Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикум по неорганической химии. В 3 частях. Ч.3. Химия переходных элементов. Учебно-методическое пособие.pdf
4. Небольшое количество полученного соединения поместить в сухую
1
−
пробирку и отдать для регистрации ИК-спектра в области 4000−400 см
.
Найти в спектре характеристичные полосы поглощения и сравнить
их положение с описанными в литературе данными. Результаты представить
в виде таблицы (см. с. 19).
Общая характеристика тригидрата трис(оксалато)хромата(III) калия
Тригидрат трис(оксалато)хромат(III) калия — вещество темно-зеленого
цвета, хорошо растворимое в воде, плохо — в этиловом спирте и диэтиловом
эфире. При нагревании вещество разлагается.
Литературные источники
1. Руководство по неорганическому синтезу: в 6 т. / под ред. Г. Брауэра.
М.: Мир, 1985. Т. 5. С. 1617.
2. Могилевкина М. Ф., Максаков В. А. Практикум по неорганической хи-
мии. Новосибирск: НГУ, 2003. Вып. 2. С. 59.
На основании проведенных опытов, а также сопоставив спектральные
данные и характеристики полученного Вами вещества с общей характеристикой, описанной в методике, сделать вывод о свойствах и чистоте полученного
тригидрата трис(оксалато)хромата(III) калия.
8.2.5. Моногидрат хлорида µ-гидроксо-бис(пентаамминхрома(III))
[(NH3)5Cr(µ-OH)Cr(NH3)5]Cl5 ⋅ H2O
Работу выполнять в вытяжном шкафу!
Работать вдали от открытых источников огня!
Использовать защитные очки и резиновые перчатки!
Получение моногидрата хлорида µ-гидроксо-бис(пентаамминхрома(III))
В конической колбе 6 (рис. 8, б) объемом 500 мл предварительно приготовить смесь ~ 60 г хлорида аммония и ~ 120 мл концентрированного раствора
аммиака. Поместить колбу 6 для охлаждения в кристаллизатор 7 со льдом.
В коническую колбу 1 (рис. 8, а) объемом 250 мл внести ~ 10 г тонкорастертого дихромата калия и прилить ~ 15 мл этанола. Осторожно покачивая
колбу круговыми движениями, добавить к ее содержимому небольшими порци-
ями ~ 60 мл концентрированной соляной кислоты.
К полученному зеленому раствору соли хрома(III) еще в теплом виде
(при температуре ~ 50 °C) аккуратно добавить ~ 50 гранул металлического
31
Рис. 8. Установка для получения
моногидрата хлорида µ-гидроксо-бис(пентаамминхрома(III)):
1, 6 — конические колбы; 2 — коленчатая трубка-сифон; 3 — газоотводная трубка;
4, 5 — зажимы Мора; 7 — кристаллизатор со льдом
цинка. Быстро закрыть колбу резиновой пробкой с коленчатой трубкой-сифоном 2 (вначале она не должна касаться реакционного раствора)
и газоотводной трубкой 3 (обе трубки без зажимов Мора 4, 5).
В начале восстановления образующийся водород пропустить (в течение
~ 1 мин) через коленчатую трубку-сифон 2 (не доходящую до реакционной сме-
си) и наполнить ее водородом, закрыв газоотводную трубку 3 зажимом Мора 4.
Затем продвинуть коленчатую трубку-сифон 2 до дна колбы 1, пережать ее зажимом Мора 5 и открыть зажим Мора 4.
Когда реакционный раствор в колбе 1 приобретет голубую окраску, характерную для солей хрома(II), сразу же опустить коленчатую трубку-сифон 2
в ранее подготовленную охлажденную смесь хлорида аммония и концентрированного раствора аммиака, содержащуюся в колбе 6. Продолжая охлаждение содержимого колбы 6 в кристаллизаторе со льдом 7, открыть зажим Мора 5 и закрыть зажим Мора 4.
Выделяющийся водород постепенно вытеснит раствор соли хрома(II)
из колбы 1 через коленчатую трубку-сифон 2 в колбу 6, охлаждаемую
в кристаллизаторе со льдом 7 *. Цвет раствора в колбе 6 при этом становится
сине-фиолетовым, что обусловлено образованием амминокомплексов хрома(II).
