Химия элементов. Лабораторный практикум. Учебное пособие

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6.

СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ VI ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕМЕНТОВ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА

Цель работы: ознакомить студентов со свойствами серы и ее соединений, соединений хрома.

Приборы, посуда и реактивы.

Дистиллированная вода. Растворы с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/дм3: хлорида хрома (III), хромата калия, дихромата калия, сульфата меди (II), нитрата свинца, нитрата серебра, хлорида олова (II), хлорида цинка, нитрата висмута (III), сульфида натрия, сульфита натрия, перманганата калия. Растворы с молярной концентрацией эквивалента2 моль/дм3: хлороводородной кислоты, гидроксида натрия, серной кислоты. Кристаллы тиосульфата натрия и сульфита натрия.

Пробирки вместимостью 20 см3. Спиртовка.

пероксида водорода.

А. Взаимодействие пероксида водорода с перманганатом калия.

В пробирку внесите5-6 капель раствора перманганата калия и 2-3 капли разбавленной серной кислоты, добавьте 3-4 капли раствора пероксида водорода.

Б. Взаимодействие пероксида водорода с иодидом калия.

В пробирку внесите 3-4 капли раствора иодида калия, 1 каплю разбавленной серной кислоты и 2 капли раствора пероксида водорода.

Запись данных опыта. Опишите наблюдаемые явления. Для какого вещества характерна появившаяся окраска? Напишите уравнения реакций (методом электронно-ионного баланса).

31

Опыт 2. Получение серы.

В пробирку прилейте раствор тиосульфата натрия и внесите 3-4 капли разбавленного раствора хлороводородной кислоты. Помутнение раствора в пробирке происходит в результате выделения коллоидной серы. Отметьте окраску продукта реакции. Какой газ выделяется?

Запись данных опыта. Напишите уравнение протекающей реакции. Укажите окислитель и восстановитель. Приведите графическую формулу тиосульфата натрия.

А. Взаимодействие сульфита натрия с дихроматом калия.

В пробирку внесите 5-7 капель раствора дихромата калия и 2-3 капли разбавленной серной кислоты, добавьте несколько кристалликов сульфита натрия. Отметьте изменение цвета раствора.

Б. Взаимодействие сульфита натрия с сульфидом натрия.

В пробирку внесите 10 капель раствора сульфита натрия и 4-5 капель разбавленной серной кислоты, а затем прилейте6-8 капель раствора сульфида натрия или сероводородную воду. Наблюдайте появление свободной серы в виде мути. Объясните наблюдаемое.

Запись данных опыта. Составьте уравнения происходящих процессов, используя метод электронно-ионных уравнений. Какие свойства в окислительно-восстановительных реакциях могут проявлять сульфиты? Почему?

Опыт 4. Осаждение сульфидов и их растворимость.

В шесть пробирок внесите раздельно растворы солей меди (II), свинца (II), цинка, висмута (III), кадмия и марганца (II), и прибавьте (под тягой) в каждую из них раствор сульфида натрия. Отметьте цвет сульфидов, выпавших в виде осадков. Какой из осадков наименее растворим (см. табл. 2 приложения)? Запишите для этого осадка выражение произведения растворимости.

32

Запись данных опыта. Составьте молекулярные и молеку- лярно-ионные уравнения реакций получения осадков и растворения некоторых из них в растворе хлороводородной кислоты.

Опыт 5. Получение осадков хроматов и дихроматов.

В три пробирки внесите растворы хромата калия и прибавьте растворы: в первую – хлорида бария, во вторую – нитрата свинца, в третью – нитрата серебра. Такие же реакции проведите с раствором дихромата калия.

Дихромат серебра малоустойчив, поэтому окраску осадка отмечать сразу после его образования. Дихромат серебра разлагается с образованием хромата серебра и оксида хрома (VI).

Запись данных опыта. Отметьте цвета осадков и составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций. Реакции образования осадков используются в качественном анализе для обнаружения хромат- и дихромат-ионов.

Опыт 6. Получение и свойства соединений хрома (III).

Внесите в пробирку раствор соли хрома (III) и приливайте к нему по каплям раствор гидроксида натрия до появления осадка. Отметьте его цвет. Содержимое пробирки разделите на две части.

