6.1 Гидролиз хлорида алюминия

В пробирку с 5-6 каплями нейтрального раствора лакмуса добавить 1-3 капли раствора хлорида алюминия. Отметить, как изменилась окраска лакмуса и объяснить причину этого изменения.

Написать молекулярные, ионные и сокращенные ионные уравнения соответствующих реакций. Какая форма гидролиза имеет место в данном случае? Почему гидролиз этой соли не протекает до конца? Как можно уменьшить степень гидролиза этой соли?

6.2 Гидролиз хлорида алюминия в присутствии соды

В пробирку внести 2-3 капли раствора соли алюминия и столько же раствора карбоната натрия. Отметить выделение осадка гидроксида алюминия и выделение углекислого газа.

Объяснить наблюдаемое явление. Написать уравнения реакций гидролиза в молекулярной, ионной и сокращенной ионной форме. Образование каких веществ в данной реакции обусловливает течение гидролиза до конца?

3 Контрольные вопросы

1 Из каких природных соединений получают алюминий? Написать уравнение реакций.

2 Закончить уравнения реакций:

а) Na₂B₄O₇ + H₂O  …;

б) H₃BO₃ + NaOH  …;

в) B + H₂O (пар, при температуре каления)  …;

г) B + HNO₃ (разб.)  … .

3 Написать структурные формулы мета- и тетраборной кислот. Составить уравнения реакций их получения.

4 Составить уравнения реакций получения B₂H₆ и B₄H₁₀.

5 Закончить уравнения реакций:

а) BCl₃ + H₂O  …;

б) B₂O₃ + CaF₂+H₂O BF₃ + … .

Закончить уравнения реакций:

а) Al + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄  …;

б) Al + KMnO₄ + H₂SO₄  …;

в) Al + NaOH + H₂O  … .

7 Написать электролиз водных растворов солей: BCl₃, Аl₂(SO₄)₃.

8 Чем объяснить различное действие избытка гидроксида аммония и гидроксида натрия на раствор cульфата алюминия (III)? Написать уравнения реакций.

9 Закончить уравнения реакций ОВР:

а) B + H₂SO₄ (конц.)  …;

б) B + HNO₃ (конц.)  …;

в) B + HCl  …;

г) B + HNO₃ (разб.)  … .

Лабораторная работа № 4 железо. Кобальт. Никель

1 Теоретическая часть

Побочная подгруппа восьмой группы периодической системы охватывает три триады d-элементов и два искусственно полученных и мало исследованных элемента- хассий и мейтнерий. Элементы 5-го и 6-го периодов VIII-В группы, объединенняются в семейство платиновых металлов.

Железо, кобальт, никель объединяются в первую триаду- семейство железа. Все они представляют собой металлы. Очень сходны между собой. Атомы элементов семейства железа являются d- элементами и в отличие от элементов двух других триад VIII группы- платиновых металлов- не имеют свободного лантаноидного сжатия. Этим обусловлены особенности в химических свойствах элементов первой триады.

В химическом отношении железо, кобальт и никель относятся к металлам средней активности. В ряду стандартных электродных потенциалов они располагаются левее водорода, между цинком и оловом.

Кобальт и никель в коррозионном отношении заметно устойчивее железа, что согласуется с их положением в ряду стандартных электродных потенциалов.

Восстановительная активность у семейства железа понижается от железа к кобальту и никелю.

Степень окисления железа не бывает больше +6, у кобальта- не больше +5, у никеля- не больше +4. Наиболее типичны степени окисления для элементов триады железа +2, +3. При этом у железа степень окисления +3 заметно устойчивее, чем +2. У кобальта обе характерные степени окисления устойчивы примерно в равной мере, а у никеля более стабильна степень окисления +2.

Железу, кобальту, никелю свойственны ферромагнетизм, для них характерны высокие температуры плавления и большие плотности.

Элементы VIII-В группы образуют комплексные соединения, в частности, с аминами, органическими кислотами. В виде комплексных ионов железо и кобальт выполняют биологические функции в организмах растений и животных.

Железо - самый распространенный после алюминия металл на земном шаре: оно составляет 4% (масс.) земной коры. Температура плавления 1539±5˚С.

