Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикум по неорганической химии. Учебное пособие
.pdf
5. Закончите уравнения реакций:
TiCl4 + NaH → TiCl3 + O2 + НСl →
Ti(OH)3 + O2 + Н2O → NH4VO3 + KI + H2SO4 →
Вариант 14
1. В природе ниобий и тантал входят в состав группы минералов колумбита — танталита (MnII,FeII)(Ta,Nb)2O6. Объясните,
почему ниобий и тантал могут одновременно присутствовать
в этих минералах, тогда как ванадия в них не найдено.
2. Как и почему изменяются кислотно-основные свойства
однотипных соединений с повышением степени окисления титана в рядах: a) TiO–Тi2O3–ТiO2, б) TiCl2–TiCl3–TiCl4? Ответ проиллюстрируйте примерами соответствующих реакций.
3. Термодинамическим расчетом для закрытой системы при
стандартных условиях (Т = 298 K) подтвердите, что реакция
2NH4VO3(к.) = V2О5(к.) + 2NH3(г.) + Н2О(г.)
самопроизвольно не протекает. Определите, начиная с какой
температуры (°С) реакция становится термодинамически возможной.
4. Каким образом можно перевести оксиды TiO2 и ZrO2 в
растворимые в воде соединения? Напишите уравнения реакций.
5. Закончите уравнения реакций:
Та + KОН(изб.) + О2 → TiI4 + H2SO4(конц.) →
V + HNO3 + НСl → V2O5 + H2SO4(конц.) →.
Вариант 15
1. Сравните гидролизуемость следующих соединений: а) TiCl2
и TiCl4; б) TiCl4и ZrCl4. В растворе какого из каждой пары соединений рН меньше и почему?
2. Выясните термодинамическую возможность получения ва-
надия, ниобия и тантала из оксидов Э2О5 металлотермическим
способом. Какие металлотермические реакции используются для
получения этих металлов из оксидов? Почему для получения
чистого ванадия углетермический метод не применяется?
3. Заполните таблицу «Формы существования соединений
титана (III) и (IV) в водных растворах в зависимости от рН».
111
Среда Ti (III) Ti (IV)
кислая
нейтральная
щелочная
цвет
Объясните различные формы существования ионов титана (III)
и (IV) в растворе с точки зрения поляризационных представлений.
4. При термическом разложении 395 г йодида некоторого ме-
талла MIn (n > 1) получено 60 г металла. О йодиде какого металла идет речь?
5. Закончите уравнения реакций:
Hf + HF → TiCl4 + Н2О →
Н2TiO3 + H2S → VSO4 + KMnO4 + H2SO4 →.
Г лава 10
ЭЛЕМЕНТЫ 6 ГРУППЫ
ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
1. Все опыты с концентрированными кислотами и сульфида-
ми проводить в вытяжном шкафу.
2. Опыты по термическому разложению дихромата аммония
выполнять в вытяжном шкафу; нагревание проводить медленно.
В процессе реакции происходит выброс продуктов реакции —
отверстие пробирки должно быть направлено в сторону от работающих.
3. При работе с соединениями хрома следует помнить, что
соли хрома (III) и особенно хрома (VI) токсичны. Смертельная
доза дихромата калия для человека составляет 0,25–0,3 г. Пары
хромовой кислоты повреждают слизистые оболочки носа и дыхательных путей. Хроматы и дихроматы, действуя на кожу, вызывают экзему.
4. Концентрированные растворы солей хрома и особенно отработанную хромовую смесь запрещается выливать в раковину:
их собирают в специальные склянки для последующей дезактиваций.
Реактивы:
5%-ные растворы солей: CrCl3, Na2S, KMnO4, NaCO3, K2S2O8,
K2Cr2O7, K2CrO4, BaCl2, Pb(NO3)2, AgNO3, NaNO2, Na2SO3, KI.
Насыщенный раствор NH4Cl, 3%-ный раствор H2O2.
Кислоты и щелочи: концентрированная и разбавленная серная,
соляная и азотная кислоты; концентрированный и разбавленный
растворы NaOH; разбавленный раствор аммиака.
Кристаллические вещества: Zn (гранулы), (NH4)2Cr2O7.
Индикаторы (лакмус, универсальный), бензин, бромная вода.
Оборудование:
Пробирки; спиртовка.