К одной части добавьте раствор серной кислоты, а к другой раствор гидроксида натрия. Сравните цвет полученных растворов. Во вторую пробирку внесите раствор разбавленной серной кислоты до образования осадка.

Запись данных опыта. Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном виде. Сделайте вывод о характере свойств гидроксида хрома (III).

Опыт 7. Условия существования в растворе хроматов и дихроматов.

А. Переход хромата калия в дихромат.

В пробирку с раствором хромата калия внесите по каплям раствор серной кислоты. Отметьте цвет раствора.

33

Б. Переход дихромата калия в хромат.

К полученному раствору из опыта А добавьте раствор гидроксида натрия до изменения окраски.

Запись данных опыта. Напишите уравнения проведенных реакций в молекулярном и ионном виде. Наличием каких ионов обусловлена окраска в каждом случае? Какое равновесие устанавливается в водных растворах хроматов и дихроматов? Как влияет кислая и щелочная среда на сдвиг этого равновесия?

Опыт 8. Окисление этилового спирта.

К 3–5 каплям раствора дихромата калия прибавьте 2–3 капли концентрированной серной кислоты. К полученному раствору добавьте 5–6 капель этилового спирта. Как изменилась окраска раствора? О появлении каких ионов в растворе говорит эта окраска? Обратите внимание на появление специфического яблочного запаха, характерного для уксусного альдегида СН3СНО.

Запись данных опыта. Составьте уравнение реакции и расставьте коэффициенты (метод электронно-ионного баланса). Почему для проведения этой реакции не требовалось нагревать раствор?

Опыт 9. Окисление ионов хрома (III).

А. Окисление ионов хрома (III) в щелочной среде.

К раствору сульфата хрома (III) добавьте раствор гидроксида натрия до растворения образовавшегося вначале осадка. К полученному раствору прибавьте раствор пероксида водорода. Нагрейте раствор до перехода зеленой окраски в желтую.

Б. Окисление ионов хрома (III) в кислой среде.

К раствору KMnO4 добавьте 5-6 капель концентрированной серной кислоты. К полученному раствору добавьте раствор сульфата хрома (III). Нагрейте раствор, наблюдайте изменение цвета.

Запись данных опыта. Составьте уравнение реакции и расставьте коэффициенты (метод электронно-ионного баланса).

В какой среде окислительные свойства ионов хрома (III) выражены сильнее?

34

Опыт 10. Получение пластической серы.

В металлическую ложечку поместите серу, нагрейте в пламени спиртовки до полного расплавления и горения серы. Затем влейте горячую серу в термостойкий стакан с холодной водой. Наблюдайте образование на дне стакана пластической серы.

Запись данных опыта. Опишите свойства пластической серы. Чем отличается строение ромбической серы от пластической?

Опыт 11. Взаимодействие разбавленной серной кислоты с металлами.

В три пробирки внесите раствор разбавленной серной кислоты и по 2-3 кусочка металлов: в первую – цинка, во вторую – железа, в третью – меди. Если реакция идет медленно, слегка подогрейте пробирки на пламени спиртовки. В каком случае реакция не идет? Почему?

Запись данных опыта. Написать уравнение протекающих реакций. Какой элемент в этих реакциях является окислителем?

Контрольные задания

1.Общая характеристика свойств элементов главной подгруппы VI группы.

2.Явление аллотропии у неметаллов VI группы.

3.Химические свойства серы.

4.Сероводород, сульфиды.

5.Сернистая кислота, сульфиты, их получение и свойства.

6.Серная кислота, сульфаты, тиосерная кислота.

7.Общая характеристика металлов подгруппы хрома

8.Соединения хрома (II) и хрома (III): оксиды, гидроксиды

исоли.

9.Хроматы и дихроматы.

35

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7.

СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ VII ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА

Цель работы: ознакомить студентов со свойствами соединений галогенов и соединений марганца.

Приборы, посуда и реактивы.

