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
3
3. В мерной колбе объемом 100 мл приготовить 5 · 10
−
М раствор полученного вещества в воде и записать электронный спектр поглощения раствора
в области 350−800 нм.
Для максимумов полос поглощения рассчитать логарифмы молярных ко-
эффициентов экстинкции (lg
ε
) и сравнить их с литературными данными.
i
4. Небольшое количество полученного соединения поместить в пробирку
1
−
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)кобальтата(III) калия
Тригидрат трис(оксалато)кобальтата(III) калия — кристаллы темного
изумрудно-зеленого цвета. Вещество хорошо растворимо в воде, плохо —
в этиловом спирте и диэтиловом эфире. При нагревании вещество разлагается.
Литературные источники
1. Могилевкина М. Ф., Максаков В. А., Голубенко А. Н. Практикум по не-
органической химии. Новосибирск: НГУ, 2006. Вып. 1. С. 78.
2. Практикум по неорганической химии / под ред. А. В. Шевелькова.
М.: Лаборатория знаний, 2021. С. 315.
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)кобальтата(III) калия.
11.2.4. Хлорид хлоропентаамминкобальта(III) [Co(NH
Cl]Cl2
3)5
Работу выполнять в вытяжном шкафу!
Работать в резиновых перчатках и защитных очках!
Получение хлорида хлоропентаамминкобальта(III)
В стакан объемом 250 мл внести навески ~ 5 г гексагидрата хлорида кобальта(II), ~ 10 г хлорида аммония и налить ~ 10 мл дистиллированной воды.
Накрыть стакан с реакционной смесью часовым стеклом, поместить стакан
на магнитную мешалку (без функции нагревания) и перемешивать его содер-
71
жимое в течение ~ 20 мин. Продолжая перемешивать, периодически приоткрывая часовое стекло, постепенно (с помощью пипетки, порциями по ~ 1–2 мл)
прилить ~ 30 мл концентрированного раствора аммиака.
Затем, не прекращая перемешивание, приоткрывая часовое стекло, посте-
пенно (с помощью пипетки, по 1–2 мл) добавить ~ 15 мл концентрированного
раствора пероксида водорода. Полученный раствор перемешивать при комнатной температуре еще ~ 20 мин для завершения процесса окисления. При этом
раствор должен окраситься в винно-красный цвет.
Нейтрализовать раствор в стакане, добавив, не прекращая перемешивание,
осторожно и постепенно (с помощью пипетки) 5–7 мл концентрированной со-
ляной кислоты (рН смеси контролировать с помощью универсальной индика-
торной бумаги).
Для выделения осадка убрать часовое стекло со стакана, аккуратно извлечь
«якорек» из него, добавить к полученному раствору ~ 15 мл концентрированной
соляной кислоты и нагреть его на электроплитке (при периодическом перемеши-
вании с помощью стеклянной палочки) до кипения (не кипятить!).
Постепенно охладить реакционный раствор до комнатной температуры.
Полученный осадок красно-фиолетового цвета отфильтровать на воронке
Бюхнера (фильтр «желтая лента»), промыть ~ 5 мл охлажденной до ~ 0 °С дистиллированной воды затем дважды порциями по ~ 10 мл этанола и высушить
током воздуха при включенном водоструйном насосе в течение ~ 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. В три пробирки внести немного (на кончике шпателя) полученного со-
единения. Налить в пробирки по ~ 0,5 мл дистиллированной воды и тщательно
перемешать. К раствору в каждой из пробирок добавить при перемешивании
по
1–2 капли реагентов: в первую — раствор нитрата серебра; во вторую — раствор
сульфида натрия; в третью — концентрированный раствор гидроксида натрия.
Отметить, что происходит во всех трех пробирках.
Написать уравнения реакций.
2
−
3. В мерной колбе объемом 100 мл приготовить 2 · 10
М раствор полученного вещества в воде и записать электронный спектр поглощения раствора
в области 350−800 нм.