*
Если давления водорода, образовавшегося при реакции, не хватит для полного вытеснения раствора соли хрома(II) из колбы 1, можно через газоотводную трубку 1 пропустить ток
аргона или азота из баллона (предварительно вытеснив воздух из подводящих шлангов).
32
Полученный сине-фиолетовый раствор максимально быстро декантировать
от нерастворившегося хлорида аммония в колбу объемом 500 мл и пропустить
через него в течение ~ 15 мин ток газообразного кислорода из баллона
присутствии преподавателя)
(в
*
. При этом раствор окрашивается в кармино-
во-красный цвет и выпадает красно-розовый осадок.
Образовавшийся осадок отфильтровать на воронке Бюхнера. Последовательно промыть его ~ 10 мл раствора соляной кислоты (приготовленного добавлением концентрированной соляной кислоты к воде в соотношении 1 : 1
по объему), дважды порциями по ~ 10 мл этанола, затем ~ 10 мл диэтилового
эфира. Высушить осадок током воздуха при включенном водоструйном насосе
в течение 15–20 мин. Полученное вещество перенести в тарированную чашку
Петри и взвесить.
Гранулы цинка, оставшиеся в колбе 1, поместить в стакан объемом 250 мл,
4–5 раз тщательно промыть водой методом декантации,
высушить между листами фильтровальной бумаги и сдать лаборанту!
Написать уравнения всех реакций и рассчитать выход продукта.
Изучение некоторых свойств полученного вещества
1. Рассмотреть полученное соединение под микроскопом, отметить
цвет и форму кристаллов.
2. Небольшое количество (на кончике шпателя) полученного комплексного
соединения поместить в пробирку и растворить в ~ 2 мл воды. Разделить полученный раствор на три пробирки.
В первую пробирку добавить 1–2 капли раствора нитрата серебра.
Во вторую
— прилить при перемешивании ~ 0,5 мл раствора сульфида натрия.
К раствору в третьей пробирке добавить ~ 0,5 мл концентрированной соля-
ной кислоты и осторожно нагреть в пламени спиртовки.
Отметить все наблюдения и написать уравнения реакций.
2
3. В мерной колбе объемом 250 мл приготовить 1 ⋅ 10
−
М раствор полученного комплексного соединения в воде и записать электронный спектр поглощения в области 350–800 нм.
Для максимумов полос поглощения рассчитать логарифмы молярных ко-
эффициентов экстинкции (lg
ε
) и сравнить их с литературными данными.
i
*
Ток газообразного кислорода из баллона можно заменить током воздуха, воспользовавшись водоструйным насосом. Для этого колбу с декантированным сине-фиолетовым
раствором закрыть резиновой пробкой, ранее использованной в синтезе (без зажимов Мора): коленчатую трубку-сифон 2 продвинуть до дна колбы, а газоотводную трубку 3 присоединить к водоструйному насосу и аккуратно включить его не на полную мощность.
33
4. Небольшое количество полученного соединения поместить в сухую
1
−
пробирку и отдать для регистрации ИК-спектра в области 4000−400 см
.
Найти в спектре характеристичные полосы поглощения и сравнить
их положение с описанными в литературе данными. Результаты представить
в виде таблицы (см. с. 19).
Общая характеристика
моногидрата хлорида µ-гидроксо-бис(пентаамминхрома(III))
Моногидрат хлорида µ-гидроксо-бис(пентаамминхрома(III)), «родохромхлорид» — вещество карминово-красного цвета, умеренно растворимое
в воде, плохо растворимое в большинстве органических растворителей. Постепенно разлагается при хранении на свету. Легко теряет воду при нагревании
(~ 40 °С) с частичным разложением, полностью разлагается выше ~ 800 °С.
Литературные источники
1. Руководство по неорганическому синтезу: в 6 т. / под ред. Г. Брауэра.
М.: Мир, 1985. Т. 5. С. 1607.
2. Практикум по неорганической химии / под ред. А. В. Шевелькова.
М.: Лаборатория знаний, 2021. С. 280.
3. Могилевкина М. Ф., Максаков В. А. Практикум по неорганической хи-
мии. Новосибирск: НГУ, 2003. Вып. 2. С. 59.
