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 ранее опытов сделать выводы об изменении:
а) кислотно-основных; б) окислительно-восстановительных свойств в ряду
гидроксидов: Fe(OH)
— Co(ОН)3 — Ni(OH)3.
3
Гексанитрокобальтат(III) калия
Налить в пробирку ~ 0,5 мл раствора соли кобальта(II), прилить 1–2 капли
раствора уксусной кислоты и добавить по каплям при перемешивании избыток
раствора нитрита калия.
Отметить наблюдаемые изменения и написать уравнение реакции.
Изобразить структурную формулу образовавшейся комплексной частицы. Каким донорным атомом нитрит-ион связан с центральным атомом
Co(III) в этой частице?
Какой вид изомерии возможен для этого комплекса Co(III)?
51
Демонстрационный
эксперимент
воздух
к насосу
Глава 10. Элементы 11 и 12 групп
Все опыты выполнять в вытяжном шкафу!
При необходимости работать в резиновых перчатках и защитных очках!
10.1. Медь
10.1.1. Металлическая медь
1. В две пробирки поместить по небольшому кусочку стружки металличе-
ской меди. В первую пробирку прилить ~ 1 мл концентрированной азотной
кислоты, во вторую — такой же объем концентрированной серной кислоты
и осторожно нагреть в пламени спиртовки.
Что наблюдается? Написать уравнения реакций.
Взаимодействует ли металлическая медь: а) с разбавленным раствором
азотной кислоты; б) с концентрированной соляной кислотой (в инертной атмосфере или на воздухе); в) с раствором щелочи? Подтвердить ответ уравнениями
реакций (отметить, если реакция не протекает).
2. В сухую склянку Дрекселя (рис. 11) аккуратно внести не-
много (на кончике длинного шпателя) порошка металличе-
ской меди (не допуская его попадания на стенки склянки).
Налить в склянку Дрекселя такое
количество концентрированного раствора аммиака, чтобы трубка погрузилась
в жидкость на ~ 0,5 см. Присоединить
склянку Дрекселя к водоструйному
насосу, как показано на рис. 11.
Немного приоткрыть кран водоструйного насоса (не открывать на
полную мощность!) и аккуратно пропустить ток воздуха в течение ~ 10 мин
через взвесь металлической меди
в растворе аммиака в склянке Дрекселя.
Отметить наблюдения и напи-
Рис. 11. Установка для проведения
опыта по взаимодействию меди
с раствором аммиака
в присутствии воздуха
сать уравнение реакции.
Используя значения стандартных электродных потенциалов, объяснить, почему медь растворяется в водном растворе аммиака при пропускании через него
тока воздуха.
52
10.1.2. Соединения меди(I)
Оксид меди(I
)
Налить в пробирку ~ 1 мл раствора сульфата меди(II) и добавить
при тщательном перемешивании 2–3 капли концентрированного раствора
гидроксида натрия. К полученной реакционной смеси прибавить немного (на
кончике шпателя) порошка глюкозы и тщательно перемешать. Осторожно
(периодически перемешивая) нагреть содержимое пробирки в пламени спиртовки
в течение 1–2 мин.
Что наблюдается? Написать уравнения реакций.
Полученную взвесь в пробирке охладить до комнатной температуры и дать
ей отстояться в течение ~ 5 мин. Декантировать раствор над осадком с помощью
пипетки. Добавить к осадку оксида меди(I) ~ 1 мл дистиллированной воды, перемешать и разделить взвесь на две пробирки.
В первую пробирку со свежеосажденным оксидом меди(I) добавить
~ 0,5 мл разбавленного раствора серной кислоты, во вторую — ~ 1 мл концентрированной серной кислоты. Обе пробирки осторожно при перемешивании
прокипятить в пламени спиртовки в течение 1–2 мин.
Отметить наблюдения и написать уравнения всех реакций.
Известен ли сульфат меди(I)? Как его можно получить (привести уравнение реакции с условиями ее проведения)?
