Химия переходных элементов. Учебное пособие
.pdf
7.Практика изучения химических свойств простых веществ…
5.Почему изделия из серебра на воздухе чернеют?
6.На каких реакциях основано применение солей серебра в фотографии?
7.Что такое ляпис и где он применяется?
Опыт 1. Отношение меди к кислотам
Поместите в пять пробирок немного медных стружек и добавьте по 0,5 мл растворов кислот в соответствии с табл. 6.
Что происходит? А что будет происходить при нагревании системы? Напишите уравнения реакций.
Таблица 6
Пример оформления отчета по лабораторной работе
№ пробирки |
Добавляемый реагент |
Наблюдения |
|
|
|
1 |
1 М раствор Н2SO4 |
|
2 |
конц. раствор Н2SO4 |
|
3 |
1 М раствор НNO3 |
|
4 |
конц. раствор НNO3 |
|
5 |
раствор НCl |
|
|
|
|
Опыт 2. Получение оксида меди (I)
Растворите 2,5 г медного купороса в 15 мл теплой воды и добавьте 1,5 г глюкозы. Нагрейте раствор и прилейте к нему 2,5 мл 20 %-ного раствора щелочи. Смесь перемешайте и оставьте стоять на час. Осадок промойте дистиллированной водой. Напишите уравнения реакций.
Опыт 3. Свойства оксида меди (I)
3.1.Подействуйте на оксид меди (I) концентрированным раствором серной кислоты при нагревании. Наблюдайте происходящее явление. Что получается в растворе и в осадке?
Изучите отношение оксида меди (I) к разбавленной серной кислоте.
3.2.Прилейте к оксиду меди (I) концентрированную соляную кислоту до растворения появляющегося белого осадка. Напишите уравнения реакций.
51
Химия переходных элементов
3.3. Растворите оксид меди (I) в концентрированном растворе аммиака и разделите раствор на две пробирки. Одну пробирку закройте пробкой для предотвращения поступления кислорода воздуха. Обе пробирки встряхните. Что происходит? Напишите уравнения реакций.
Рассмотрите с точки зрения МВС строение аммиаката меди (I).
Опыт 4. Получение и свойства гидроксида меди (I)
К солянокислому раствору оксида меди (I) прилейте 3–5 мл 20 %-ного раствора щелочи. Что наблюдается? Отделите осадок декантацией, растворите в 2 %-ном растворе аммиака. Напишите уравнения.
Опыт 5. Получение и свойства хлорида меди (I)
5.1.1 г CuCl2 растворите в 12 мл воды, прилейте 2 мл концентрированной соляной кислоты и внесите 1,5 г меди. Нагревайте, поддерживая постоянный объем, до тех пор, пока капля раствора, разбавленная водой, перестанет окрашиваться в голубой цвет. По окончании реакции перелейте раствор в стакан с холодной водой. Что происходит? Осадок хлорида меди (I) отфильтруйте. Разделите осадок на пять частей.
5.2.Испытайте отношение полученного хлорида меди (I) к горячей концентрированной соляной кислоте и 25 %-ному раствору аммиака. Оставьте полученные растворы на воздухе. Объясните наблюдаемые явления.
Оцените константу равновесия образования аммиачного комплекса.
5.3.Часть осадка хлорида меди (I) оставьте на воздухе. Что происходит?
5.4.Растворите хлорид меди (I) в насыщенном растворе хлорида натрия или калия. Разбавьте раствор водой. Объясните наблюдаемые явления. Напишите уравнения.
5.5.К солянокислому раствору хлорида меди (I) прилейте 20 %- ный раствор щелочи. Что наблюдается?
Опыт 6. Получение и свойства бромида меди (I)
Нагрейте 10 мл 20 %-ного раствора бромида меди (II) и пропустите в него ток оксида серы (II). Что выпадает в осадок? Напишите уравнение реакции.
52
7. Практика изучения химических свойств простых веществ…
Как относится CuBr к воде, к концентрированной соляной кислоте и к раствору аммиака?
