Химия металлов (90

обнаруживаются ионы железа (III)? Восстановите пероксид водорода солью Мора (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O в щелочной среде. Что представляет собой выпадающий осадок? Напишите уравнения обеих окислительно-восстановительных реакций.

в) Восстановление нитрата серебра. Приготовьте в двух пробирках раствор соли Мора. В одну из них добавьте равный объем раствора нитрата серебра и слегка нагрейте на пламени горелки (не доводя до кипения). Что наблюдается? Охладите пробирку и добавьте в нее и в контрольную пробирку по капле 0,01 н. раствора роданида калия (или аммония). В какой пробирке появляется окрашивание и почему? Напишите уравнение восстановления нитрата серебра до металлического серебра сульфатом железа (II).

Опыт 5. Получение тригидроксида железа и иследование его свойств

Внесите в две пробирки по пять капель раствора трихлорида железа и добавьте по три капли 2 н. раствора щелочи до получения бурого осадка тригидроксида железа. Испытайте полученный гидроксид на растворимость в 2 н.

кислоте и щелочи.

Слабые кислотные свойства тригидроксида железа не проявляются при взаимодействии с растворами щелочей и лишь при сплавлении со щелочами или карбонатами образуются соли железистой кислоты, называемые ферритами. Ферриты нацело гидролизуются водой и потому не могут существовать в растворе.

Напишите уравнения реакций: а) взаимодействия трихлорида железа с раствором щелочи; б) растворения тригидроксида железа в кислоте; в) образования ферритов при сплавлении Fe2O3 с KOH и с Na2CO3; г) гидролиза феррита. К какой группе гидроксидов относится тригидроксид железа?

Опыт 6. Окислительные свойства железа (III)

а) Окисление иодида калия. В пробирку с тремя каплями раствора FeCl3 добавьте 1-2 капли раствора иодида калия. Как окрашивается раствор? Почему? Напишите уравнение реакции.

б) Окисление цинка. В пробирку с тремя каплями раствора FeCl3 внесите кусочек цинка. Что наблюдается на поверхности цинка? Напишите уравнение реакции.

Лабораторная работа №4 МАРГАНЕЦ

Приборы и реактивы. (Полумикрометод.) Фарфоровый тигель. Сетка асбестированная. Плитка электрическая. Пинцет. Стеклянная палочка. Фильтровальная бумага. Едкий натр. Нитрат калия (или натрия). Перманганат калия. Сульфит натрия. Сульфат железа (II) (соль Мора). Двуокись марганца. Сульфат марганца. Лакмусовая бумажка (синяя). Растворы: едкого натра (2 н.), соляной кислоты (2 н.), серной кислоты (2 н., конц.), сульфида аммония (0,5 н.), иодида калия (0,5 н.), пероксида водорода (10%-ный), сульфата железа (II), гексациано-(II)феррата калия (0,5 н.), перманганата калия (0,5 н.), сульфата марганца (0,5 н.).

Опыт 1. Дигидроксид марганца, его получение и свойства

В три пробирки внесите по 3 – 5 капель раствора сульфата марганца (II) и по 3 – 4 капли 2 н. раствора щелочи. Отметьте цвет осадка в первый момент. Встряхните пробирку с осадком и оставьте стоять в штативе на некоторое время.

В две-другие пробирки к осадку прилейте по 2 – 4 капли; в первую – 2 н. раствора соляной кислоты, во вторую – 2 н. раствора щелочи. Что наблюдается в каждом случае? Какие свойства – основные, кислотные или амфотерные – проявляет дигидроксид марганца? Как изменился цвет осадка в первой пробирке? Отметьте неустойчивость дигидроксида марганца на воздухе.

Напишите уравнения реакций: а) получения дигидроксида марганца, б) взаимодействия его с кислотой, в) окисления дигидроксида марганца до тетрагидроксида кислородом воздуха с участием воды.

Опыт 2. Действие на соли марганца (II) сульфида аммония

В пробирку внесите 3 - 5 капель раствора соли марганца (II), добавьте 3 – 5 капель раствора сульфида аммония или натрия .Отметьте наблюдаемые явления. Напишите уравнение реакции образования осадка сульфида марганца и укажите его цвет.

Осадок сульфида марганца (II) размешайте стеклянной палочкой: он буреет вследствие окисления кислородом воздуха. Напишите уравнение реакции, учитывая, что получается тетрагидроксид марганца и свободная сера. Реакция протекает с участием воды.