72
Для максимумов полос поглощения рассчитать логарифмы молярных ко-
ε
эффициентов экстинкции (lg
) и сравнить их с литературными данными.
i
4. Небольшое количество полученного соединения поместить в пробирку
1
−
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 хлорида хлоропентаамминкобальта(III)
Хлорид хлоропентаамминкобальта(III) — кристаллы пурпурного цвета,
умеренно растворимые в воде (0,56 г в 100 г воды при 20 °С). Вещество плохо
растворимо в этаноле и ацетоне. На воздухе в кристаллическом виде устойчиво.
Литературные источники
1. Руководство по неорганическому синтезу: в 6 т. / под ред. Г. Брауэра.
М.: Мир, 1985. Т. 5. С. 1780.
2. Практикум по неорганической химии / под ред. А. В. Шевелькова.
М.: Лаборатория знаний, 2021. С. 314.
На основании проведенных опытов, а также сопоставив спектральные
данные и характеристики полученного Вами вещества с общей характеристикой, описанной в методике, сделать вывод о характерных свойствах
и чистоте полученного хлорида хлоропентаамминкобальта(III).
11.2.5. Хлорид иодопентаамминкобальта(III) [Co(NH
3)5
I]Cl2
Работу выполнять в вытяжном шкафу!
Работать в резиновых перчатках и защитных очках!
Получение хлорида иодопентаамминкобальта(III)
В стакан объемом 50 мл налить ~ 20 мл этилового спирта и внести при пе-
ремешивании стеклянной палочкой ~ 3,5 г предварительно тщательно растертого в ступке иода.
Стакан объемом 250 мл поместить на магнитную мешалку (без функции
нагревания), внести ~ 7 г гексагидрата хлорида кобальта(II), ~ 25 г хлорида аммония, ~ 0,5 г иодида аммония и прилить ~ 40 мл воды. При постоянном перемешивании максимально количественно перенести ранее приготовленную суспензию иода в этаноле.
73
Спустя ~ 10 мин реакции, не прекращая перемешивания на магнитной
мешалке, к полученной смеси небольшими порциями (с помощью пипетки,
по 1–2 мл) прилить ~ 20 мл концентрированного раствора аммиака. После появ-
ления темно-зеленого осадка продолжить перемешивание реакционной смеси
в течение еще ~ 40 мин.
Затем дать отстояться маточному раствору в течение ~ 30 мин и осторож-
но слить его. Полученный осадок дважды промыть методом декантации дистиллированной водой порциями по ~ 30 мл.
Промытый осадок отфильтровать на воронке Бюхнера (фильтр «зеленая» или
«синяя» лента), промыть ~ 5 мл охлажденной до ~ 0 °С дистиллированной воды,
дважды порциями по ~ 10 мл этилового спирта, ~ 5 мл диэтилового эфира и высушить током воздуха при включенном водоструйном насосе в течение ~ 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. Внести немного (на кончике шпателя) полученного соединения в сухую
пробирку и сильно нагреть ее в пламени спиртовки.
Что наблюдается? Предложите уравнения протекающих реакций.
3. В пробирку внести немного (на кончике шпателя) полученного соедине-
ния. Налить в пробирку ~ 0,5 мл дистиллированной воды, тщательно перемешать
и аккуратно прокипятить в пламени спиртовки. К полученному раствору в пробирке после охлаждения до комнатной температуры добавить при перемешива-
нии 1–2 капли раствора нитрата серебра.
Отметить все наблюдения и написать уравнения реакций.
4. Небольшое количество полученного соединения поместить в пробирку
1
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 хлорида иодопентаамминкобальта(III)
Хлорид иодопентаамминкобальта(III) — вещество темно-зеленого (болотного) цвета, плохо растворимое в воде и в органических растворителях (этаноле, ацетоне, эфире). На воздухе постепенно окисляется.
74
Литературные источники
1. Голубенко А. Н., Самойлов П. П., Могилевкина М. Ф., Слюдкин О. П. Прак-
тикум по неорганической химии. Новосибирск: НГУ, 1992. Вып. 3. С. 39.
2. Новаковский М. С. Лабораторные работы по химии комплексных со-
единений. Изд-во Харьк. ун-та, 1964. С. 61.
На основании проведенных опытов, а также сопоставив спектральные
данные и характеристики полученного Вами вещества с общей характеристикой, описанной в методике, сделать вывод о характерных свойствах
и чистоте полученного хлорида иодопентаамминкобальта(III).