Опыт 7. Йодид меди (I)
Налейте в пробирку по 2–3 мл 1 М раствора CuSO4 и 2 М раствора KI. Что наблюдается? При энергичном перемешивании добавьте к смеси раствор тиосульфата натрия до обесцвечивания (зачем?). Осадок отфильтруйте, промойте водой и разделите на три пробирки.
В одну пробирку прилейте раствор аммиака, в другую – концентрированную соляную кислоту, третью осторожно нагрейте.
Объясните наблюдаемые явления. Напишите уравнения реакций. Почему йодид меди (II) неустойчив?
Опыт 8. Получение оксида меди (II)
К горячему 5 %-ному раствору щелочи прилейте горячий раствор сульфата меди до полноты осаждения оксида меди (II). Реакционную смесь при помешивании нагревайте 10–15 минут. Что наблюдается?
Испытайте отношение оксида меди (II) к разбавленным и концентрированным растворам азотной, соляной, серной кислот, а также горячему и холодному раствору щелочи. Напишите уравнения реакций.
Опыт 9. Получение и свойства гидроксида меди (II)
9.1.К 5 мл раствора медного купороса добавьте 0,5 мл глицерина (зачем?) и 2 %-ный раствор щелочи до полноты осаждения гидроксида меди (II). Осадок отфильтруйте на воронке Бюхнера и промойте дистиллированной водой.
9.2.Испытайте отношение гидроксида меди (II) к 1 М соляной кислоте, к 30 %-ному раствору щелочи и к концентрированному раствору аммиака. Напишите уравнения реакций.
9.3.Нагрейте порцию гидроксида меди (II). Объясните наблюдаемые явления. Напишите уравнение реакции.
Опыт 10. Свойства солей меди (II)
К раствору медного купороса в разных пробирках прилейте растворы соды, гексацианоферрата (II) калия K4[Fe(CN)6], йодида ка-
53
Химия переходных элементов
лия и сульфида натрия. Что выпадает в осадок? Напишите уравнения реакций.
Опыт 11. Окрашивание пламени солями меди (II)
В петельку прокаленной платиновой проволоки поместите сухой хлорид меди (II) и внесите в пламя горелки. Опишите наблюдения.
Опыт 12. Оксид серебра (I)
К 1 мл 0,1 М раствора азотнокислого серебра прилейте 1 мл 0,1 М раствора щелочи. Промойте осадок водой методом декантации и высушите на воздухе. Каков состав осадка?
Испытайте отношение Ag2O к нагреванию и к концентрированному раствору аммиака. Напишите уравнения реакций.
Опыт 13. Оксид серебра (II)
К 1 мл 0,1 М раствора азотнокислого серебра прилейте раствор соды и раствор персульфата калия. Каков состав осадка?
Испытайте отношение осадка к растворам кислот: HCl, H2SO4, HNO3. Напишите уравнения реакций.
Опыт 14. Соли серебра (I)
Какие соли серебра хорошо растворимы в воде?
14.1.Определите рН раствора нитрата серебра. К каким основаниям (сильным или слабым) относится гидроксид серебра? Что получается при термическом разложении нитрата серебра? Напишите уравнение реакции.
14.2.К раствору нитрата серебра в разных пробирках добавьте по каплям растворы хлорида, бромида и йодида натрия. Напишите уравнение реакции.
14.3.К раствору нитрата серебра в разных пробирках добавьте по каплям растворы аммиака, тиосульфата натрия и роданида калия до растворения образующихся осадков.
Полученные растворы разделите на четыре части и испытайте
их отношение к растворам NaCl, KBr, KI и Na2S. Объясните наблюдаемые явления. Напишите уравнения реакций.
54
7.Практика изучения химических свойств простых веществ…
14.4.Кусочек листа фотобумаги засветите и разделите на две части. Одну часть опустите в раствор проявителя (гидрохинон + сода), другую – в раствор закрепителя (тиосульфат натрия). Через 10 минут выньте фотобумагу из закрепителя, промойте водой и поместите в проявитель. Объясните наблюдаемые явления. Напишите уравнения реакций.