Опыт 3. Восстановительные свойства соединений марганца (II) а) Взаимодействие с пероксидом водорода в щелочной среде.

К раствору сульфата марганца (II) (3 – 5 капель) добавьте 2 – 3 капли раствора щелочи и 3 – 4 капли раствора пероксида водорода. Смесь нагрейте до прекращения выделения кислорода вследствие полного разложения избытка пероксида водорода. Наблюдайте образование осадка Н2МnО3. Напишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде, составив схему перехода электронов.

Опыт 4. Окислительные и восстановительные свойства двуокиси марганца

а) Окислительные свойства двуокиси марганца. В коническую пробирку внесите 1 – 2 микрошпателя двуокиси марганца МnО2 и 5 – 10 капель 2 н. раствора серной кислоты. К смеси добавьте 2 – 4 микрошпателя соли сульфата железа (II) и 8 - 10 капель воды. Закрыв пробирку пробкой, встряхивайте ее до растворения двуокиси марганца. В полученный раствор внесите одну каплю гексацианоферрата (П) калия K4[Fe(CN)6]. Что наблюдается? На присутствие какого иона указывает окраска раствора? Напишите уравнение реакции окисления двуокиси марганца сульфата железа (II).

б) Восстановительные свойства двуокиси марганца. Смесь едкого натра,

кристаллического нитрата калия, диоксида марганца поместите в тигель и нагрейте на электрической плитке до расплавления и появления зеленой окраски.

Какое вещество сообщает зеленую окраску полученному расплаву? Напишите уравнение реакции окисления двуокиси марганца нитратом калия в щелочной среде. После охлаждения тигля налейте в него 5-6 мл воды (каков стал цвет раствора). Перелейте раствор в пробирку и добавьте 2 – 3 капли 2н. серной кислоты. Наблюдайте изменение окраски раствора, напишите уравнение реакции.

Опыт 5. Термическая неустойчивость соединений марганца (VII)

(проводите в вытяжном шкафу! Не наклоняйте лицо над тиглем!) Положите в тигель несколько кристаллов перманганата калия. Тигель

поставьте на асбестированную сетку, помещенную на электрическую плитку. К

перманганату добавьте пипеткой одну каплю концентрированной серной кислоты (пл. 1,84 г/см3). Осторожно подогрейте тигель. Как только начнется разложение перманганата, нагревание прекратите. Что наблюдается?

Напишите уравнения реакций: а) взаимодействия перманганата калия с серной кислотой; б) разложения марганцевой кислоты; в) разложения оксида марганца (II) на двуокись марганца и кислород.

Составьте схему перехода электронов в последней реакции. Какой элемент окислился и какой восстановился?

Опыт 6. Окислительные свойства перманганата калия а) Восстановление перманганата калия сульфитом натрия при

различных значениях рН среды. В три пробирки внесите по 3 – 5 капель раствора перманганата калия. В одну из них добавьте 2 – 4 капли 2 н. раствора серной кислоты, в другую – столько же воды и в третью – столько же 2 н. раствора щелочи. Во все три пробирки внесите по 2 – 3 микрошпателя сульфита натрия. Наблюдайте изменение окраски раствора в каждой пробирке.

Как изменилась степень окисления марганца в каждом случае? Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном виде. Для каждого случая составьте схему перехода электронов. Отметьте, как влияет рН среды на восстановление перманганата.

Приборы и реактивы. (Полумикрометод.) Пробирки. Стеклянные палочки. Асбестированная сетка. Дихлорид кобальта. Дихлорид никеля. Хлорид кальция прокаленный. Спирт. Растворы: соляной кислоты (пл. 1,19 г/см3), гидроксида натрия (2 н.), аммиака (25%-ный), пероксида водорода (3%-ный), сульфата кобальта (II) (0,5 н), сульфата никеля (II) (0,5 н.), дихлорида кобальта (II) (0,5 н.), сульфида аммония (0,5 н.)

Опыт 1. Получение дигидроксидов кобальта и никеля и исследование их свойств

а) Получение дигидроксидов кобальта и его окисление. Внесите в две пробирки по 2 – 3 капли раствора соли кобальта и добавляйте по каплям раствор едкой щелочи. Сначала проявляется синий осадок основной соли кобальта, который затем меняет цвет на розовый вследствие образования дигидроксида кобальта. Напишите уравнение реакций образования дигидроксида кобальта по стадиям. В одной пробирке размешайте осадок стеклянной палочкой для обеспечения лучшего соприкосновения Co(OH)2 с кислородом воздуха, в другую добавьте 2 – 3 капли 3%-ного раствора пероксида водорода. В каком случае происходит окисление дигидроксида кобальта?

