Лабораторная работа №10: Железо, кобальт, никель. Цель

Лабораторная работа №10: Железо, кобальт, никель.
Цель: ознакомиться с типичными свойсвами железа, кобальта, никеля и их соединений.
Оборудование и реактивы: химическая посуда, спиртовка, щипцы, водяная баня, железо, кобальт,
никель и ее соединения.
Теоретическая часть:
Железо
Серый мягкий ковкий металл; при обычном давлении существует в трех полиморфных
модификациях (α, β, γ); порошок пирофорен. Медленно окисляется во влажном воздухе (процесс
ржавления). Не реагирует с водой, гидратом аммиака; пассивируется в концентрированных серной и
азотной кислотах, разбавленных щелочах. Реагирует с разбавленными кислотами,
концентрированными щелочами, неметаллами, монооксидом углерода. Вытесняет благородные
металлы из их солей в растворе. Катион Fe2+ — бесцветный, катион Fe3+ — бесцветный (в
сильнокислотной среде) или желтый (в разбавленном растворе). Техническое железо (чугун, сталь)
содержит С (частично в виде Fе3С), Mn, Si, S, Р и другие примеси. Второй (после алюминия) по
распространенности в природе металл.
Кобальт
Темно-серый порошкообразный (почти черный) или желтовато-серый (с синим оттенком)
компактный металл; относительно твердый, ковкий, пластичный, высокоплавкий. При нагревании на
воздухе покрывается оксидной пленкой. В виде порошка пирофорен. Пассивируется в
концентрированных серной и азотной кислотах. Не реагирует с водой, фтороводородной кислотой,
щелочами в растворе, гидратом аммиака, азотом. Реагирует с разбавленными кислотами, щелочами
при сплавлении, неметаллами, аммиаком, монооксидом углерода. Заметно поглощает Н2 при
комнатной температуре. В водном растворе катион Со2+ окрашен в розовый цвет.
Никель
Белый металл; относительно твердый, тягучий, поддается ковке. В виде черного порошка
пирофорен. Менее реакционноактивен, чем железо и кобальт; во влажном воздухе устойчив. Не
реагирует с водой, щелочами, гидратом аммиака, азотом; пассивируется в концентрированной
азотной кислоте. Катион Ni2+ в растворе имеет ярко-зеленую окраску. Реагирует с разбавленными
кислотами, кислородом, галогенами, халькогенами, аммиаком, монооксидом углерода. Переводится
в раствор карбонатом аммония. Поглощает заметное количество Н2. При обработке фтором
компактный металл покрывается очень устойчивой пленкой NiF2.
Экспериментальная часть:
Опыт 1: действие кислот на железо.
Поместили в 4 пробирки по несколько крупинок железа и добавили в1-ю – H2SO4, во 2-ю – HCl, в 3ю – H3PO4, в 4-ю – HNO3. В первой и второй пробирке наблюдали бурное выделение пузырьков
водорода, а в третьей и четвертой реакция не наблюдалась. Тогда опустили эти пробирки в водяную
баню и нагрели. Пошло выделение водорода.
Fe+H2SO4FeSO4+H2↑
Fe+2HClFeCl2+H2↑
Fe+2H3PO4Fe(PO4)2+3H2↑
Fe+2HNO3Fe(NO3)2+H2↑
Опыт 2: получение гидрооксидов железа(II), кобальта(II) и никеля(II).
Налили в пробирки отдельно по 5 капель солей FeSO4, FeCl3, CoCl2 и NiCl2. Подействовали на них
NaOH. Записали уравнения реакций.
FeSO4+2NaOHNa2SO4+Fe(OH)2 темно-зеленый осадок
CoCl2+2NaOH2NaCl+Co(OH)2 розовый осадок
NiCl2+2NaOH2NaCl+Ni(OH)2 светло-зеленый осадок
FeCl3+3NaOH3NaCl+Fe(OH)3 коричневый осадок
Опыт 3: окисление двух- и трехгидроокисей.
В пробирки с дигидроокисями железа, кобальта и никеля добавили бромной воды и нагрели.
Наблюдали изменение цвета осадков.
2Fe(OH)2+Br2 +2NaOH  Fe(OH)3 +2NaBr
2Co(OH)2+Br2 +2NaOH  Co(OH)3 +2NaBr
2Ni(OH)2+Br2 +2NaOH  Ni(OH)3 +2NaBr
Опыт 4: окислительные свойства иона Fe3+.
Налили в пробирку 3-4 капли KI и подействовали на него раствором FeCl3. В результате реакции йод
окислился до свободного состояния. Проверили это, добавив раствора крахмала. Раствор приобрел
синюю окраску.
2KI+2FeCl32KCl+2FeCl2+I2
2I- -2eI20
Fe3+ +1eFe2+
1 окисление
2 восстановление
Опыт 5: комплексные соединения железа.
а) получение берлинской лазури: К 2-3 каплям FeCl3 добавили воды и каплю гексацианоферрата
калия. В результате реакции выпадает осадок синего цвета(берлинская лазурь). Испытали осадок по
отношению к щелочи.
4FeCl3 +3K4Fe(CN)612KCl+Fe4[Fe(CN)6]3
Fe4[Fe(CN)6]3+12NaOH 4Fe(OH)3+12Na+3[Fe(CN)6]
б) получение роданида железа: К 2-3 каплям FeCl3 добавили роданид калия. Таким образом
получили роданид железа. Исследовали роданид железа по отношению к щелочи. В осадок выпадает
гидроокись трехвалентного железа.
FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl
Fe(SCN)3+3NaOH3NaSCN+Fe(OH)3↓
Опыт 6: комплексные соединения кобальта.
а) Налили в пробирку 3 капли соли CoCl3 и добавили роданид калия. Образуется неустойчивый
комплекс [Co(SCN)4]2-. Добавив в пробирку немного амилового спирта, наблюдали появление
синего кольца в верхнем слое раствора. Это происходит из-за экстрагирования кобальта из
комплексного соединения его роданида.
CoCl2+4KSCNK2[Co(SCN)4] + 2KCl
K2[Co(SCN)4]+ C5H11OH
б) Поместили в фарфоровую ступку соли кобальта и тиосульфата. Растерли смесь до образования
комплексного соединения синего цвета. Составили уравнения реакции.
CoCl2+Na2S2O3
Вывод: ознакомились с типичными свойсвами железа, кобальта, никеля и их соединений.
Проверили действие различных кислот на железо. Получили гидрооксиды железа(II), кобальта(II) и
никеля(II). Доказали окислительные свойства иона Fe3+. Познакомились с комплексными
соединениями железа и кобальта.