11.2.6. Тригидрат сульфата карбонатотетраамминкобальта(III) [Со(NH
(CO3)]2SO4 ⋅ 3H2O
3)4
Работу выполнять в вытяжном шкафу!
Работать в резиновых перчатках и защитных очках!
Получение тригидрата сульфата карбонатотетраамминкобальта(III)
В стакан объемом 250 мл внести навеску ~ 5 г гептагидрата сульфата кобальта(II) и налить ~ 30 мл воды. Поместить стакан на магнитную мешалку
(с функцией нагревания). При комнатной температуре и постоянном перемешивании к суспензии в стакане добавить навеску ~ 10 г карбоната аммония
и прилить ~ 25 мл концентрированного раствора аммиака.
Накрыть стакан часовым стеклом и нагреть его содержимое до ~ 50 °C.
Периодически снимая часовое стекло, не прекращая перемешивание и нагревание (~ 50 °C), добавить небольшими порциями (по 1–2 мл) ~ 35 мл ~ 30%-го рас-
твора пероксида водорода. После окончания прибавления пероксида водорода
выключить нагревание и выдержать реакционную смесь при перемешивании
еще в течение ~ 30 мин (для завершения процесса окисления). При этом полу-
чается прозрачный раствор темно-красного цвета.
Полученный реакционный раствор перелить в выпарительную чашку
и упарить при умеренном нагревании на электроплитке до объема ~ 15 мл.
Во время упаривания необходимо добавлять небольшими порциями
(по ~ 1/3 шпателя) порошок карбоната аммония (суммарно 20–25 г)
при постоянном перемешивании стеклянной палочкой!
Упаренный раствор медленно охладить сначала до комнатной температуры, а затем до ~ 0 °С в кристаллизаторе со льдом. Полученные кристаллы отфильтровать на воронке Бюхнера (фильтр «желтая лента»), промыть сначала
дважды порциями по ~ 10 мл этилового спирта, затем — ~ 5 мл эфира. Высу-
75
шить вещество на фильтре током воздуха при включенном водоструйном насосе в течение ~ 20 мин, перенести его в тарированную чашку Петри и взвесить.
Написать уравнения всех реакций 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 полученного соединения. Для этого
поместить немного (на кончике шпателя) вещества в сухую пробирку и нагреть
в пламени спиртовки в течение ~ 1 мин.
Что наблюдается? Написать уравнение реакции.
3. Поместить в пробирку немного полученного вещества и добавить
~ 0,5 мл концентрированной соляной кислоты. Нагреть содержимое пробирки
в пламени спиртовки.
Отметить наблюдения и написать уравнение реакции.
4. Поместить в две пробирки небольшое количество полученного вещества и растворить его в ~ 0,5 мл дистиллированной воды. В первую пробирку
прилить ~ 0,5 мл раствора хлорида бария. Во вторую — равный объем раствора
сульфида натрия.
Что происходит? Написать уравнения всех реакций.
3
5. В мерной колбе объемом 100 мл приготовить 5 · 10
−
М раствор полученного вещества в воде и записать электронный спектр поглощения раствора
в области 350−800 нм.
Для максимумов полос поглощения рассчитать логарифмы молярных ко-
эффициентов экстинкции (lg
ε
) и сравнить их с литературными данными.
i
6. Небольшое количество полученного соединения поместить в пробирку
1
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 сульфата карбонатотетраамминкобальта(III)
Тригидрат сульфата карбонатотетраамминкобальта(III) представляет собой
кристаллы рубиново-красного цвета. В твердом виде при ст. у. — устойчивое вещество. Хорошо растворимо в воде, плохо — в этиловом спирте и эфире. В водном растворе при хранении постепенно гидратируется и гидролизуется.
76
Литературные источники
1. Руководство по неорганическому синтезу: в 6 т. / под ред. Г. Брауэра.
М.: Мир, 1985. Т. 5. С. 1782.
2. Могилевкина М. Ф., Максаков В. А., Голубенко А. Н. Практикум
по неорганической химии. Новосибирск: НГУ, 2006. Вып. 1. С. 43.
