окраски в трех пробирках по сравнению с контрольной. Запись данных опыта. Написать уравнения гидролиза солей в молекулярном и ионном виде, учитывая, что в растворе дигидрофосфата преимущественно протекает диссоциация иона Н2РО4-. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 33 Опыт 4. Гидроксиды сурьмы (III) и висмута (III) и их свойства. В две пробирки внести по 3-4 капли раствора хлорида сурьмы, в две другие – столько же нитрата сурьмы (III). Во все четыре пробирки прибавить по 3-4 капли разбавленной щелочи (до выпадения осадка). В одну из пробирок с осадком гидроксида сурьмы добавить несколько капель разбавленной кислоты, в другую столько же щелочи. Отметить растворение осадков в обоих случаях. Испытать на действие кислоты и щелочи осадка гидроксида висмута, заменив соляную кислоту азотной разбавленной. В каком случае наблюдается растворение? Запись данных опыта. Написать все уравнения реакций, учитывая, что в избытке щелочи гидроксид сурьмы образует комплексный ион гексагидроксоантимоната. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 34 Опыт 6 Гидролиз солей сурьмы и висмута. В две пробирки раздельно внести по 3-5 капель растворов солей висмута(III) и сурьмы(III). К каждому из растворов добавить по 5-10 капель воды. Отметить помутнение осадков основных солей. Запись данных опыта. Написать уравнения гидролиза солей сурьмы и висмута, с учетом того, что на второй ступени гидролиза основные соли, теряя молекулу воды, переходят в хлорид оксосурьмы и оксовисмута.Каким образом можно уменьшить или предотвратить гидролиз этих солей? Докажите Ваши теоретические выводы опытным путем. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ 35 ЭЛЕМЕНТЫ VI ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. Общая характеристика свойств элементов главной подгруппы VI группы. 2. Явление аллотропии у неметаллов VI группы. 3. Химические свойства серы. 4. Сероводород, сульфиды. 5. Сернистая кислота, сульфиты, их получение и свойства. 6. Серная кислота, сульфаты, тиосерная кислота. 7. Общая характеристика металлов подгруппы хрома. 8. Соединения хрома (II) и хрома (III): оксиды и гидроксиды. 9. Хроматы и дихроматы. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 ЭЛЕМЕНТЫ VI ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА Цель работы: ознакомление студентов со свойствами серы и ее соединений, соединений хрома. Приборы, посуда и реактивы Дистиллированная вода. Растворы с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/дм3: хлорида хрома (III), хромата калия, дихромата калия, сульфата меди (II), нитрата свинца, нитрата серебра, хлорида олова (II), хлорида цинка, нитрата висмута (III), сульфида натрия, сульфита натрия, перманганата калия. Растворы с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/дм3: хлороводородной кислоты, гидроксида натрия, серной кислоты. Кристаллы тиосульфата натрия и сульфита натрия. Пробирки объемом 20 см3. Спиртовка. 36 Порядок выполнения работы Опыт 1. Получение серы В пробирке в небольшом объеме воды растворите кристаллик тиосульфата натрия и внесите 3-4 капли разбавленного раствора хлороводородной кислоты. Помутнение раствора в пробирке происходит в результате выделения коллоидной серы. Отметьте окраску продукта реакции. Какой газ выделяется? Запись данных опыта. Напишите уравнение протекающей реакции. Укажите окислитель и восстановитель. Приведите графическую формулу тиосульфата натрия. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ 37 Опыт 2. Осаждение сульфидов, их растворимость в кислой среде В шесть пробирок внесите раздельно по 3-4 капли растворов солей меди (II), свинца (II), серебра, олова (II), цинка, висмута (III) и прибавьте (под тягой) в каждую из них по 3-4 капли раствора сульфида натрия. Отметьте цвет сульфидов, выпавших в виде осадков. К осадкам добавьте раствор хлороводородной кислоты. Определите, какие из осадков растворимы в кислой среде. Запись данных опыта. Составьте молекулярные и молекулярно-ионные уравнения реакций получения сульфидов меди (II), свинца (II), серебра, олова (II), цинка, висмута (III) и растворения некоторых из них в растворе хлороводородной кислоты. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ 38 Опыт 3. Окислительно-восстановительные свойства сульфитов А. В пробирку внесите 5-7 капель раствора дихромата калия и 2-3 капли разбавленной серной кислоты, а затем добавьте несколько кристалликов сульфита натрия. Отметьте изменение цвета раствора. Повторите опыт, взяв смесь раствора перманганата калия и разбавленного раствора серной кислоты, прибавляя кристаллический сульфит натрия. Как изменилась окраска смеси после реакции? Б. В пробирку внесите 10 капель раствора сульфита натрия и 4-5 капель разбавленной серной кислоты, а затем прилейте 6-8 капель раствора сульфида натрия или сероводородную воду. Наблюдайте появление свободной серы в виде мути. Объясните наблюдаемое. Запись данных опыта. Составьте уравнения происходящих процессов, используя метод электронно-ионных уравнений. Какие свойства в окислительно-восстановительных реакциях могут проявлять сульфиты? Почему? