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
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
тетратиомолибдата(VI) аммония.
8.3.2. Бис(ацетилацетонато)диоксомолибден
[MoO
(Acac)2]
2
Работу выполнять в вытяжном шкафу!
Работать в резиновых перчатках и защитных очках!
Получение бис(ацетилацетонато)диоксомолибдена
В стакан объемом 100 мл поместить навеску ~ 1,5 г тетрагидрата гептамолибдата(VI) аммония и добавить ~ 8 мл дистиллированной воды. При переме-
шивании на магнитной мешалке (без функции обогрева) дождаться полного
растворения навески (при необходимости можно добавить еще 0,5–1 мл воды).
Не прекращая перемешивание, постепенно с помощью пипетки по каплям
добавить ~ 3 мл ацетилацетона. Затем, при перемешивании на магнитной мешалке, добавить (с помощью пипетки) по каплям ~ 1 мл концентрированной
азотной кислоты. Продолжить перемешивание реакционной смеси еще в течение ~ 1 ч, накрыв реакционную смесь в стакане часовым стеклом.
Полученный желтый осадок отфильтровать на стеклянном пористом
фильтре (40 пор), промыть ~ 5 мл дистиллированной воды, дважды порциями
по ~ 5 мл этанола, затем — ~ 5 мл эфира. Высушить осадок на фильтре 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.
Идентификация полученного вещества
Небольшое количество полученного соединения поместить в сухую про-
1
бирку 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 бис(ацетилацетонато)диоксомолибдена
Бис(ацетилацетонато)диоксомолибден — желтое с небольшим зеленоватым оттенком вещество, плохо растворимое в воде, спирте и эфире. При нагревании выше 185 °С плавится с разложением.
41
Литературные источники
1. Практикум по неорганической химии / под ред. А. В. Шевелькова.
М.: Лаборатория знаний, 2021. С. 290.
2. Руководство по неорганическому синтезу: в 6 т. / под ред. Г. Брауэра.
М.: Мир, 1985. Т. 5. С. 1654.
Сопоставив общую характеристику полученного Вами вещества с данными, описанными в методике, а также сравнив спектральные данные, сделать вывод о чистоте полученного бис(ацетилацетонато)диоксомолибдена.
42
Глава 9. Элементы 7–10 групп
Все опыты выполнять в вытяжном шкафу!
При необходимости работать в резиновых перчатках и защитных очках!
9.1. Марганец
9.1.1. Соединения марганца(II)
Гидроксид марганца(II
В четыре пробирки налить по ~ 0,5 мл раствора сульфата марганца(II)
и добавить при перемешивании равный объем разбавленного раствора гидроксида натрия.
Отметить цвет выпавшего осадка и написать уравнение реакции.
В первую пробирку добавить при перемешивании ~ 1 мл раствора серной
кислоты, во вторую — 3–4 капли бромной воды. В третью пробирку внести
при перемешивании твердый хлорид аммония до растворения осадка. Четвертую
пробирку с осадком оставить на воздухе на 15–20 мин при периодическом перемешивании.
Что наблюдается во всех пробирках? Написать уравнения реакций.
Можно ли осадить гидроксид марганца(II) действием избытка концентрированного раствора аммиака на растворимую соль марганца(II)?
Какие кислотно-основные свойства проявляет гидроксид марганца(II)?
Соли марганца(II
1. Налить в пробирку ~ 0,5 мл раствора сульфата марганца(II) и прилить
по каплям при перемешивании равный объем раствора сульфида натрия.
Тотчас отметить цвет свежеосажденного осадка.
Пробирку с осадком оставить на воздухе на 15–20 мин при периодическом перемешивании.
Как изменяется цвет осадка в пробирке?
Написать уравнения всех наблюдаемых реакций.
)
)
В чем различие действия растворов карбоната и гидрокарбоната натрия
на растворимые соли марганца(II)?
Какие нерастворимые соли марганца(II) можно использовать для получения оксида марганца(II)? В каких условиях необходимо проводить этот процесс?
Написать уравнения реакций, поясняющих Ваш ответ.
43
Демонстрационный
эксперимент
2. Поместить в пробирку немного (на кончике шпателя) твердого перок-
содисульфата калия, добавить ~ 0,5 мл дистиллированной воды и одну каплю
нитрата серебра(I). К полученной окислительной смеси добавить 1–2 капли раствора сульфата марганца(II). Пробирку слегка подогреть в пламени спиртовки.
Отметить изменения и написать уравнение реакции.
+
Какова роль ионов Ag
в этой реакции?
9.1.2. Соединения марганца(IV)
В две пробирки налить по ~ 0,5 мл раствора сульфата марганца(II) и доба-
вить равный объем раствора перманганата калия.