На основании проведенных опытов, а также сопоставив спектральные
данные и характеристики полученного Вами вещества с общей характеристикой, описанной в методике, сделать вывод о свойствах и чистоте полученного
моногидрата хлорида
µ
-гидроксо-бис(пентаамминхрома(III)).
8.2.6. Хлоротриоксохромат(VI) калия KСrO3Cl
Работу выполнять в вытяжном шкафу!
Использовать защитные очки и резиновые перчатки!
Получение хлоротриоксохромата(VI
) калия
В стакан объемом 100 мл налить ~ 11 мл дистиллированной воды, добавить ~ 21 мл концентрированной соляной кислоты и перемешать раствор стеклянной палочкой. Накрыть стакан часовым стеклом и нагреть приготовленный
раствор на электроплитке до ~ 50 °С (контроль по термометру).
34
Периодически снимая часовое стекло, при постоянном перемешивании
стеклянной палочкой к нагретому раствору кислоты добавить небольшими порциями (по ~ 1 г) навеску ~ 16 г тщательно растертого порошка дихромата ка-
лия. После добавления всего дихромата реакционную смесь в стакане, накрытом часовым стеклом, нагреть не выше ~ 60 °С (контроль по термометру).
Горячий раствор максимально быстро профильтровать через складчатый
бумажный фильтр («желтая лента»). Фильтрат собрать в стакан объемом 50 мл
и охладить сначала до комнатной температуры, а затем в кристаллизаторе
со льдом до ~ 0 °C.
Полученный осадок отфильтровать на стеклянном пористом фильтре
(40 пор) и высушить током воздуха при включенном водоструйном насосе
в течение ~ 30 мин. Продукт перенести в тарированную чашку Петри и взвесить.
Написать уравнение реакции и рассчитать выход продукта.
Изучение некоторых свойств полученного вещества
1. Рассмотреть под микроскопом кристаллы полученного хлорохромата ка-
лия и исходного дихромата калия. Описать форму кристаллов хлорохромата
калия в сравнении с дихроматом калия.
2. Изучить термическую устойчивость хлорохромата калия. Для этого по-
местить немного (на кончике шпателя) полученного вещества в сухую пробирку
и нагреть в пламени спиртовки.
Что наблюдается? Написать уравнение реакции.
3. Поместить в пробирку небольшое количество (~ 1/3 шпателя) получен-
ного вещества и растворить его в ~ 2 мл воды.
С помощью стеклянной палочки перенести каплю полученного раствора
на полоску универсальной индикаторной бумаги и оценить рН.
Разделить приготовленный раствор хлорохромата калия на три пробирки.
К раствору в первой пробирке добавить 2–3 капли раствора азотной кис-
лоты и столько же нитрата серебра.
Во вторую пробирку прилить ~ 1 мл раствора гидроксида натрия.
К раствору в третьей пробирке добавить 3–4 капли раствора иодида калия.
Отметить все наблюдения и написать уравнения реакций.
Общая характеристика хлоротриоксохромата(VI
) калия
Хлорохромат калия (хлоротриоксохромат(VI) калия, соль Пелиго) — блестящие кристаллы оранжевого цвета. В воде гидролизуются с разложением. Растворяются в ледяной уксусной кислоте и ацетоне. При нагревании выше 100 °С
вещество разлагается с выделением хлора.
35
Литературные источники
1. Руководство по неорганическому синтезу: в 6 т. / под ред. Г. Брауэра.
М.: Мир, 1985. Т. 5. С. 1629.
2. Практикум по неорганической химии / под ред. А. В. Шевелькова.
М.: Лаборатория знаний, 2021. С. 278.
3. Могилевкина М. Ф., Максаков В. А. Практикум по неорганической хи-
мии. Новосибирск: НГУ, 2003. Вып. 2. С. 63.
На основании проведенных опытов, а также сопоставив характеристики полученного Вами вещества с общей характеристикой, описанной в методике, сделать вывод о свойствах полученного хлорохромата калия.
8.2.7. Хлорид хромила
CrO
2Cl2
Работу выполнять в вытяжном шкафу!
Все части установки должны быть сухими!
Использовать защитные очки и резиновые перчатки!