Хлорид меди(I
)
Налить в пробирку ~ 1 мл раствора хлорида меди(II), добавить 4–5 капель
концентрированной соляной кислоты и 3–4 стружки металлической меди. Осто-
рожно прокипятить (периодически перемешивая) содержимое пробирки в пламени спиртовки в течение 2–3 мин. Горячий реакционный раствор аккуратно перелить в пробирку с ~ 1 мл дистиллированной воды (не допуская попадания медной
стружки). Дать отстояться полученной взвеси в пробирке в течение ~ 5 мин.
Отметить цвет свежеосажденного хлорида меди(I).
Декантировать раствор над осадком с помощью пипетки. Добавить
к осадку хлорида меди(I) ~ 1 мл дистиллированной воды, перемешать и разделить взвесь на две пробирки.
В первую пробирку добавить ~ 1 мл дистиллированной воды и осторож-
но прокипятить ее содержимое в пламени спиртовки (при перемешивании) в течение ~ 1 мин. Во вторую пробирку налить ~ 0,5 мл концентрированной азотной
кислоты.
Что наблюдается?
Написать уравнения всех проведенных реакций.
53
Бромид меди(I)
Поместить в пробирку немного (на кончике шпателя) твердого бромида
меди(II) и растворить его в ~ 1 мл воды. Подкислить раствор 1–2 каплями разбавленной серной кислоты. Добавить по каплям при перемешивании ~ 1 мл
насыщенного раствора сульфита натрия (приготовить его заранее).
Отметить наблюдения.
Дать отстояться полученной взвеси в пробирке в течение ~ 5 мин. Осторожно, с помощью пипетки, удалить раствор над осадком.
К взвеси свежеосажденного бромида меди(I) аккуратно (без перемешивания!) добавить каплями по стенке пробирки (слегка наклонив пробирку) избыток концентрированного раствора аммиака до растворения осадка.
Что наблюдается?
Перемешать полученный раствор в пробирке.
Что происходит?
Написать уравнения всех проведенных реакций.
Иодид меди(I)
Налить в пробирку ~ 0,5 мл раствора сульфата меди(II) и добавить при перемешивании равный объем раствора иодида калия. К полученной смеси добавить по каплям при перемешивании насыщенный раствор сульфита натрия (приготовить его заранее) до полного исчезновения окраски образовавшегося иода
(образования взвеси осадка белого цвета).
Отметить все наблюдения и написать уравнения реакций.
Дать отстояться полученной взвеси в пробирке в течение ~ 5 мин. Декантировать раствор над осадком с помощью пипетки. Добавить к осадку иодида меди(I)
~ 1 мл дистиллированной воды, перемешать и разделить взвесь на две пробирки.
В первую пробирку со свежеосажденным иодидом меди(I) добавить избыток раствора тиосульфата натрия до его растворения, во вторую — ~ 0,5 мл разбавленного раствора гидроксида натрия и осторожно при перемешивании
нагреть в пламени спиртовки.
Что происходит? Написать уравнения всех реакций.
Все ли галогениды меди(I) растворяются: а) в избытке концентрированного раствора аммиака в инертной атмосфере; б) в избытке раствора тиосульфата натрия? Объяснить ответ, используя необходимые термодинамиче-
,
β
ские величины (произведения растворимости осадков K
3
β
[Cu(S2O3)2]
2
−
).
L
2
[Cu(NH3)2]+,
Какое координационное число характерно для комплексных соединений
меди(I)?
54
10.1.3. Соединения меди(II)
Оксид и гидроксид меди(II
)
1. Налить в две пробирки по ~ 0,5 мл разбавленного раствора гидроксида
натрия и добавить при перемешивании в каждую из них 4–5 капель раствора
сульфата меди(II).
К полученному гелеобразному осадку в первую пробирку добавить (при
перемешивании) ~ 1 мл разбавленного раствора серной кислоты.
Во вторую пробирку добавить по каплям при перемешивании избыток
концентрированного раствора щелочи до растворения осадка.
Отметить все изменения и написать уравнения реакций.
На основании проведенных опытов сделать выводы о кислотно-основных
свойствах гидроксида меди(II).