Лабораторная работа 7: «Цинк, кадмий, ртуть и их соединения»
Задание для подготовки к лабораторной работе
1.Дайте общую характеристику элементов подгруппы IIB.
2.Укажите природные формы, содержащие эти элементы. Приведите способы получения простых веществ этих элементов.
3.Опишите физико-химические свойства простых веществ, их
отношение к О2 воздуха, воде, кислотам и щелочам, укажите значения электродных потенциалов данных элементов.
4.Окрашены ли комплексные соединения цинка? Почему?
5.Какие соединения образуются при взаимодействии растворов нитрата и хлорида ртути (II) с раствором аммиака? Почему их состав не одинаков?
6.Что такое кадмиевая желчь, кадмопон и цинко-кадмиевый литопон? Как их получить? Подумайте об ограничениях использования кадмиевых красок.
7.Что такое амальгама? Приведите металлы, которые легко амальгамируются. Какие металлы устойчивы к действию ртути?
8.Верно ли утверждение, что ртуть не проявляет степень окисления +1? Приведите аргументы.
9.Опишите способы применения ртути.
10.Что такое реактив Несслера и где он применяется?
Ртуть. Техника безопасности работы с ртутью и ее соединениями
Работать с ртутью и ее соединениями следует на подносе, сделанном из железа, с высокими бортами, под включенной тягой.
55
Химия переходных элементов
Все остатки ртути выливать в специальные сборники и сдавать лаборанту. После работы с ртутью необходимо тщательно вымыть руки с мылом.
Изучите самостоятельно признаки отравления ртутью.
Опыт 1. Оксиды цинка и кадмия
Прокалите нитраты цинка и кадмия. Что происходит? Какой цвет имеют оксиды этих элементов? Напишите уравнения реакций.
Опыт 2. Гидроксиды цинка и кадмия
2.1.К растворам солей цинка и кадмия (в отдельных пробирках) прилейте 1 М раствор щелочи до выпадения осадка, а затем избыток этого раствора. Что происходит? Напишите уравнения реакций.
2.2.Проведите опыты, аналогичные опыту 2.1, заменив раствор щелочи водным раствором аммиака. Почему? Напишите уравнения реакций, объясните причину растворения гидроксидов цинка
икадмия в избытке раствора аммиака. В каких условиях происходит наиболее полное осаждение гидроксидов цинка и кадмия?
Опыт 3. Сульфиды цинка и кадмия
Познакомьтесь с величиной произведений растворимости сульфидов цинка и кадмия. Осадите эти сульфиды из растворов солей цинка и кадмия. Обоснуйте выбор осадителя. Как относятся сульфиды цинка и кадмия к 1 М раствору серной кислоты?
Опыт 4. Оксиды ртути (I) и (II)
4.1.Налейте в пробирку 1–2 мл раствора нитрата ртути (I) и добавьте 1 мл 1 М раствора щелочи. Что происходит? Растворяется ли полученное вещество в азотной кислоте? Напишите уравнения реакций.
4.2.Налейте в пробирку 1 мл раствора нитрата ртути (II) и прибавьте к нему 1 М раствор щелочи до полноты осаждения оксида ртути (II). Каков цвет осадка? Исследуйте отношение осадка к растворам кислот и щелочей. Напишите уравнения реакций.
56
7. Практика изучения химических свойств простых веществ…
Опыт 5. Соли ртути (I) и (II)
Когда при растворении ртути в HNO3 образуется Hg2(NO3)2, а когда – Hg(NO3)2?
5.1.Поместите немного нитрата ртути (I) в пробирку и прилейте 2 мл воды. Чем вызвано помутнение раствора? Проведите аналогичный опыт с нитратом ртути (II). Напишите уравнения реакций. Как получить прозрачные растворы этих солей?
5.2.К раствору нитрата ртути (I) прилейте раствор хлорида натрия. Что наблюдается? Проделайте аналогичный опыт с раствором нитрата ртути (II). Напишите уравнения реакций и обоснуйте возможность их протекания. Где применяются хлориды ртути? Как они называются?