Растворы солей с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/дм3: хлорида натрия, бромида натрия, иодида калия, нитрата серебра, бихромата калия, сульфата марганца (II), перманганата калия, пероксида водорода, карбоната натрия, сульфита натрия, сульфида натрия. Растворы с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/дм3: хлороводородной кислоты, гидроксида натрия, серной кислоты.

Металлический цинк, оксид свинца (IV).

Пробирки вместьмостью 20 см3. Спиртовка. Крахмальная индикаторная бумага.

Ход работы Опыт 1. Качественные реакции на галогенид-ион.

Внесите в три пробирки по3-5 капель растворов следующих солей: в первую пробирку - хлорида натрия, во вторую - бромида натрия, в третью - йодида калия. В каждую пробирку добавьте по 1-2 капли раствора нитрата серебра до выпадения характерных творожистых осадков галогенидов серебра. Отметьте цвет осадков.

Запись данных опыта. Запишите уравнения соответствующих реакций в молекулярной и ионной формах.

Опыт 2. Восстановительные свойства иодида калия.

В пробирку внесите 3-5 капель раствора бихромата калия и 2-3 капли разбавленного раствора серной кислоты, добавьте

36

3-4 капли раствора иодида калия. Отметьте изменение окраски раствора. Внесите в раствор по каплям раствор тиосульфата натрия до исчезновения окраски, характерной для иода. В результате окрашивание раствора будет обусловлено ионами хрома.

Запись данных опыта. Напишите уравнение реакций восстановления бихромата калия и обесцвечивания иода(методом электронно-ионного баланса), учитывая, что в кислой среде хром из К2Сr2O7 переходит в сульфат хрома (III), а тиосульфат натрия переходит в тетратионат натрия Na2S4O6.

Опыт 3. Получение и свойства гидроксида марганца (II).

В три пробирки внесите по5-7 капель раствора хлорида марганца (II) и добавьте по 4-5 капель раствора гидроксида натрия. Отметьте цвет осадка. К содержимому первой пробирки быстро прилейте раствор хлороводородной кислоты, во вторую добавьте раствор гидроксида натрия. Что наблюдаете? Содержимое третьей пробирки перемешайте до изменения окраски вследствие окисления гидроксида марганца(II) водой и кислородом с образованием гидроксида марганца (IV).

Запись данных опыта. Составьте уравнения реакций получения гидроксида марганца (II), его окисления и взаимодействия с соляной кислотой. Обменные реакции напишите в молекулярном и ионном виде, окислительно-восстановительные − элек- тронно-ионным методом. Сделайте вывод о свойствах гидроксида марганца (II).

Опыт 4. Малорастворимые соли марганца (II).

В три пробирки внесите по4-5 капель раствора сульфата марганца (II) и добавьте по 4-5 капель растворов: в первую − карбоната натрия, а во вторую и третью − сульфида натрия. Отметьте цвет образовавшихся осадков. К содержимому первой и второй пробирок прилейте по каплям раствор хлороводородной кислоты, а содержимое третьей пробирки перемешайте до изменения окраски осадка.

Запись данных опыта. Напишите молекулярные и моле- кулярно-ионные уравнения взаимодействия: сульфата марганца

37

(II) и карбоната натрия; сульфата марганца (II) и сульфида натрия; карбоната марганца (II) и хлороводородной кислоты. Составьте уравнение окисления кислородом сульфида марганца(II) с образованием гидроксида марганца(IV) и сероводорода. Сделайте вывод о свойствах малорастворимых солей марганца (II).

Опыт 5. Окислительные свойства соединений марганца (VII).

А. Взаимодействие с иодидом калия.

В пробирку внесите3-4 капли раствора перманганата калия, 2-3 капли раствора серной кислоты и по каплям прибавьте раствор иодида калия до изменения окраски раствора. Для подтверждения выделения свободного йода 1-2 капли полученного раствора нанесите на крахмальную индикаторную бумагу.

Б. Взаимодействие с пероксидом водорода.

Внесите в пробирку 3-4 капли раствора перманганата калия, 2-3 капли раствора серной кислоты и4-5 капель раствора пероксида водорода до изменения окраски. Определите выделяющийся газ тлеющей лучиной и отметьте цвет раствора.