2. Налить в пробирку ~ 0,5 мл разбавленного раствора гидроксида натрия
и нагреть его в пламени спиртовки. К нагретому раствору щелочи по каплям
при перемешивании добавить 4–5 капель раствора сульфата меди(II).
Что наблюдается? Написать уравнение реакции и сделать вывод о тер-
мической устойчивости гидроксида меди(II).
Соли меди(II
)
В три пробирки налить по ~ 0,5 мл раствора сульфата меди(II). Каплю
раствора из первой пробирки с помощью стеклянной палочки перенести
на полоску универсальной индикаторной бумаги и оценить рН.
Объяснить полученный результат, написав уравнения соответствующих
реакций частичного гидролиза в ионной форме.
К оставшемуся раствору в первой пробирке добавить при перемешивании
равный объем раствора сульфида натрия.
Во вторую пробирку добавить по каплям при перемешивании равный объем раствора карбоната натрия.
Отметить все наблюдения и написать уравнения реакций.
Как можно получить средний карбонат меди(II) (привести уравнение реакции с условиями ее проведения)?
К раствору в третьей пробирке добавить по каплям при перемешивании
сначала 1–2 капли разбавленного раствора аммиака, а затем — избыток кон-
центрированного раствора аммиака.
Что наблюдается? Написать уравнения всех реакций.
Какое координационное число характерно для комплексных соединений
меди(II)?
55
Демонстрационный
эксперимент
10.2. Серебро
Все опыты выполнять в вытяжном шкафу!
При необходимости работать в резиновых перчатках и защитных очках!
Все реакционные растворы и осадки в опытах с соединениями серебра
сливать в специальные склянки с надписью «Слив серебра»!
10.2.1. Металлическое серебро
Для проведения опыта необходимо заранее подготовить
тщательно очищенную пробирку
*
.
В предварительно подготовленную пробирку налить ~ 1 мл раствора нитрата серебра, добавить при перемешивании сначала 1 каплю разбавленного раствора гидроксида натрия, а затем по каплям при постоянном перемешивании
концентрированный раствор аммиака до полного растворения первоначально
выпавшего осадка.
Отметить наблюдения и написать уравнения реакций.
Что такое «реактив Толленса»?
К полученному бесцветному раствору добавить немного (на кончике
шпателя) твердой глюкозы и тщательно перемешать. Поместить пробирку на
5–10 мин в стакан с предварительно нагретой до ~ 90 °С водой.
Отметить изменения на стенках пробирки. Написать уравнение реакции
с указанием условий ее проведения.
Данная реакция используется в органической химии для определения наличия альдегидной группы в составе вещества. Как обычно она называется?
Вылить реакционную смесь из пробирки в склянку с надписью «Слив сереб-
ра». Дважды порциями по ~ 1 мл промыть стенки пробирки дистиллированной
и налить при перемешивании ~ 0,5 мл концентрированной азотной кислоты.
водой
Что наблюдается? Написать уравнение реакции.
Написать уравнения реакций металлического серебра:
а) с разбавленным раствором азотной кислотой при нагревании;
б) с раствором цианида калия в присутствии воздуха.
Объяснить, почему ювелирные изделия из серебра при хранении на воздухе
часто «чернеют». Написать уравнение соответствующей реакции.
*
Пробирку тщательно вымыть с помощью моющего средства и ершика, промыть
ее сначала водопроводной водой, а затем 3–4 раза дистиллированной водой.
56
10.2.2. Соединения серебра(I)
Оксид серебра(I)
Налить в пробирку ~ 0,5 мл раствора нитрата серебра и добавить
при перемешивании 2–3 капли разбавленного раствора гидроксида натрия.
Добавить к полученному осадку при перемешивании равный объем
разбавленного раствора азотной кислоты.
Отметить все наблюдения и написать уравнения реакций.
Существует ли гидроксид серебра(I) в водном растворе при ст. у.?
Нерастворимые соли серебра(I
)
В четыре пробирки налить по ~ 0,5 мл раствора нитрата серебра. Добавить
по каплям при перемешивании 2–3 капли: в первую пробирку — раствора хлорида натрия, во вторую — раствора бромида натрия, в третью — раствора иодида калия, в четвертую — раствора сульфида натрия.
