Контрольні питання та завдання

1. Охарактеризуйте Манган у зв’язку з його місцем у періодичній системі Д.І. Менделєєва. Складіть електронну формулу атома Мангану.

2. Які оксиди утворює манган? Напишіть формули цих оксидів і відповідних їм гідроксидів.

3. Наведіть приклади рівнянь реакцій, в яких калій манганат(VI) виступає як:

а) окисник; б) відновник.

4. Закінчіть рівняння окисно-відновних реакцій, розставте коефіцієнти методом іонно-електронного балансу:

а) NaNO₂ + KMnO₄ + KOH ®

б) MnCl₂ + KClO₃ + KOH ®

в) HCl + KMnO₄ ®

г) Mg + KMnO₄ + H₂SO₄ ®

д) Na₂S + KMnO₄ + H₂SO₄ ®

5. Визначте масу калій манґанату(VII), необхідного для окиснення калій сульфіту масою 7,9 г у нейтральному середовищі.

6. Застосовуючи таблиці значень стандартних електродних потенціалів, поясніть, у якому середовищі – кислому, нейтральному чи лужному – калій манґанат(VII) буде сильнішим окисником. Укажіть, до яких ступенів окиснення відновлюватиметься Манґан у кожному з цих випадків.

7. Охарактеризуйте Хром у зв’язку з його місцем у періодичній системі Д.І. Менделєєва. Складіть електронну формулу атома Хрома.

8. Закінчіть рівняння окисно-відновних реакцій, розставте коефіцієнти методом іонно-електронного балансу:

а) CrO₃ + NH₃ ®

б) FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ ®

в) Cr₂(SO₄)₃ + Br₂ + KOH ®

г) NaI + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ ®

д) SnCl₂ + K₂Cr₂O₇ + HCl ®

Лабораторна робота № 15. Вивчення властивостей елементів підгрупи феруму. Синтез сполук феруму, кобальту, нікелю.

Мета роботи: вивчити хімічні властивості заліза, кобальту та нікелю і йх сполук.

Матеріали і обладнання: Штативи для пробірок, пробірки, скляні палички, пробіркотримач, спиртівка, залізна стружка, сіль Мора, розчини: хлоридної кислоти 2 н, сульфатної кислоти 2 н, (густина 1,84 г/см³), нітратної кислоти 2 н, (густина 1,4 г/см³),розчини: калій або амоній роданід 0,01 н, їдкий натр 2 н, калій гексаціаноферат(II) 0,5 н, калій гексаціаноферат(III) 0,5 н, калій йодид 0,5 н, ферум(III) хлорид 0,5 н, кобальт хлорид 0,5 н, 10 % розчин калій гідроксид, натрій гідрокарбонат 0,5 н, натрій оксалат 0,5 н, нікель сульфат 0,5 н.

Теоретичний мінімум.

Ферум є елементом d-електронної сім’ї і знаходиться в VIIIB групі четвертого періоду. Разом з Кобальтом і Нікелем утворює так звану сім’ю феруму. Це один із найбільш поширених у природі хімічних елементів. Його вміст у земній корі 4-5 % (мас.). Є незамінним біогенним елементом. У живих системах бере участь у перенесенні електрона від одного субстрата до іншого.

Залізо – сріблястий пластичний метал, добре піддається куванню, плющенню та іншим видам механічної обробки. Характерним  для металів сімейства заліза є те, що вони проявляють феромагнітні властивості.

У хімічному відношенні залізо є металом середньої активності. При високих температурах взаємодіє з галогенами, сіркою, фосфором, вуглецем з утворенням бінарних сполук. Киснем повітря залізо поволі окиснюється, а розжарене залізо згоряє з утворенням феруму(III) оксиду. У вологому повітрі залізо кородує:

4Fe + 3O₂ + 2H₂O → FeO(OH).

При нагріванні до температури вище 500⁰С залізо реагує з водяною парою :

3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + H₂.

Залізо розчиняється у хлоридній кислоті будь-якої концентрації з утворенням ферум(II) хлориду і виділенням газоподібного водню. Аналогічно відбувається розчинення в розбавленій сульфатній кислоті:

Fe +H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂.

У концентрованих розчинах сульфатної кислоти при нагріванні залізо окиснюється до заліза(III):

2Fe +6H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ +3SO₂ +6H₂O.

У сульфатній кислоті, концентрація якої близька до 100%, залізо пасивується.

У розбавлених і помірно концентрованих розчинах нітратної кислоти залізо розчиняється з утворенням ферум(III) нітрату, нітроген(II) оксиду і води. При високих концентраціях нітратної кислоти на поверхні заліза утворюється оксидна плівка, яка захищає метал від подальшого розчинення.

У більшості своїх сполук ферум має ступені окиснення +2 і +3. Крім того, відомі солі залізистої кислоти H₂FeO₄, в якій ступінь окиснення феруму дорівнює +6.

Оксиди феруму у воді нерозчинні, взаємодіють з кислотами при нагріванні з утворенням відповідних солей феруму(II) і феруму(III).

Гідроксид феруму(II) одержують реакцією обміну розчинних солей феруму(II) з розчинами лугів:

Fe²⁺ + 2OH^- → Fe(OH)₂.

Білий осад Fe(OH)₂ на повітрі унаслідок окиснення швидко набуває зеленуватого, а потім бурого забарвлення, перетворюючись на гідроксид феруму (III):

4Fe(OH)₂ +O₂ +2H₂O → 4Fe(OH)₃.

Гідроксид феруму(II) проявляє основні властивості.

Гідроксид феруму(III) одержують реакцією обміну розчинних солей феруму(III) з розчинами лугів, він практично не розчиняється у воді.

При сплавлянні оксиду феруму(III) з натрій або калій карбонатом утворюються ферити – солі не отриманої у вільному стані залізистої кислоти НFeO₂:

Fe₂O₃ + Na₂CO₃ → 2NaFeO₂ +CO₃.

Ферити також одержують при сплавлянні ферум(III) гідроксиду з лугами або основними оксидами. Утворення феритів вказує на амфотерність ферум(III) гідроксиду.

Ступінь окиснення +6 ферум має у фератах, які необхідно розглядати як похідне залізистої кислоти і заліза (II) гідроксиду. Це сіль Fe(FeO₂)₂ – ферат(III) феруму(II) або ферит феруму(II).

Кобальт і нікель за хімічними властивостями подібні до заліза, але менш активні. До особливостей кобальту і нікелю варто віднести стійкість до атмосферної корозії і дії лугів. При взаємодії з галогенами утворяться похідні Co(II) і Ni(II). Нікель у вигляді компактного металу дуже стійкий до дії F₂ і O₂, що обумовлено утворенням на поверхні металу захисних фторидних чи оксидних плівок.