Отметить изменения и написать уравнение реакции.
Дать отстояться образовавшимся реакционным смесям в пробирках
в течении ~ 5 мин. Затем с помощью пипетки максимально удалить маточный
раствор над осадками.
К осадку в первой пробирке добавить ~ 1 мл концентрированной соляной
кислоты и аккуратно нагреть в пламени спиртовки.
К осадку во второй пробирке прилить при перемешивании избыток раствора щавелевой кислоты (при необходимости слегка подогреть пробирку
в пламени спиртовки).
Что наблюдается в каждом опыте? Написать уравнения реакций.
Каковы кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства
оксида марганца(IV)?
Подтвердить ответ уравнениями реакций.
щипцами, при аккуратном перемешивании стеклянной палочкой внести
в расплав небольшими порциями ~ 0,5 г порошка оксида марганца(IV).
Продолжить нагревание еще в течение ~ 10 мин при постоянном
перемешивании. Охладить расплав до комнатной температуры.
Добавить в тигель ~ 2 мл воды и аккуратно перемешать его содержимое
стеклянной палочкой. Полученный раствор быстро разделить на три пробирки
и тотчас использовать для изучения свойств манганата(VI) калия.
Отметить цвет образовавшегося раствора и написать уравнение реакции получения манганата(VI) калия.
9.1.3. Соединения марганца(VI)
В фарфоровом тигле смешать ~ 1,5 г нитрата калия,
~ 2 г гидроксида калия. Тигель нагреть на электроплитке
до получения расплава. Придерживая тигель тигельными
44
Демонстрационный
эксперимент
К раствору манганата(VI) калия в первой пробирке добавить при перемешивании ~ 1 мл раствора хлорида бария.
К раствору во второй пробирке прилить при перемешивании равный объем раствора серной кислоты.
В третью пробирку с раствором манганата(VI) калия добавить ~ 0,5 мл
дистиллированной воды и оставить на 15–20 мин на воздухе при периодическом перемешивании.
Что наблюдается во всех пробирках? Написать уравнения реакций.
В какой среде устойчив манганат(VI)-ион?
свойства может проявлять манганат(VI)-ион в окислитель-
Какие
но-восстановительных реакциях?
Подтвердить свой ответ уравнениями реакций.
9.1.4. Соединения марганца(VII)
Оксид марганца(VII
)
Небольшое количество (на кончике шпателя) тщательно
растертого перманганата калия поместить в сухую
фарфоровую чашку. С помощью сухой пипетки аккуратно
добавить 7–8 капель концентрированной серной кислоты. Сухой стеклянной
палочкой перемешать полученную смесь, а затем осторожно коснуться
ею фитиля спиртовки.
Написать уравнение проведенных реакций.
Какого цвета был полученный оксид марганца(VII)? Имеет ли этот во-
прос однозначный ответ? Пояснить свой ответ.
Сравнить термическую устойчивость оксидов Mn(VII), Tc(VII), Re(VII).
Перманганат калия
В три пробирки налить по ~ 0,5 мл раствора перманганата калия.
В первую добавить равный объем разбавленной серной кислоты, во
вторую —
столько же концентрированного раствора гидроксида натрия, в третью — такой
же объем дистиллированной воды. Во все пробирки добавить при перемешива-
нии по каплям раствор сульфита натрия до изменения окраски раствора.
Отметить все наблюдения и написать уравнения всех реакций.
Как влияет рН среды на характер восстановления перманганат-иона
в водном растворе?
Как изменяются окислительные свойства в ряду Mn(VII), Tc(VII), Re(VII)?
Ответ подтвердить, написав уравнения реакций взаимодействия с избытком сероводорода в кислой среде: KMO
+ H2S
4
(+ Н2SO
изб.
) → ... (для М = Mn, Tc, Re).
4 разб.
45
9.2. Железо
9.2.1. Металлическое железо
В две пробирки внести немного (на кончике шпателя) порошка металлического железа. В первую пробирку налить ~ 1 мл концентрированной серной
кислоты, во вторую — такой же объем разбавленного раствора серной кислоты.
Если в какой-то из пробирок не наблюдается признаков химической реакции,
осторожно подогреть ее содержимое в пламени спиртовки.
Отметить все наблюдения и написать уравнения реакций.
Сравнить взаимодействие металлических железа, кобальта и никеля
с концентрированной азотной кислотой на холоду и при нагревании, написав
уравнения реакций с указанием условий их проведения.
Что такое коррозия («ржавление») железа? От каких факторов зависит
этот процесс? Напишите уравнения реакций.
Взаимодействуют ли металлы триады железа (Fe, Co, Ni) с раствором щелочи? Подтвердить ответ уравнениями реакций с указанием условий их проведения.