Каков цвет образовавшихся осадков? Написать уравнения реакций.
Добавить в каждую пробирку к осадкам по ~ 0,5 мл дистиллированной
воды, перемешать и быстро разделить взвесь на две серии пробирок.
1. К содержимому каждой из пробирок первой серии взвеси полученных
осадков (хлорид, бромид, иодид и сульфид серебра) добавить при перемешива-
нии по 3–4 капли концентрированного раствора аммиака.
В каких пробирках осадки свежеосажденных солей серебра растворились
в концентрированном растворе аммиака? Написать уравнения реакций.
На основании справочных термодинамических данных (произведений рас-
,
β
творимости осадков K
[Ag(NH3)2]+) сделать вывод о возможности раство-
L
2
рения этих нерастворимых соединений серебра в водном растворе аммиака.
2. К содержимому каждой из пробирок второй серии взвеси полученных
осадков серебра добавить по каплям при перемешивании ~ 0,5 мл водного раствора тиосульфата натрия.
В каких пробирках осадки свежеосажденных солей серебра растворились
в избытке раствора тиосульфата натрия? Написать уравнения реакций.
На основании справочных термодинамических данных (произведений
3
растворимости осадков K
,
β
[Ag(S2O3)2]
L
2
−
) сделать вывод о возможности
растворения этих нерастворимых соединений серебра в водном растворе тиосульфата натрия.
Какое координационное число характерно для комплексных соединений
серебра(I)?
57
10.2.3. Оксид серебра(I,III)
Налить в пробирку ~ 0,5 мл 10%-го раствора гидроксида натрия и внести
~ 1/2 шпателя твердого пероксодисульфата калия. При перемешивании добавить
к реакционной смеси 3–4 капли раствора нитрата серебра. Содержимое пробирки нагреть в пламени спиртовки в течение ~ 2 мин.
К взвеси осадка в пробирке добавить ~ 1 мл раствора серной кислоты
и 1–2 капли (не более!) раствора сульфата марганца(II). Раствор осторожно
нагреть в пламени спиртовки.
Отметить все наблюдения и написать уравнения реакций.
Можно ли оксиду серебра(I,III) «упрощенно» приписать формулу «AgO»?
Кратко пояснить свой ответ.
10.3. Цинк и кадмий
Все опыты выполнять в вытяжном шкафу!
При необходимости работать в резиновых перчатках и защитных очках!
Соединения кадмия очень ядовиты!
После проведения опытов тщательно вымыть руки с мылом!
10.3.1. Соединения цинка и кадмия
Оксиды цинка и кадмия
В один тигель поместить ~ 1/2 шпателя твердого гексагидрата нитрата
цинка, в другой — столько же моногидрата нитрата кадмия. Оба тигля поместить на электроплитку и нагреть их содержимое при постоянном перемешива-
нии стеклянной палочкой сначала немного (в течение ~ 5 мин), а затем при мак-
симальном нагревании еще в течение 10–15 мин.
Отметить цвет выделяющихся газообразных веществ. Какой цвет имеют получившиеся оксиды? Написать уравнения реакций термического разложения нитратов цинка и кадмия.
Гидроксиды цинка и кадмия
1. В три пробирки налить по ~ 0,5 мл раствора соли цинка и добавить
в каждую при перемешивании 3–4 капли 10%-го раствора гидроксида натрия.
К образовавшемуся гелеобразному осадку в первой пробирке добавить
при перемешивании избыток концентрированного раствора щелочи.
К осадку во второй пробирке при перемешивании добавить избыток концентрированного раствора аммиака.
58
В третью пробирку добавить ~ 1/2 шпателя твердого хлорида аммония
и перемешать реакционную смесь.
Что наблюдается во всех опытах? Написать уравнения реакций.
2. В три пробирки налить по ~ 0,5 мл раствора соли кадмия и добавить
в каждую при перемешивании 3–4 капли 10%-го раствора гидроксида натрия.