На основании проведенных опытов, а также сопоставив спектральные
данные и характеристики полученного Вами вещества с общей характеристикой, описанной в методике, сделать вывод о характерных свойствах и чистоте
полученного тригидрата сульфата карбонатотетраамминкобальта(III).
11.3. Синтезы соединений меди
11.3.1. Оксид меди(I)
О
Cu
2
Работу выполнять в вытяжном шкафу!
Работать в резиновых перчатках и защитных очках!
Получение оксида меди(I)
В стакан объемом 50 мл налить ~ 20 мл дистиллированной воды и при перемешивании стеклянной палочкой растворить ~ 2,8 г гидроксида натрия
и ~ 2,3 г сульфата гидразиния. Полученный раствор далее использовать в качестве восстановителя.
Поместить стакан объемом 250 мл на магнитную мешалку (с функцией
нагревания), поместить «якорек», налить ~ 50 мл дистиллированной воды
и внести навеску ~ 14 г моногидрата ацетата меди(II). Нагреть при перемешивании раствор соли меди до ~ 60 °С и постепенно (порциями по ~ 2–3 мл, с помо-
пипетки) прилить приготовленный ранее щелочной раствор восстановителя.
щью
При этом происходит выделение газа и образование кирпично-красного осадка.
Для укрупнения осадка полученную смесь нагревать до ~ 80 °С при перемешивании течение ~ 15 мин. Затем извлечь «якорек» из реакционной смеси,
снять стакан с мешалки и медленно охладить его содержимое до комнатной
температуры.
К охлажденной взвеси при перемешивании стеклянной палочкой добавить
по каплям разбавленный раствор гидроксида натрия до достижения рН ~ 6–7
(контроль по универсальной индикаторной бумаге).
77
Полученный осадок промыть декантацией дважды порциями по ~ 30 мл
дистиллированной воды. Отфильтровать его на воронке Бюхнера (фильтр «зеленая» или «синяя» лента). Дважды промыть осадок на фильтре порциями
по ~ 10 мл этанола. Высушить осадок на фильтре током воздуха при включенном водоструйном насосе в течение ~ 25 мин. Полученное вещество перенести
в тарированную чашку Петри и взвесить.
Написать уравнения всех реакций и рассчитать выход продукта.
Изучение некоторых свойств полученного вещества
Поместить в четыре пробирки немного (на кончике шпателя) полученного
оксида меди(I).
В первую пробирку прилить ~ 1 мл концентрированной азотной кислоты
и аккуратно прокипятить ее содержимое в пламени спиртовки в течение ~ 1 мин.
Во вторую пробирку добавить ~ 0,5 мл разбавленного раствора серной
кислоты и осторожно нагреть ее содержимое в пламени спиртовки.
К осадку в третьей пробирке прибавить концентрированный раствор аммиака при перемешивании до растворения.
В четвертую пробирку налить ~ 0,5 мл раствора тиосульфата натрия при
перемешивании.
Отметить все наблюдения и написать уравнения всех реакций.
Общая характеристика оксида меди(I)
Оксид меди(I) — кирпично-красное вещество, плохо растворимое в воде.
Не растворяется в спирте и других органических растворителях. Переводится
в раствор концентрированными кислотами-окислителями и концентрированным раствором аммиака. В безводном состоянии термически устойчив.
Литературные источники
1. Руководство по неорганическому синтезу: в 6 т. / под ред. Г. Брауэра.
М.: Мир, 1985. Т. 4. С. 1069.
2. Карякин Ю. В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. М.: Химия,
1974. С. 235.
На основании проведенных опытов, а также сопоставив характеристики
полученного Вами вещества с общей характеристикой, описанной в методике,
сделать вывод о характерных свойствах полученного оксида меди(I).
78
11.3.2. Иодид меди(I) CuI
Получение иодида меди(I)
В двух стаканах объемом 25 мл предварительно приготовить растворы:
− в первом — навеску ~ 3,5 г иодида калия в ~ 20 мл дистиллированной воды;
− во втором — ~ 5 г пентагидрата тиосульфата натрия в ~ 20 мл дистиллированной воды.