5.3.В раствор хлорида ртути (II) опустите на короткое время медную проволоку. Выньте проволоку из раствора и промойте ее водой. Опишите свои наблюдения. Напишите уравнение реакции.
5.4.К раствору нитрата ртути (I) в разных пробирках добавьте небольшие количества растворов сульфида натрия и иодида калия. Аналогичные опыты проделайте с раствором соли ртути (II). Напишите уравнения реакций. Объясните свои наблюдения.
5.5.В пробирку с раствором хлорида ртути (II) добавьте по каплям раствор хлорида олова (II) до образования осадка. Затем прилейте избыток раствора хлорида олова (II). Что при этом происходит? Напишите уравнения реакций.
5.6.К раствору хлорида ртути (II) прибавьте равный объем 10 %-ного раствора аммиака. Каков цвет и состав осадков? Напишите уравнение реакции.
57
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А
Стандартные энтальпии образования Н0298, энтропии S0298 |
|
|||||
и энергии Гиббса образования |
G0298 некоторых веществ при 298 К |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Вещество |
Н0 |
, |
|
S0298, Дж/(моль·К) |
G0 |
, |
298 |
|
|
298 |
|
||
|
кДж/моль |
|
|
кДж/моль |
||
Аl2O3 (тв.) |
–1676,0 |
|
50,9 |
–1582,0 |
||
С (графит) |
0,0 |
|
|
5,7 |
0,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
С (алмаз) |
1,8 |
|
|
2,4 |
2,8 |
|
|
|
|
|
|
||
ССl4 (ж.) |
–135,4 |
|
214,4 |
–64,6 |
||
СН4 (г.) |
–74,9 |
|
186,2 |
–50,8 |
||
С2Н2 (г.) |
226,8 |
|
200,8 |
209,2 |
||
С2Н4 (г.) |
52,3 |
|
|
219,4 |
68,1 |
|
С2Н6 (г.) |
–89,7 |
|
229,5 |
–32,9 |
||
С6Н6 (ж.) |
82,9 |
|
|
269,2 |
129,7 |
|
С2Н5ОН (ж.) |
–277,6 |
|
160,7 |
–174,8 |
||
С6Н12О6 |
–1273,0 |
|
– |
–919,5 |
||
(глюкоза) |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
СО (г.) |
–110,5 |
|
197,5 |
–137,1 |
||
СО2 (г.) |
–393,5 |
|
213,7 |
–394,4 |
||
СаСO3 (тв.) |
–1207,0 |
|
88,7 |
–1127,7 |
||
СаF2 (тв.) |
–1214,6 |
|
68,9 |
–1161,9 |
||
Са3N2 (тв.) |
–431,8 |
|
105 |
–368,6 |
||
CaO (тв.) |
–635,5 |
|
39,7 |
–604,2 |
||
|
|
|
|
|
||
Ca(OН)2 (тв.) |
–986,6 |
|
76,1 |
–896,8 |
||
Сl2 (г.) |
0 |
|
|
222,9 |
0 |
|
Сl2О (г.) |
76,6 |
|
|
266,2 |
94,2 |
|
СlО 2 (г.) |
105,0 |
|
257,0 |
122,3 |
||
Cr2O3 (тв.) |
–1440,6 |
|
81,2 |
–1050,0 |
||
СuO (тв.) |
–162,0 |
|
42,6 |
–129,9 |
||
|
|
|
|
|
||
FeO (тв.) |
–264,8 |
|
60,8 |
–244,3 |
||
|
|
|
|
|
||
Fe2O3 (тв.) |