Запись данных опыта. Напишите уравнения окислитель- но-восстановительных реакций, учитывая, что в первом случае образуется свободный йод и сульфат марганца (II); во втором случае − сульфат марганца и кислород. Сделайте вывод об окис- лительно-восстановительной способности перманганатов.

Опыт 6. Влияние среды на характер восстановления перманганата калия.

В три пробирки внесите раствор перманганата калия. В первую пробирку добавьте раствор разбавленной серной кислоты, во вторую - воды, в третью - раствор гидроксида натрия. Затем в первую и третью пробирки добавьте несколько кусочков цинка. Во вторую пробирку добавьте кристаллический тиосульфат натрия. Наблюдайте изменение цвета растворов в каждой из пробирок.

Запись данных опыта. Составьте уравнения окислитель- но-восстановительных реакций ионно-электронным методом,

38

учитывая, что в первой пробирке образуется сульфат марганца (II); во второй пробирке − сульфат натрия и оксид марганца (IV);

в третьей - манганаты калия и натрия. Сделайте вывод о характере восстановления перманганата калия в зависимости от реакции среды.

Опыт 7. Образование перманганат-ионов.

При окислении ионов Mn2+ в кислой среде сильным окислителем образуются ионыMnО4¯, окрашивающие раствор в малиновый цвет. Поместите в пробирку немного (на кончике шпателя)

PbO2, затем добавьте 5–6 капель раствора концентрированной азотной кислоты и 1–2 капли раствора соли марганца (II). Содержимое пробирки нагрейте до кипения. Дайте раствору отстояться. Появление малиновой окраски свидетельствует о присутствии в растворе ионов MnО4¯.

Запись данных опыта. Составьте уравнения окислительновосстановительной реакции ионно-электронным методом.

Опыт 8. Окисление перманганатом калия спирта в кислой и щелочной среде.

Вдве пробирки внести3-5 капель раствора перманганата калия. В одну пробирку добавить 2 капли раствора серной кислоты, в другую – столько же раствора щелочи. В пробирку с подкисленным раствором перманганата калия добавить3 капли этилового спирта. Раствор подогреть маленьким пламенем горелки. Отметить изменение окраски раствора. Как изменилась степень окисления марганца?

Вдругую пробирку к щелочному раствору перманганата калия добавить 3 капли этилового спирта. Наблюдать постепенное восстановление перманганата сначала до манганата, а затем до диоксида марганца. Отметить последовательность изменения окраски раствора.

Запись данных опыта. Составьте уравнения окислительновосстановительных реакций ионно-электронным методом, учитывая, что в ходе реакции этиловый спирт окисляется до уксусного альдегида.

39

Опыт 9. Разложение перманганата калия при нагревании.

Поместите немного кристаллического перманганата калия в пробирку, укрепите ее в штативе горизонтально и нагревайте небольшим пламенем горелки до полного разложения перманганата на диоксид марганца, манганат калия и кислород. Выделение кислорода и полноту разложения перманганата установите с помощью тлеющей лучинки или добавлением в пробирку небольшого кусочка серы. После охлаждения пробирки к сухому остатку добавить 5-6 капель воды. Отметить цвет полученного раствора. Какое вещество находится в пробирке? Какое вещество в осадке?

Запись данных опыта. Напишите уравнение реакции, укажите окислитель и восстановитель.

Опыт 10. Окисление сульфита натрия иодной водой.

К раствору Na2SO3 по каплям прилейте иодную воду. Объясните обесцвечивание раствора.

Запись данных опыта. Напишите уравнение реакции (метод ионно-электронного баланса). Объясните, как меняется окислительная способность галогенов. Ответ подтвердите значениями электродных потенциалов.

Контрольные задания

1.Положение галогенов в периодической системе, строение их атомов.

2.Галогеноводородные кислоты и их соли.

3.Кислородные соединения хлора.

4.Кислородсодержащие кислоты галогенов и их соли.

5.Общая характеристика металлов подгруппы марганца.

7.Соединения марганца (VI), (VII): оксиды, кислоты, соли.

8.Применение марганца и его соединений.

9.Окислительно-восстановительные свойства соединений галогенов и марганца.

40