Получение хлорида хромила
В сухой выпарительной чашке предварительно приготовить и тщательно
перемешать стеклянной палочкой смесь ~ 30 г тонкорастертого дихромата ка-
лия и ~ 15 г хлорида натрия.
Собрать установку, изображенную на рис. 9. В двугорлую колбу 1 объемом 250 мл аккуратно перенести подготовленную смесь дихромата калия
и хлорида натрия. К колбе 1 присоединить капельную воронку с противодавлением 2, содержащую 35–40 мл концентрированной серной кислоты. Верхнее
отверстие капельной воронки закрыть пробкой.
С помощью насадки Вюрца 3 соединить колбу 1 с прямым холодильником 4 и термометром 5. К холодильнику с помощью аллонжа 6 присоединить
заранее взвешенную колбу-приемник 7 объемом 25 мл (колбу-приемник необхо-
димо взвешивать вместе со стеклянной пробкой). Колбу 7 осторожно поместить в кристаллизатор со льдом, не допуская попадания воды на шлифы. К боковому отводу аллонжа присоединить хлоркальциевую трубку 8, заполненную
безводным хлоридом кальция.
Медленно по каплям добавлять концентрированную серную кислоту к реакционной смеси в двугорлой колбе и осторожно (не допуская перегрева!)
нагреть реакционную смесь с помощью колбонагревателя. Отметить темпера-
36
Рис. 9. Установка для получения хлорида хромила:
1 — двугорлая колба; 2 — капельная воронка с противодавлением;
3 — насадка Вюрца; 4 — прямой холодильник; 5 — термометр; 6 — аллонж;
7 — круглодонная колба-приемник; 8 — хлоркальциевая трубка
туру, при которой отгоняется продукт реакции. После прекращения реакции
(Каким образом можно зафиксировать этот момент? Какую окраску имеет
реакционная смесь после прекращения реакции?) отсоединить кол-
бу-приемник 7 от прибора, закрыть его стеклянной пробкой и взвесить.
Написать уравнение реакции и рассчитать выход продукта.
К какому классу неорганических веществ относится хлорид хромила? Каково строение молекул CrO
2Cl2
?
Изучение некоторых свойств полученного вещества
1. Несколько капель полученного хлорида хромила осторожно с помощью
сухой пипетки внести в стакан объемом 25 мл с ~ 5 мл воды.
Подтвердить образование продуктов гидролиза с помощью соответствующих качественных реакций.
Отметить все наблюдения и написать необходимые уравнения реакций.
2. В сухую фарфоровую чашку налить немного полученного хлорида хро-
мила и осторожно стеклянным шпателем внести небольшой кусочек элементарной серы.
Что наблюдается? Написать уравнение реакции.
37
3. В сухую фарфоровую чашку налить ~ 2 мл этанола и осторожно с по-
мощью сухой пипетки внести 1–2 капли полученного хлорида хромила.
Что происходит? Написать уравнение реакции.
Общая характеристика хлорида хромила
Хлорид хромила (диоксид-дихлорид хрома) — жидкость темно-красного
цвета, дымит «во влажном воздухе» вследствие полного гидролиза водой. Многие горючие неорганические (сера, фосфор) и органические (спирты, ацетон,
скипидар) вещества воспламеняются при соприкосновении с этой жидкостью.
Температура кипения +117 °С. Хранят вещество в темной запаянной ампуле.
Литературные источники
1. Руководство по неорганическому синтезу: в 6 т. / под ред. Г. Брауэра.
М.: Мир, 1985. Т. 5. С. 1624.
2. Мороз Б. Л., Юсенко К. В. Неорганический синтез. Новосибирск: НГУ,
2007. Ч. 1. С. 47.
3. Практикум по неорганической химии / под ред. А. В. Шевелькова.
М.: Лаборатория знаний, 2021. С. 277.
На основании проведенных опытов, а также сопоставив характеристики полученного Вами вещества с общей характеристикой, описанной в методике, сделать вывод о свойствах полученного хлорида хромила.
8.3. Синтезы соединений молибдена
8.3.1. Тетратиомолибдат(VI) аммония
4)2
MoS4
(NH
Работу выполнять в вытяжном шкафу!
Сосуды, в которых проводились реакции, прежде чем вынести из-под тяги,
промыть 3–4 раза водой в раковине вытяжного шкафа!
Использовать защитные очки и резиновые перчатки!
