Лабораторная работа по теме: «сурьма, висмут»

Вопросы для самоподготовки

1. Дайте общую характеристику главной подгруппы V группы Периодической системы элементов Менделеева.

2. Приведите величины стандартных электродных потенциалов мышьяка, сурьмы и висмута.

3. Познакомьтесь со способами получения, физическими и химическими свойствами мышьяка, сурьмы, висмута. В каких кислотах и при каких условиях они растворяются? Где применяются простые вещества и соединения этих элементов?

4. Сравните строение и свойства водородных соединений мышьяка, сурьмы и висмута (термическая устойчивость, восстановительные свойства и т. д.).

Все работы с соединениями сурьмы и висмута должны проводиться в вытяжном шкафу!

Опыт 1. Получение и свойства полигидрата оксида сурьмы (III)

В пробирку с 1 мл солянокислого раствора хлорида сурьмы (III) при перемешивании прилейте раствор гидроксида натрия до начала выпадения белого осадка.

Затем, не прекращая перемешивания, добавьте в воду до 3/4 объема пробирки. Полученную суспензию полигидрата оксида сурьмы (III) разлейте в две пробирки равными порциями. В одну из них при перемешивании добавьте раствор гидроксида натрия, добиваясь исчезновения осадка. Какие комплексы при этом образуются? Во вторую пробирку при перемешивании добавьте соляную кислоту до исчезновения суспензии. Полученные растворы сохраните для следующих опытов. Составьте все уравнения реакций и сделайте вывод о кислотно-основных свойствах полигидрата оксида сурьмы (III).

К какому классу оксидов относится оксид сурьмы (III)?

Опыт 2. Восстановительные свойства стибита натрия

В пробирку с раствором нитрата серебра прилейте по каплям раствор аммиака для полного растворения появляющегося в начале оксида серебра. Затем прилейте раствор стибита натрия, полученный в опыте 1. Запишите наблюдения и приведите уравнения реакций. Солью какой кислоты является стибит натрия? Сделайте вывод о восстановительных свойствах стибита натрия.

Опыт 3. Получение сульфида и тиосоли сурьмы (III)

В пробирку с 1 мл солянокислого раствора хлорида сурьмы (III) при перемешивании прилейте раствор сульфида натрия до начала осаждения желто-оранжевого сульфида сурьмы (III). После того, как осадок отстоялся, слейте с него жидкость, промойте водой и при перемешивании добавьте избыток раствора сульфида натрия. Сульфид сурьмы переходит в раствор за счет образования тиокомплекса – тритиостибата (III) натрия, хорошо растворимого в воде. Составьте уравнения реакций. Приведите значение ПР (Sb₂S₃). Как относится Sb₂S₃ к растворам сульфида и полисульфида аммония? Что происходит при подкислении растворов полученных тиосолей сурьмы?

Опыт 4. Свойства оксида сурьмы (V)

В две пробирки поместите немного оксида сурьмы (V) и испытайте её отношение к 10%-ному раствору щёлочи и к концентрированной соляной кислоте. Напишите уравнения реакций. Как можно получить Sb₂O₅?

Опыт 5. Получение висмута

а) Налейте в пробирку несколько миллилитров солянокислого раствора хлорида висмута и бросьте туда немного порошка цинка. Что происходит? Напишите уравнение реакции.

б) Получите гидроксид висмута, действуя на раствор соли висмута раствором щёлочи, и прилейте к нему раствор станнита натрия. Что наблюдается? Напишите уравнения реакций.

Опыт 6. Свойства соединений висмута (III)

а) Растворите в воде нитрат висмута. Что происходит? Как получить прозрачный раствор соли висмута? Вспомните опыт 8.3.3 «Влияние разбавления на степень гидролиза солей» в лабораторной работе «Гидролиз». Какая соль (хлорид сурьмы(III) или сурьмы(V)) более подвержена гидролизу? Как это можно подтвердить теоретически?

б) К полученному в опыте 6(б) раствору прилейте раствор гидроксида натрия до начала выпадения белого осадка. Исследуйте кислотно-основные свойства образовавшегося гидроксида (см.опыт 1). Сравните полученные результаты с опытом 1. Составьте уравнения реакций и сделайте вывод о свойствах гидроксида висмута (III).

в) Прокалите на крышке тигля несколько кристаллов нитрата висмута. Что наблюдается? Напишите уравнение реакции. Как и почему изменяется цвет оксида висмута при охлаждении?

Опыт 7. Получение сульфида висмута (III) и изучение его свойств

В пробирку с 1 мл раствора хлорида висмута (III) при перемешивании прилейте раствор сульфида натрия до начала осаждения коричнево-черного сульфида сурьмы (III). Приведите значение ПР Bi₂S₃. Добавьте к декантированному осадку избыток раствора сульфида натрия. Характерно ли для висмута (III) образование тиокомплексов? Будет ли Bi₂S₃ растворяться в концентрированных азотной и серной кислотах? Составьте уравнения всех возможных реакций.

Опыт 8. Получение висмутата натрия

В тигель внесите 2 капли раствора нитрата висмута, 3 капли раствора гидроксида натрия и 5 капель насыщенного раствора персульфата калия. Тигель аккуратно нагрейте на асбестовой сетке на небольшом пламени. Что происходит? Напишите уравнения реакций. Полученный коричневый осадок висмутата натрия оставьте для следующего опыта.

Опыт 9. Окислительные свойства висмутата натрия

В пробирку с 3 мл воды добавьте несколько капель 1М раствора серной кислоты и 2 капли раствора сульфата марганца(II). После этого добавьте шпателем немного твердого висмутата натрия и размешайте образовавшуюся суспензию палочкой. После оседания частиц осадка наблюдайте розовую окраску раствора. Для висмутата натрия характерны чрезвычайно сильные окислительные свойства в кислой среде: стандартный потенциал для пары NaBiO₃/Bi³⁺ составляет +1,808 В. В каком направлении идет реакция окисления катионов марганца до перманганат-ионов? Значение  (MnO₄^/Mn²⁺) = +1,531 В.

Как изменяются окислительно-восстановительные свойства в рядах: а) As(III)-Sb(III)-Bi(III), б) As(V)-Sb(V)-Bi(V), в) Sb(III)- Sb(V).