Железо - пластичный, серебристо-белый с сероватым отливом металл. Оно хорошо поддается ковке и другим видам механической обработки. Механические свойства железа сильно зависят от его чистоты - от содержания в нем даже весьма малых количеств других элементов.

В отсутствие влаги железо в обычных условиях пассивируется, но во влажном воздухе легко окисляется и покрывается ржавчиной, т.е. покрывается бурым налетом гидротированного оксида железа, который вследствие своей рыхлости не защищает железо от дальнейшего окисления:

4Fе + 3О₂ + 6Н₂O = 4Fе(ОН)₃

При нагревании железо взаимодействует почти со всеми неметаллами. Стандартный электродный потенциал Е⁰ процесса Э²⁺+2е =Э составляет −0.44В, поэтому железо легко взаимодействует с разбавленными кислотами, образуя производные Fе(II), но в концентрированных кислотах (азотной и серной) на холоду– пассивируется.

Железо образует сплавы различного состава. Сплавы железа с углеродом делятся на стали, содержащие меньше 2,14% углерода, и чугуны, содержащие больше 2,14% углерода.

Сталь, содержащая легирующие элементы (хром, никель, марганец, кремний, ванадий, молибден и др.), вводимые в определенных концентрациях для изменения ее свойств, называется легированной.

Чугун получают при восстановлении руд железа в домнах:

Fе₂O₃(г) + ЗСО(г) = 2Fе(т) + ЗСО₂(г)

Последующей обработкой чугуна получают сталь и техническое железо.

Кислород воздуха в присутствии воды легко окисляет белый осадок гидроксида железа (II) Fe(ОН)₂ до бурого осадка гидроксида железа (III) Fe(ОН)₃.

Гидроксид железа (III) более слабое основание, чем гидрооксид железа (II). Это выражается в том, что соли железа (III) сильно гидролизуются, а со слабыми кислотами (например, с угольной, с сероводородной) гидрооксид железа (III) солей не образует. Гидролизом объясняется и цвет раствора солей железа (III), их ион железа (III) почти бесцветен, но содержащие его растворы окрашены в желто- бурый цвет, что объясняется присутствием молекул Fе(ОН)₃, которые образуются благодаря гидролизу.

Кобальт – твердый, тягучий, похожий на железо блестящий серебристо-белый с розоватым отливом металл. Как и железо, он обладает магнитными свойствами. Вода, воздух на него не действуют.

Он менее активен, чем железо, значительно труднее растворяется в разбавленных кислотах. При действии щелочей на растворы солей кобальта (II) сначала выпадает осадок синей основной соли кобальта (II), который при кипячении жидкости переходит в осадок гидроксида кобальта (II) Со(ОН)₂ розового цвета:

СоСl₂ + NаОН = СоОНСl + NаСl

СоОНСl + NаОН = Со(ОН)₂ + NаСl

Кислород воздуха в присутствии воды также окисляет Со(ОН)₂ до темно-бурого осадка Со(ОН)₃, однако гораздо медленнее, чем гидроксид железа.

Соли кобальта (II) в безводном состоянии синего цвета, а в водном растворе гидротированны и имеют розовую окраску.

Соединения Со (III) менее устойчивы, чем соединения Со (II), и проявляют более сильно выраженную окислительную способность.

Для Со (II) очень характерна его способность к комплексобразованию. Комплексные соединения Со (III) более устойчивы, чем комплексные соединения Со (II). Комплексные соединения Со (II), хотя и известны, но очень неустойчивы.

Никель – серебристо-белый с желтоватым отливом металл, очень тверд, хорошо полируется, притягивается магнитом. Он характеризуется высокой коррозионной стойкостью - устойчив к действию воздуха и воды.

Менее активен, чем железо, хуже растворяется в разбавленных кислотах, нерастворим в щелочах. Концентрированные азотная и серная кислоты пассивируют никель, образуя на его поверхности оксидные пленки, обладающие сильным защитным действием.

Гидроксид никеля Ni(ОН)₂ выпадает в виде светло-зеленого осадка. В отличие от гидроксидов железа (II) и кобальта (II), он кислородом воздуха не окисляется. При действии окислителей переходит в черный гидрооксид никеля (III).

Гидрооксид никеля (III) подобен гидрооксиду кобальта (III ). Он обладает более выраженными окислительными свойствами.

Широко распространены только соли никеля (II).

Никель (II) образует много комплексных солей.