Учитывая, что Fe(OH)2 легко окислялся кислородом воздуха, сделайте вывод, какой ион является более энергичным восстановителем: Fe2+ или Co2+.

б) Получение дигидроксида никеля и его окисление. Внесите в три пробирки по 2 – 3 капли раствора соли никеля и добавьте по каплям раствор едкой щелочи до выпадения осадка дигидроксида никеля. Попробуйте окислить полученный дигидроксид никеля различными окислителями. Для этого в первой пробирке перемешайте осадок стеклянной палочкой, во вторую пробирку добавьте 2 – 3 капли 3%-ного раствора пероксида водорода, в третью пробирку добавьте одну каплю бромной воды. В каком случае наблюдается окисление и связанное с ним изменение цвета осадка?

Напишите уравнение реакции, учитывая, что окисление дигидроксида никеля в тригидроксид протекает в щелочной среде. Сравните восстановительные свойства ионов Fe2+, Co2+, Ni2+.

Опыт 2. Гидратация иона Co2+

Налейте в две пробирки по 5 – 6 капель насыщенного раствора соли кобальта(II). В первую пробирку внесите две капли концентрированной соляной кислоты (пл. 1,19г/см3), во вторую – маленький кусочек хлорида кальция, предварительно прокаленного на асбестированной сетке. Как меняется окраска раствора?

Поместите в третью пробирку один микрошпатель соли кобальта(II) и 3 – 4 капли этилового спирта. Отметьте окраску и разбавьте полученный раствор, добавляя воду. Как изменяется окраска раствора при разбавлении?

Стеклянной палочкой, смоченной 0,5 н. раствором хлорида кобальта, напишите какое-либо слово на фильтровальной бумаге. Подсушив бумагу,

поднесите ее к пламени горелки и слегка подогрейте, пока текст не станет видимым. Что происходит с надписью при охлаждении?

Объясните изменение окраски во всех случаях, исходя из того, что ион кобальта, гидратированный шестью молекулами воды [Co(H2O)6]2+ , имеет розовую окраску, а обезвоженный – синюю.

Опыт 3. Комплексные соединения кобальта и никеля а) Получение аммиачного комплекса кобальта (хлорида

гексаминкобальта(II)). Внесите в пробирку 3-4 капли раствора соли кобальта и добавляйте по каплям 25%-ный раствор аммиака. Вначале выпадет осадок дигидроксида кобальта. Затем осадок растворится вследствие образования комплексного основания кобальта [Co(NH3)6(OH)2].

Полученный раствор разлейте в две пробирки. В одной из них тщательно перемешайте раствор стеклянной палочкой и наблюдайте за изменением окраски вследствие окисления полученного комплексного соединения кобальта (II) в

комплексное соединение кобальта (III) (координационное число остается равным 6). Прилейте две капли сульфида аммония. Почему выпадает осадок? Во вторую пробирку добавьте 2-3 капли 3%-ного раствора пероксида водорода. Почему изменяется окраска?

Напишите уравнения реакций: а) образования комплексного соединения двухвалентного кобальта; б) его окисления кислородом воздуха и пероксидом водорода в аммиачный комплекс трехвалентного кобальта; в) диссоциации обоих комплексных соединений; г) диссоциации комплексных ионов и выражения констант нестойкости (какой комплексный ион прочнее: [Co(NH3)6]2+или

[Co(NH3)6]3+ и почему?); д) взаимодействия аммиачного комплекса кобальта (III) с сульфидом аммония.

б) Получение аммиачного комплекса никеля (хлорида гексамин-(II)

никеля). Растворите один микрошпатель сухого хлорида никеля в пяти каплях воды. добавьте по каплям раствор 2н. щелочи до выпадения осадка и затем пять капель 25%-ного раствора аммиака до растворения осадка.

Подействуйте на полученный раствор раствором сульфида аммония. Каков состав выпадающего осадка? Напишите уравнения протекающих при этом реакций.