9.2.2. Соединения железа(II)
Гидроксид железа(II)
Внести в пробирку немного (на кончике шпателя) соли Мора и
растворить ее в ~ 0,5 мл дистиллированной воды. К полученному раствору
добавить по каплям при перемешивании равный объем раствора гидроксида
натрия.
Каков цвет первоначально образовавшегося осадка? Почему цвет этого
осадка отличается от белого (характерного для Fe(OH)
2
)?
Пробирку с осадком оставить на воздухе на ~ 10 мин при периодическом
перемешивании.
Как изменяется цвет осадка с течением времени?
Написать уравнения всех реакций.
Каковы кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства
гидроксида железа(II)?
Соли железа(II
)
В три пробирки внести немного (на кончике шпателя) соли Мора
и растворить ее в ~ 0,5 мл воды. Полученный раствор быстро использовать
для проведения перечисленных ниже опытов.
46
1. С помощью стеклянной палочки перенести каплю полученного раствора из первой пробирки на полоску универсальной индикаторной бумаги
и оценить рН.
Объяснить полученный результат, написав уравнения соответствующих
реакций частичного гидролиза в ионной форме.
К оставшемуся раствору соли Мора в первой пробирке прилить ~ 0,5 мл
раствора карбоната натрия.
Оставить первоначально образовавшийся осадок на воздухе, периодически
перемешивая в течение 10–15 мин.
Что наблюдается? Написать уравнения всех реакций.
2. Раствор соли Мора во второй пробирке подкислить ~ 0,5 мл раствора
серной кислоты и добавить 1–2 капли раствора перманганата калия (если реакция не наблюдается — пробирку слегка подогреть в пламени спиртовки).
Описать наблюдаемые явления и написать уравнения реакций.
Какие свойства солей железа(II) проявляются в этом опыте?
2+
3. Качественная реакция на присутствие ионов Fe
в растворе
К раствору соли Мора в третьей пробирке добавить 1–2 капли раствора
гексацианоферрата(III) калия («красная кровяная соль»).
Что наблюдается? Написать уравнение реакции.
Что такое «берлинская лазурь» и «турнбулева синь»? Есть ли принципи-
альная разница между этими соединениями с современной точки зрения?
9.2.3. Соединения железа(III)
Гидроксид железа(III)
В две пробирки налить по ~ 0,5 мл раствора хлорида железа(III)
и добавить равный объем разбавленного раствора гидроксида натрия.
К осадку в первой пробирке добавить при перемешивании избыток
раствора серной кислоты до его растворения.
Проверить, растворяется ли полученный осадок в концентрированном
растворе щелочи. Для этого к осадку во второй пробирке добавить
при перемешивании ~ 1 мл коцентрированного раствора гидроксида натрия.
Описать все наблюдаемые явления и написать уравнения реакций.
Каковы кислотно-основные свойства гидроксида железа(III)?
Соли железа(III)
1. Налить в пробирку ~ 0,5 мл раствора хлорида железа(III). С помощью
стеклянной палочки перенести каплю раствора на полоску универсальной индикаторной бумаги и оценить рН.
47
Демонстрационный
эксперимент
Объяснить оценку рН, написав уравнение реакции частичного гидролиза
в ионном виде.
К оставшемуся в пробирке раствору хлорида железа(III) добавить равный
объем раствора карбоната натрия.
Что происходит? Написать уравнение реакции.
2. Качественные реакции на присутствие ионов Fe
3+
в растворе
В две пробирки налить по ~ 0,5 мл раствора хлорида железа(III).
В первую пробирку добавить 1–2 капли раствора гексацианоферрата(II)
калия («желтой кровяной соли»).
Во вторую — прибавить столько же капель раствора роданида аммония
или калия.
Отметить наблюдения и написать уравнения реакций.
К кроваво-красному раствору во второй пробирке добавить при переме-
шивании порошок твердого фторида натрия или калия до обесцвечивания.
Почему кроваво-красная окраска роданидных комплексов железа(III) ис-
чезает при добавлении в раствор избытка фторид-ионов?
Написать уравнения всех реакций.
Объяснить их протекание, используя значения суммарных констант
устойчивости соответствующих комплексов β
.
6
3. Налить в две пробирки по ~ 0,5 мл хлорида железа(III). В одну пробир-
ку добавить при перемешивании равный объем раствора сульфида натрия,
во вторую — столько же раствора иодида калия.
Что наблюдается? Написать уравнения реакций.
Какие свойства ионы Fe3+ проявляют в этих реакциях?
3+
Охарактеризуйте окислительные свойства ионов Fe
, руководствуясь
электрохимическими данными.