–822,2 |
|
87,4 |
–740,3 |
||
Fe3O4 (тв.) |
–1117,1 |
|
146,2 |
–1014,2 |
||
Н (г.) |
218 |
|
|
114,6 |
203,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
58
Приложения
Продолжение прил. А
Вещество |
Н0 |
, |
S0298, Дж/(моль·К) |
G0 |
, |
298 |
|
298 |
|
||
|
кДж/моль |
|
кДж/моль |
||
Н2 (г.) |
0 |
|
130,5 |
0 |
|
HBr (г.) |
–36,3 |
198,6 |
–53,3 |
||
|
|
|
|
||
HCN (г.) |
135,0 |
113,1 |
125,5 |
||
|
|
|
|
||
НСl (г.) |
–92,3 |
186,8 |
–95,2 |
||
HF (г.) |
–270,7 |
178,7 |
–272,8 |
||
HI (г.) |
26,6 |
|
206,5 |
1,8 |
|
|
|
|
|
||
HN3 (ж.) |
294,0 |
328,0 |
238,8 |
||
Н2О (г.) |
–241,8 |
188,7 |
–228,6 |
||
Н2О (ж.) |
–285,8 |
70,1 |
–237,3 |
||
Н2S (г.) |
–21,0 |
205,7 |
–33,8 |
||
KCl (тв.) |
–435,9 |
82,6 |
–408,0 |
||
|
|
|
|
||
KСlО3 (тв.) |
–391,2 |
143,0 |
–289,9 |
||
MgCl2 (тв.) |
–641,1 |
89,9 |
–591,6 |
||
Mg3N2 (тв.) |
–461,1 |
87,9 |
–400,9 |
||
MgО (тв.) |
–601,8 |
26,9 |
–569,6 |
||
|
|
|
|
||
N (г.) |
472,7 |
153,2 |
455,6 |
||
|
|
|
|
|
|
N2 (г.) |
0 |
|
191,5 |
0 |
|
NH3 (г.) |
–46,2 |
192,6 |
–16,7 |
||
NH4NO2 (тв.) |
–256 |
|
– |
– |
|
NH4NO3 (тв.) |
–365,4 |
151 |
–183,8 |
||
N2О (г.) |
82,0 |
|
219,9 |
104,1 |
|
NО (г.) |
90,3 |
|
210,6 |
86,6 |
|
|
|
|
|
|
|
N2О3 (г.) |
83,3 |
|
307,0 |
140,5 |
|
NО2 (г.) |
33,5 |
|
240,2 |
51,5 |
|
N2О4 (г.) |
9,6 |
|
303,8 |
98,4 |
|
N2О5 (тв.) |
–42,7 |
178 |
114,1 |
||
NiО (тв.) |
–239,7 |
38,0 |
–211,6 |
||
О (г.) |
249,2 |
160,9 |
231,8 |
||
О2 (г.) |
0 |
|
205,0 |
0 |
|
ОF2 (г.) |
25,1 |
|
247,0 |
42,5 |
|
Р2О3 (тв.) |
–820 |
|
173,5 |
– |
|
Р2О5 (тв.) |
–1492 |
114,5 |
–1348,8 |
||
РbО (тв.) |
–219,3 |
66,1 |
–189,1 |
||
59
Химия переходных элементов
Окончание прил. А
Вещество |
Н0 |
, |
S0298, Дж/(моль·К) |
G0 |
, |
298 |
|
298 |
|
||
|
кДж/моль |
|
кДж/моль |
||
|
|
|
|
||
РbО2 (тв.) |
–276,6 |
74,9 |
–218,3 |
||
SО2 (г.) |
–296,9 |
248,1 |
–300,2 |
||
SО3 (г.) |
–395,8 |
256,7 |
–371,2 |
||
SiCl4 (ж.) |
–687,8 |
239,7 |
– |
|
|
SiН4 (г.) |
34,7 |
|
204,6 |
57,2 |
|
SiO2 (кварц) |
–910,9 |
41,8 |
–856,7 |
||
SnО (тв.) |
–286,0 |
56,5 |
–256,9 |
||
SnО2 (тв.) |
–580,8 |
52,3 |
–519,3 |
||
Ti (тв.) |
0 |
|
30,6 |
0 |
|
|
|
|
|
||
TiCl4 (ж.) |
–804,2 |
252,4 |
–737,4 |
||
TiО2 (тв.) |
–943,9 |
50,3 |
–888,6 |
||
WО3 (тв.) |
842,7 |
75,9 |
–763,9 |
||
ZnО (тв.) |
–350,6 |
43,6 |
–320,7 |
||
|
|
|
|
|
|