Лабораторная работа №6

МЕДЬ Приборы и реактивы. (Полумикрометод.) Наждачная бумага. Цинк

(гранулированный). Медь (проволока и стружка). Сульфит натрия. Лакмусовая бумага (синяя и красная). Крахмальный клейстер. Растворы: азотной кислоты (2

н., пл. 1,4 г/см3), серной кислоты (2 н., пл. 1,84 г/см3), соляной кислоты (2 н., пл. 1,19 г/см3), гидроксида натрия или калия (2 н.), гидроксида аммония (2 н.), хлорида меди (0,5 н.), нитрата серебра (0,1 н.), сульфата меди (II) (0,5 н., 69,4 г в 1

л воды), нитрата ртути Hg(NO3)2 (2 н.), гексациано-(II)феррата калия (0,5 н.), роданида калия (0,5 н.), хлорида меди (II) (0,5 н.), карбоната натрия (0,5 н.), иодида калия (0,5 н.), тиосульфата натрия (0,5 н.).

Опыт 1.Получение меди (вытеснение меди из растворов ее солей активными металлами)

Поместите в пробирку 5 – 6 капель раствора сульфата меди и бросьте в нее кусочек цинка, железа или алюминия. Через несколько минут наблюдайте появление на кусочке металла красного налета. Что представляет собой этот налет?

Напишите в ионном виде уравнение реакции вытеснения меди из раствора ее соли более активным металлом.

Опыт 2. Восстановительные свойства меди а) Взаимодействие меди с кислотами. В три пробирки внесите по кусочку

меди и по 5 – 6 капель 2 н. растворов кислот: в первую – соляной, во вторую – серной, в третью – азотной. Во всех ли пробирках появилось сине-голубое окрашивание, характерное для ионов меди Cu2+? Почему медь не взаимодействует с разбавленными растворами соляной и серной кислот? Напишите уравнение взаимодействия меди с азотной кислотой, принимая во внимание, что азотная кислота восстановилась преимущественно до оксида азота NO.

Слейте разбавленные кислоты, ополосните пробирки, оставив в них кусочки меди, и внесите в пробирки по 5 – 6 капель концентрированных растворов тех же кислот. Проследите сначала при комнатной температуре, потом при осторожном нагревании во всех ли пробирках протекает реакция. Обратите внимание на резкий запах двуокиси серы SO2, выделяющейся при взаимодействии меди с серной кислотой, и на бурую окраску двуокиси азота, выделяющейся в пробирке с азотной кислотой. Напишите уравнения протекающих реакций, объясните подбор коэффициентов.

б) Вытеснение медью менее активных металлов из растворов их солей.

Внесите в пробирку 5 – 6 капель раствора нитрата серебра AgNO3 и опустите в него зачищенную наждачной бумагой медную проволоку. Что представляет собой блестящий налет и отдельные кристаллы, появившиеся в той части медной проволоки, которая погружена в раствор?

Положите медную монету на кусочек фильтровальной бумаги и нанесите каплю раствора Hg(NO3)2 на поверхность монеты, через 1-2 минуты промойте поверхность проточной водой и вытрите фильтровальной бумагой. Почему поверхность монеты «посеребрилась»?

Напишите ионные уравнения вытеснения серебра и ртути из их солей медью. Окислителем или восстановителем являлась медь в этих реакциях?

Опыт 3. Получение дигидроксида меди и исследование его свойств а) Термическая неустойчивость дигидроксида меди. Получите в

пробирке малорастворимый дигидроксид меди взаимодействием 3 – 4 капель раствора сульфата меди с таким же объемом раствора щелочи. Каков цвет выпавшего осадка Cu(OH)2? Закрепите пробирку в лапке штатива в слегка наклонном положении и осторожно нагрейте. Как изменится цвет осадка при превращении дигидроксида в оксид меди?

Напишите уравнения реакций получения дигидроксида меди и его разложения при нагревании.

б) Химические свойства дигидроксида меди. Получите дигидроксид меди в двух пробирках взаимодействием нескольких капель сульфата меди и щелочи. В одну пробирку прибавьте дополнительно 5 – 6 капель 2 н. раствора щелочи, в другую – такой же объем 2 н. раствора серной кислоты. В каком случае растворился осадок Cu(OH)2? Напишите уравнения реакций. Какой вывод можно сделать на основании наблюдений о химических свойствах дигидроксида меди?

*Примечание. В избытке концентрированного раствора щелочи дигидроксид меди медленно растворяется с образованием купритов типа Na2CuO2. Однако кислотные свойства дигидроксида выражены настолько слабо,