9.2.4. Соединения железа(VI)
Внести в пробирку ~ 0,5 г твердого гидроксида натрия
и добавить при тщательном перемешивании 3–4 капли
раствора хлорида железа(III). К полученной суспензии
осторожно (использовать защитные очки и перчатки!), по каплям,
при перемешивании добавить 7–8 капель жидкого брома. Добавить
к содержимому пробирки ~ 1
мл дистиллированной воды, перемешать
и разделить полученный раствор на две пробирки.
48
Отметить цвет образовавшегося раствора феррата(VI) натрия.
В какой среде устойчивы растворы ферратов(VI)?
В первую пробирку с раствором полученного вещества налить равный
объем раствора хлорида бария и дать отстояться в течение 2–3 мин. Во вторую
пробирку аккуратно (по каплям при перемешивании) добавить ~ 1 мл 50%-го
раствора серной кислоты.
Что наблюдается? Написать уравнения всех реакций.
Какими свойствами обладает феррат(VI)-ион в окислительновосстановительных реакциях?
9.3. Кобальт и никель
9.3.1. Соединения кобальта(II) и никеля(II)
Гидроксиды кобальта(II) и никеля(II
)
1. В три пробирки налить по ~ 0,5 мл раствора соли кобальта(II)
и добавить равный объем разбавленного раствора гидроксида натрия.
Каков цвет образовавшегося осадка?
К осадку, полученному в первой пробирке, добавить при перемешивании
~ 1 мл концентрированного раствора гидроксида натрия. К осадку во второй
пробирке добавить при перемешивании избыток раствора серной кислоты.
Осадок, полученный в третьей пробирке, оставить при периодическом переме-
шивании на воздухе на 10–15 мин.
Отметить все изменения и написать уравнения происходящих реакций.
2. В три пробирки налить по ~ 0,5 мл раствора соли никеля(II) и добавить
равный объем разбавленного раствора гидроксида натрия.
Каков цвет образовавшегося осадка? Написать уравнение реакции.
К осадку в первой пробирке добавить при перемешивании избыток
раствора серной кислоты.
Что происходит? Написать уравнение реакции.
К осадку, полученному во второй пробирке, добавить при перемешивании
~ 1 мл концентрированного раствора гидроксида натрия. Осадок, полученный
в третьей пробирке, оставить при периодическом перемешивании на воздухе
на 10–15 мин.
Происходят ли изменения во второй и третьей пробирках?
49
На основании проведенных ранее опытов сделать выводы об изменении:
а) кислотно-основных; б) окислительно-восстановительных свойств в ряду
гидроксидов: Fe(OH)
— Co(ОН)2 — Ni(OH)2.
2
Соли кобальта(II) и никеля(II
)
1. В одну пробирку налить ~ 0,5 мл раствора соли кобальта(II), в другую —
столько же раствора соли никеля(II). В обе пробирки добавить равный объем
раствора сульфида натрия.
Отметить цвет образующихся осадков. Написать уравнения реакций.
2. Налить
в одну пробирку ~ 0,5 мл раствора соли кобальта(II), во вторую —
столько же раствора соли никеля(II). Добавить в обе пробирки равный объем
раствора карбоната натрия.
Что наблюдается? Осаждаются ли карбонаты среднего состава ко-
бальта(II) и никеля(II) в этих реакциях?
Как можно получить средние карбонаты кобальта(II) и никеля(II) в растворе?
Написать уравнения всех реакций.
3. Внести в пробирку 3–4 капли раствора хлорида кобальта(II) и добавить
по каплям при перемешивании ~ 1 мл концентрированной соляной кислоты.
Как изменяется цвет раствора? Объяснить полученный результат,
написав уравнения соответствующих реакций в ионной форме с учетом реакций комплексообразования Co(II).
4. Налить в пробирку ~ 0,5 мл раствора соли никеля(II) и добавить при пе-
ремешивании сначала 1–2 капли разбавленного раствора аммиака, а затем —
избыток концентрированного раствора аммиака до растворения осадка.
Описать наблюдаемые явления и написать уравнения реакций.
9.3.2. Соединения кобальта(III) и никеля(III)
Гидроксиды кобальта(III) и никеля(II
I)
В одну пробирку налить ~ 0,5 мл раствора соли кобальта(II),
в другую — такой же объем раствора соли никеля(II). В обе пробирки добавить
при перемешивании сначала 1–2 капли концентрированного раствора
гидроксида натрия, затем — 4–5 капель бромной воды.
Аккуратно при перемешивании добавить к полученным осадкам ~ 1 мл
50%-го раствора серной кислоты.
Отметить все наблюдения и написать уравнения реакций.
50