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ 39 Опыт 4. Получение и свойства соединений хрома (III) Внесите в пробирку 5-6 капель раствора соли хрома (III) и приливайте к нему по каплям раствор гидроксида натрия до появления осадка. Отметьте его цвет. Содержимое пробирки разделите на две части. К одной части добавьте 6-8 капель раствора серной кислоты, а к другой 6-8 капель раствора гидроксида натрия. Сравните цвет полученных растворов. В пробирку, содержащую раствор гексагидроксохромата (III) натрия, внесите по каплям раствор разбавленной серной кислоты до образования осадка гидроксида хрома (III). Запись данных опыта. Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном виде. Сделайте вывод о характере свойств гидроксида хрома (III). __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 40 Опыт 5. Условия существования в растворе хроматов и дихроматов. А. Переход хромата калия в дихромат. К раствору хромата калия (3-4 капли) внесите по каплям раствор серной кислоты до изменения окраски. Отметьте цвет раствора. Б. Переход дихромата калия в хромат. К полученному раствору из опыта А внесите 6-8 капель раствора гидроксида натрия. Наблюдайте изменение цвета раствора. Запись данных опыта. Напишите уравнения проведенных реакций в молекулярном и ионном виде. Наличием каких ионов обусловлена окраска в каждом случае? Какое равновесие устанавливается в водных растворах хроматов и дихроматов? Как влияет кислая и щелочная среда на сдвиг этого равновесия? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 41 ЭЛЕМЕНТЫ VII ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. Положение галогенов в периодической системе, строение их атомов. 2. Галогеноводородные кислоты и их соли. 3. Кислородные соединения хлора. 4. Кислородсодержащие кислоты галогенов и их соли. 5. Общая характеристика металлов подгруппы марганца. 6. Соединения марганца (II), (III), (IV): оксиды, гидроксиды. 7. Соединения марганца (VI), (VII): оксиды, кислоты, соли. 8. Применение марганца и его соединений. 9. Окислительно-восстановительные свойства соединений галогенов и марганца. 42 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7 ЭЛЕМЕНТЫ VII ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА Цель работы: ознакомить студентов со свойствами соединений галогенов и соединений марганца. Приборы, посуда и реактивы Растворы солей с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/дм3: хлорида натрия, бромида натрия, иодида калия, нитрата серебра, сульфата марганца (II), перманганата калия, пероксида водорода, карбоната натрия, сульфита натрия, сульфида натрия. Растворы с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/дм3: хлороводородной кислоты, гидроксида натрия, серной кислоты. Пробирки объемом 20 см3. Спиртовка. Крахмальная индикаторная бумага. Порядок выполнения работы Опыт 1. Качественные реакции на галогенид-ион. Внесите в три пробирки по 3-5 капель растворов следующих солей: в первую пробирку хлорида натрия, во вторую бромида натрия, в третью йодида калия. В каждую пробирку добавьте по 1-2 капли раствора нитрата серебра до выпадения характерных творожистых осадков галогенидов серебра. Отметьте цвет осадков. 43 Запись данных опыта. Запишите уравнения соответствующих реакций в молекулярной и ионной формах. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ 44 Опыт 2. Получение и свойства гидроксида марганца (II). В три пробирки внесите по 5-7 капель раствора сульфата марганца (II) и добавьте по 4-5 капель раствора гидроксида натрия. Отметьте цвет осадка. Содержимое первой пробирки перемешайте до изменения окраски вследствие окисления гидроксида марганца (II) водой и кислородом с образованием гидроксида марганца (IV), к содержимому второй − приливайте по каплям раствор хлороводородной кислоты, в третью добавьте раствор гидроксида натрия. Что наблюдаете? Запись данных опыта. Составьте уравнения реакций получения гидроксида марганца (II) , его окисления и взаимодействия с хлороводородной кислотой. Обменные реакции напишите в молекулярном и ионном виде, окислительновосстановительные − электронно-ионным методом. Сделайте вывод о свойствах гидроксида марганца (II). __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 45 Опыт 3. Малорастворимые соли марганца (II). В три пробирки внесите по 4-5 капель раствора сульфата марганца (II) и добавьте по 4-5 капель растворов: в первую − карбоната натрия, а во вторую и третью − сульфида натрия. Отметьте цвет образовавшихся осадков. К содержимому первой и второй пробирок прилейте по каплям раствор хлороводородной кислоты, а содержимое третьей пробирки перемешайте