Получение тетратиомолибдата(VI) аммония
Собрать установку, изображенную на рис. 10. В колбу Вюрца 1 поместить
~ 25 г сульфида железа(II), в капельную воронку с противодавлением 2 налить
концентрированную соляную кислоту. Верхнее отверстие капельной воронки
закрыть пробкой. Присоединить к колбе Вюрца склянку Дрекселя 3, наполненную водой, и газоотводную трубку 4.
38
6
1
2
3
4
5
Рис. 10. Установка для получения тетратиомолибдата(VI) аммония:
1 — колба Вюрца; 2 — капельная воронка с противодавлением;
3 — склянка Дрекселя; 4 — газоотводная трубка;
5 — коническая колба; 6 — магнитная мешалка
В коническую колбу 5 объемом 250 мл поместить «якорек», внести ~ 5 г
тетрагидрата гептамолибдата(VI) аммония, налить ~ 15 мл воды и ~ 40 мл концентрированного раствора аммиака. Смесь перемешивать на магнитной мешалке 6 до полного растворения соли при комнатной температуре.
Осторожно приоткрыть кран капельной воронки 2 и пропускать через
раствор в колбе 5 (при постоянном перемешивании) ток сероводорода в течение
~ 40 мин (скорость пропускания пузырьков через склянку Дрекселя 3 должна
быть 1–2 пузырька в секунду).
Затем, не прекращая перемешивание, поддерживая пропускание газа (скорость пропускания через склянку Дрекселя 3 — 1–2 пузырька в секунду),
нагреть реакционный раствор в колбе 5 до ~ 60 °С (контроль по термометру).
Насыщать реакционную смесь газообразным сероводородом при этой температуре еще в течение ~ 30 мин. Раствор при этом должен окрашиваться вначале
в оранжевый, затем — в темно-красный цвет.
39
Извлечь из колбы 5 «якорек» и, пропуская постоянный ток сероводорода
(1–2 пузырька в секунду), охладить ее содержимое сначала до комнатной температуры, а затем в кристаллизаторе со льдом при ~ 0 °C в течение ~ 30 мин.
Полученные кристаллы отфильтровать на воронке Бюхнера, дважды промыть порциями по ~ 5 мл этилового спирта, затем ~ 10 мл диэтилового эфира
и высушить током воздуха при включенном водоструйном насосе в течение
15–20 мин. Полученное вещество перенести в тарированную чашку Петри
и взвесить.
Написать уравнение реакции и рассчитать выход продукта.
Изучение некоторых свойств полученного вещества
1. Рассмотреть кристаллы полученного соединения под микроскопом.
Описать цвет и форму кристаллов.
2. Изучить термическую устойчивость тетратиомолибдата(VI) аммония.
Для этого поместить немного (на кончике шпателя) полученного вещества
в сухую пробирку и нагреть ее содержимое в пламени спиртовки.
Что происходит? Написать уравнения возможных реакций.
3. Поместить небольшое количество (на кончике шпателя) полученного
вещества в пробирку, растворить его в ~ 0,5 мл дистиллированной воды и добавить при перемешивании ~ 1 мл раствора серной кислоты.
Отметить наблюдения и написать уравнение реакции.
4. Небольшое количество полученного соединения поместить в сухую
1
−
пробирку и отдать для регистрации ИК-спектра в области 4000−400 см
.
Найти в спектре характеристичные полосы поглощения и сравнить
их положение с описанными в литературе данными. Результаты представить
в виде таблицы (см. с. 19).
Общая характеристика тетратиомолибдата(VI) аммония
Тетратиомолибдат(VI) аммония представляет собой кроваво-красные кристаллы со слегка металлическим блеском. Хорошо растворяются в воде, плохо
растворяются в спирте. Разлагаются при нагревании выше 155 °С.
Литературные источники
1. McDonald J. W., Friesen G. D., Rosenhein L. D., Newton W. E. Syntheses
and characterization of ammonium and tetraalkylammonium thiomolybdates and thio-
tungstates. Inorg. Chim. Acta, 72 (1983), P. 205.
2. Руководство по неорганическому синтезу: в 6 т. / под ред. Г. Брауэра.
М.: Мир, 1985. Т. 5. С. 1653.
40