В стакан объемом 100 мл внести навеску ~ 5 г пентагидрата сульфата меди(II) и растворить ее в ~ 20 мл дистиллированной воды при перемешивании
на магнитной мешалке (без функции нагревания). К полученному раствору соли
меди(II) при постоянном перемешивании постепенно добавить приготовленный
ранее раствор иодида калия. Раствор при этом окрашивается в коричневый
цвет и выпадает осадок.
Не прекращая перемешивание на магнитной мешалке, постепенно
по каплям добавить приготовленный ранее раствор тиосульфата натрия
до обесцвечивания раствора над осадком (осадок при этом должен быть бело-
го цвета). Если осадок над раствором все еще имеет коричневатую окраску, добавить по каплям при постоянном перемешивании еще несколько капель рас-
твора тиосульфата натрия.
Отфильтровать полученный осадок на воронке Бюхнера (фильтр «зеленая» или «синяя» лента), дважды промыть его на фильтре порциями по ~ 10 мл
этилового спирта, а затем — ~ 5 мл эфира. Высушить осадок на фильтре током
воздуха при включенном водоструйном насосе в течение ~ 25 мин. Полученное
вещество перенести в тарированную чашку Петри и взвесить.
Написать уравнения всех реакций и рассчитать выход продукта.
Изучение некоторых свойств полученного вещества
1. Изучить процессы, происходящие с иодидом меди(I) на воздухе.
Для этого поместить немного (на кончике шпателя) полученного вещества
на часовое стекло, добавить 1–2 капли воды и оставить до конца занятия.
Отметить изменения и написать уравнение реакции.
2. Поместить в три пробирки небольшое количество (на кончике шпателя)
полученного вещества.
В первую пробирку добавить ~ 1 мл концентрированной азотной кислоты
и осторожно нагреть ее содержимое в пламени спиртовки.
Во вторую — прилить ~ 0,5 мл дистиллированной воды и (при перемеши-
вании) добавить немного (на кончике шпателя) твердого тиосульфата натрия.
79
В третью — прилить ~ 0,5 мл дистиллированной воды и добавить немного
(на кончике шпателя) твердого иодида калия при перемешивании.
Отметить все наблюдения и написать уравнения реакций.
Общая характеристика иодида меди(I)
Иодид меди(I) — белое вещество, плохо растворимое в воде. Нерастворимо в воде и спирте. Растворяется в пиридине за счет комплексообразования.
Плавится без разложения (в инертной атмосфере) выше 600 °С.
Литературные источники
1. Руководство по неорганическому синтезу: в 6 т. / под ред. Г. Брауэра.
М.: Мир, 1985. Т. 4. С. 1065.
2. Карякин Ю. В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. М.: Химия,
1974. С. 234.
На основании проведенных опытов, а также сопоставив характеристики
полученного Вами вещества с общей характеристикой, описанной в методике,
сделать вывод о характерных свойствах полученного иодида меди(I).
11.3.3. Полугидрат хлорида бис(этилендиамин)меди(II) [Cu(En)
]Cl2 ⋅ 0,5H2O
2
Работу выполнять в вытяжном шкафу!
Работать в резиновых перчатках и защитных очках!
Получение полугидрата хлорида бис(этилендиамин)меди(II)
В стакан объемом 100 мл поместить ~ 5 г предварительно измельченного
дигидрата хлорида меди(II), смочить его 5–6 каплями дистиллированной воды и
охладить до ~ 0 °C в кристаллизаторе со льдом.
При тщательном перемешивании стеклянной палочкой и охлаждении
в кристаллизаторе (~ 0
°
C) по каплям добавить ~ 5 мл ~ 70%-го водного рас-
твора этилендиамина. Смесь очень тщательно перемешивать стеклянной па-
лочкой еще в течение 3–4 мин.
Затем, продолжая перемешивание стеклянной палочкой, к полученной ре-
акционной смеси постепенно прилить ~ 50 мл изопропилового спирта до ее растворения. Оставить реакционный раствор в стакане (в кристаллизаторе со
°
льдом при ~ 0
С) в течение ~ 1 ч для кристаллизации осадка.
80