до изменения окраски осадка. Запись данных опыта. Напишите молекулярные и молекулярно-ионные уравнения взаимодействия: сульфата марганца (II) и карбоната натрия; сульфата марганца (II) и сульфида натрия; карбоната марганца (II) и хлороводородной кислоты. Составьте уравнение окисления кислородом воздуха сульфида марганца (II) с образованием гидроксида марганца (IV) и сероводорода. Сделайте вывод о свойствах малорастворимых солей марганца (II). __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ 46 Опыт 4. Окислительные свойства соединений марганца (VII) А. В пробирку внесите 3-4 капли раствора перманганата калия, 2-3 капли раствора серной кислоты и по каплям прибавьте раствор иодида калия до обесцвечивания раствора. Для подтверждения выделения свободного йода 1-2 капли полученного раствора нанесите на крахмальную индикаторную бумагу. Б. Внесите в пробирку 3-4 капли раствора перманганата калия, 2-3 капли раствора серной кислоты и 4-5 капель раствора пероксида водорода до изменения окраски. Определите выделяющийся газ тлеющей лучиной и отметьте обесцвечивание раствора. Запись данных опыта. Напишите уравнения окислительно-восстановительных реакций, учитывая, что в первом случае образуется свободный йод и сульфат марганца (II); во втором случае − сульфат марганца и кислород. Сделайте вывод об окислительно-восстановительной способности перманганатов. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ 47 Опыт 5. Влияние среды на характер восстановления перманганата калия В три пробирки внесите по 3-4 капли раствора перманганата калия. В первую пробирку добавьте 2-3 капли раствора разбавленной серной кислоты, во вторую столько же воды, в третью 5-6 капель раствора гидроксида натрия. Затем во все три пробирки прилейте по каплям раствор сульфита натрия до исчезновения фиолетово-малинового окрашивания. Наблюдайте изменение цвета растворов в каждой из пробирок. Запись данных опыта. Составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций ионно-электронным методом, учитывая, что в первой пробирке образуются сульфаты натрия и марганца (II); во второй пробирке − сульфат натрия и оксид марганца (IV); в третьей − сульфат натрия и манганаты калия и натрия. Сделайте вывод о характере восстановления перманганата калия в зависимости от реакции среды. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ 48 СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ VIII ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ Электронное строение атомов элементов триады железа. Способы получения железа, кобальта и никеля. Свойства простых веществ элементов триады железа. Основные соединения железа, кобальта и никеля, их свойства и применение. 5. Комплексообразующие свойства соединений железа, кобальта и никеля. 1. 2. 3. 4. 49 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8 СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ VIII ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА Цель работы: ознакомить студентов с химическими свойствами соединений железа, никеля и кобальта. Приборы, посуда и реактивы Разбавленные растворы с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/дм3: серной кислоты, гидроксида натрия. Концентрированный раствор гидроксида аммония (ω=25 %). Растворы солей с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/дм3: гексацианоферрата (II) калия, гексацианоферрата (III) калия, хлорида железа (III), роданида аммония (или калия), иодида калия, карбоната натрия, нитрата никеля (II), нитрата кобальта (II). Кристаллические соли: сульфит натрия и соль Мора. Раствор пероксида водорода с массовой долей H2O2 3%. Универсальная индикаторная бумага. Пробирки объемом 20 см3. Порядок выполнения работы Опыт 1. Характерные реакции на ионы Fe2+ и Fe3+ а) действие на соли железа (II) гексацианоферрата (III) калия Приготовьте в пробирке раствор соли Мора (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O (для приготовления раствора в пробирку поместите несколько кристалликов этой соли и растворите ее в небольшом количестве воды) и добавьте 1 каплю раствора гексацианоферрата (III) калия (красной кровяной соли K3[Fe(CN)6]). Отметьте цвет образовавшегося осадка (турнбулева синь), укажи- 50 те химическое название и формулу полученного вещества. Данная реакция является характерной на ион Fe2+. Напишите молекулярное и ионное уравнения реакции. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ 51 б) действие на соли железа (III) гексацианоферрата (II) калия Поместите в пробирку 2 – 3 капли раствора хлорида железа (III) и добавьте 1 каплю раствора гексацианоферрата (II) калия (желтой кровяной соли K4[Fe(CN)6]). Что наблюдается? Данная реакция является характерной на ион Fe3+. Запись данных опыта. Напишите уравнение реакции в молекулярной и ионной форме. Отметьте цвет образовавшегося осадка (берлинская лазурь), укажите химическое название полученного вещества. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ 52 в) действие на соли железа (III) роданида аммония (или калия) Поместите в пробирку 5 – 6 капель раствора хлорида железа (III) и добавьте 1 каплю раствора роданида аммония (или калия). Такой же опыт проделайте со свежеприготовленным раствором соли Мора. Запись данных опыта. Напишите уравнение реакции с получением Fe(CNS)3, придающего раствору ярко-красную окраску. Отметьте, что окраска характерна только для соли железа (III). __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 53 Опыт 2. Окислительные свойства соединений железа (III) а) окисление иодида калия В пробирку с 3 – 4 каплями раствора FeCl3 добавьте 1 – 2 капли раствора иодида калия. В какой цвет и почему окрашивается раствор? Напишите уравнение реакции. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 54 б) окисление сульфита натрия В пробирку с 3 – 4 каплями раствора FeCl3 добавьте несколько кристалликов сульфита натрия. При этом вначале появляется буро-красное окрашивание вследствие образования малоустойчивого сульфита железа (Ш), которое исчезает при нагревании. Убедитесь в восстановлении железа до степени окисления +2. Какой реактив следует для этого применить? Запись данных опыта. Напишите уравнение реакции окисления сульфита натрия хлоридом железа (III), учитывая, что в реакции принимает участие вода. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: _______________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ 55 Опыт 3. Комплексные соединения кобальта и никеля а) получение комплексного роданида кобальта Поместите в пробирку 5 капель раствора соли кобальта (II) и добавьте 5 – 6 капель раствора роданида аммония или калия; учтите, что при этом образуется раствор комплексной соли (NH4)2[Co(CNS)4]. Комплексные ионы [Co(CNS)4]2+ окрашены в синий цвет, а гидратированные ионы [Со(Н2О)6]2+ — в розовый. Отметьте цвет полученного раствора. Запись данных опыта. Опишите наблюдаемые явления. Напишите: а) уравнение протекающей реакции; б) уравнение диссоциации комплексной соли кобальта; в) уравнение, диссоциации комплексного иона; г) выражение константы нестойкости комплексного иона; д) название комплексной соли. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: _______________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ 56 б) получение амминокомплекса никеля К 5 – 10 каплям раствора соли никеля (II) добавляйте по каплям 25%-ный раствора аммиака до полного растворения выпадающего в начале осадка гидроксида. Как изменяется цвет раствора? Запись данных опыта. Напишите уравнения реакций: а) образования амминокомплекса никеля (координационное число никеля равно 6); б) диссоциации комплексного соединения и комплексного иона. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ 57 Опыт 4. Гидроксиды кобальта (II) и никеля (II) а) получение гидроксида кобальта (II) и его окисление Выполнение работы. В две пробирки поместите по 5 капель раствора соли кобальта и добавляйте по каплям раствор щелочи; сначала появляется синий осадок основной соли, который затем становится розовым, что указывает на образование гидроксида кобальта (II). Осадок в одной пробирке тщательно размешайте стеклянной палочкой, а в другую прибавьте 2 – 3 капли 3%-ного раствора пероксида водорода. В какой из пробирок наблюдается окисление гидроксида кобальта? Напишите уравнения протекающих реакций. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ 58 б) получение гидроксида никеля (II) и его окисление В две пробирки поместите по 5 капель раствора соли никеля и добавьте по каплям раствор щелочи до выпадения осадка гидроксида никеля (II). В первой пробирке осадок тщательно размешайте стеклянной палочкой, во вторую добавите 2—3 капли 3%-ного раствора пероксида водорода. Наблюдается ли изменение цвета осадка? Происходит ли окисление гидроксида никеля (II) кислородом воздуха и пероксидом водорода? Запись данных опыта. Напишите уравнения реакций. Сравните восстановительные свойства гидроксидов кобальта и никеля в степени окисления +2, используя значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Вывод: _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ 59 Учебное издание НИФТАЛИЕВ Сабухи Ильич ПЕРЕГУДОВ Юрий Семенович АСТАПОВ Алексей Владимирович ЛЫГИНА Лариса Валерьевна ПАХОМОВА Оксана Анатольевна РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ для лабораторных работ по теме: «ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ» по курсам «Неорганическая химия», «Общая и неорганическая химия» Подписано в печать 03.02.2009 . Формат 6084 1/16. Усл. печ. л 3,5. Тираж 700 экз. Заказ ГОУВПО «Воронежская государственная технологическая академия» (ГОУВПО «ВГТА») Отдел полиграфии ГОУВПО «ВГТА» Адрес академии и отдела полиграфии: 394000, Воронеж, пр. Революции, 19 60 61