Провести все эксперименты по взаимодействию полученного осадка гидроксида кадмия в пробирках, как было описано ранее для гидроксида цинка:
а) с избытком концентрированного раствора щелочи;
б) с избытком концентрированного раствора аммиака;
в) с избытком хлорида аммония.
Описать все наблюдения и написать уравнения реакций.
Сравнить кислотно-основные свойства гидроксидов цинка и кадмия.
Нерастворимые соли цинка и кадмия
1. В одну пробирку налить ~ 0,5 мл раствора соли цинка, во вторую —
столько же раствора соли кадмия. В обе пробирки добавить равный объем раствора сульфида натрия.
Отметить цвета осадков и написать уравнения реакций.
Сравнить значения K
сульфидов цинка и кадмия. Растворяются ли эти
L
сульфиды в разбавленном растворе (~ 0,1 М) соляной кислоты? Ответ обосновать, используя необходимые термодинамические данные.
2. Налить в одну пробирку ~ 0,5 мл раствора соли цинка, во вторую —
столько же раствора соли кадмия. Добавить в обе пробирки равный объем раствора карбоната натрия.
Отметить цвета осадков и написать уравнения реакций.
Будет ли отличаться состав образующихся осадков, если раствор карбо-
ната натрия заменить раствором гидрокарбоната натрия? Ответ обосновать.
10.4. Ртуть
Растворимые соединения и пары металлической ртути очень ядовиты!
При работе с любыми соединениями ртути соблюдать следующие правила:
−
все опыты необходимо проводить в вытяжном шкафу на эмалирован-
ных поддонах, руки должны быть защищены резиновыми перчатками;
−
остатки металлической ртути и растворы, содержащие ее соедине-
ния, выливать только в специальные склянки с надписью «Слив ртути»;
−
после завершения работы необходимо тщательно вымыть руки
с мылом сначала в перчатках, а затем — сняв их!
59
Демонстрационный
эксперимент
Все опыты по изучению свойств соединений ртути
являются демонстрационными!
10.4.1. Соединения ртути(I) и ртути(II)
В
одну пробирку поместить немного (~ 1/4 стеклянного шпателя) твердого
нитрата
бирки
ртути(I), во вторую — столько же твердого нитрата ртути(II). В обе про-
добавить по ~ 2 мл воды и аккуратно перемешать стеклянной палочкой.
Что наблюдается? Написать уравнения реакций частичного гидролиза
нитратов ртути(I) и (II).
2+
Каковы доказательства существования ионов Hg
, а не Hg+?
2
В обе пробирки добавить при перемешивании 1–2 капли концентрирован-
ной азотной кислоты до образования прозрачного раствора.
В каких условиях при растворении металлической ртути в азотной кислоте образуется нитрат ртути(I), а в каких — нитрат ртути(II)? Привести
уравнения реакций с указанием условий проведения реакций.
Полученные растворы разделить на четыре пары пробирок (по ~ 0,5 мл).
1. В первую пару пробирок (к растворам Hg
(NO3)2 и Hg(NO3)2 соответ-
2
ственно) добавить при перемешивании по ~ 0,5 мл раствора гидроксида натрия.
Отметить цвет образующихся осадков в каждой из пробирок. Написать
уравнения проведенных реакций.
Существуют ли гидроксиды ртути(I) и ртути(II)?
В обе пробирки с осадками осторожно добавить избыток концентрированной азотной кислоты.
Что наблюдается? Написать уравнения реакций.
2. Во вторую пару пробирок (к растворам Hg
(NO3)2 и Hg(NO3)2 соответ-
2
ственно) добавить при перемешивании по ~ 0,5 мл раствора хлорида натрия.
Отметить наблюдения. Написать уравнения всех реакций.
Что такое «сулема» и «каломель»?
3. В третью пару пробирок (к растворам
Hg2(NO3)2 и Hg(NO3)2 соответственно) добавить при перемешивании сначала по ~ 0,5 мл раствора сульфида
натрия, а затем его избыток.
Каков цвет образовавшихся вначале осадков?
Что такое «киноварь»?
Что происходит при добавлении избытка сульфида натрия?
Написать уравнения всех реакций.
60