113
Получение и свойства соединений хрома (II)
Опыт 1. В пробирку налейте 2–3 мл концентрированного
раствора хлорида хрома (III), добавьте к нему такой же объем
концентрированной соляной кислоты и около 0,5 мл бензина.
Затем в пробирку внесите 2 гранулы цинка. Следите за изменением цвета раствора вследствие восстановления хрома (III) до
хрома (II). Какую роль играет органический растворитель? Полученный раствор хлорида хрома (II) сохраните для следующих
опытов, которые следует проводить быстро. Напишите уравнения
реакций.
Опыт 2. В пробирку налейте 1–2 мл концентрированного
раствора щелочи. Пипеткой отберите такой же объем раствора
хлорида хрома (II), полученного в Опыте 1, и прилейте его к
раствору щелочи. Отметьте цвет образовавшегося осадка. Разделите осадок на две части и изучите его растворимость в избытке щелочи и в соляной кислоте. Напишите уравнения реакций.
Сделайте вывод о кислотно-основных свойствах гидроксида хрома (II).
Опыт 3. К раствору сульфида натрия прилейте раствор хлорида хрома (II). Что образуется? Напишите уравнение реакции.
Опыт 4. В пробирку налейте 1–2 капли раствора перманганата калия, подкислите его серной кислотой. Добавьте раствор
хрома (II) до обесцвечивания перманганата калия. Напишите
уравнения реакции. На основании опытов 3 и 4 сделайте вывод
о восстановительных свойствах соединений хрома (II).
Получение и свойства соединений хрома (III)
Опыт 5. Опыт проводится в вытяжном шкафу! Поместите
в пробирку на 1/5 ее объема дихромат аммония. Отверстие пробирки направьте в сторону от себя и других работающих и нагрейте верхний слой до начала реакции. Наблюдайте бурную
экзотермическую реакцию (реакция «вулкана») разложения дихромата аммония с образованием рыхлого зеленого порошка оксида хрома (III). Напишите уравнение реакции.
Испытайте растворимость полученного оксида хрома (III)
в воде, концентрированной соляной, серной и азотной кислотах.
Сделайте вывод и обоснуйте отношение оксида хрома (III) к воде
и кислотам.
114
Опыт 6. Получите гидроксид хрома (III) взаимодействием
раствора соли хрома (III) и гидроксида аммония (избегайте избытка гидроксида). Отметьте цвет и характер осадка. Напишите
уравнение реакции.
Разделите осадок на две части. В одну пробирку с гидроксидом хрома (III) добавьте избыток раствора гидроксида натрия, в
другую — раствор соляной кислоты. Напишите уравнения реакций в ионно-молекулярной и молекулярной форме. Сделайте
вывод о кислотно-основных свойствах гидроксида хрома (III).
Опыт 7. Из водного раствора соли хрома (III) осадите гидроксид хрома (III) и растворите его в небольшом избытке щелочи. Полученный раствор разделите на две части. Одну пробирку нагрейте, во вторую прилейте раствор хлорида аммония.
Что наблюдается? Экспериментально докажите, что образующийся в обеих пробирках осадок представляет собой гидроксид хрома (III). Напишите и обоснуйте уравнения реакций.
Опыт 8. С помощью универсального индикатора или лакмуса определите реакцию среды в растворе хлорида хрома (III).
Обоснуйте наблюдения. Напишите уравнения реакций в ионномолекулярной и молекулярной форме.
Опыт 9. В две пробирки налейте раствор соли хрома (III).
В одну пробирку прилейте равный объем раствора карбоната
натрия, в другую — раствор сульфида натрия. Что наблюдается?
Докажите, что осадок в пробирках — гидроксид хрома (III), а не
соли угольной или сероводородной кислот. Напишите уравнения
реакций.
Опыт 10. Получите осадок гидроксида хрома (III) и растворите его в избытке щелочи. Полученный раствор разделите пополам. В одну пробирку добавьте раствор бромной воды и нагрейте раствор. В другую пробирку прилейте 3%-ный раствор
пероксида водорода и нагрейте до изменения окраски раствора.
Напишите уравнения реакций.
Опыт 11. К подкисленному серной кислотой раствору соли
хрома (III) прибавьте несколькими небольшими порциями раствор
пероксодисульфата калия до перехода зеленой окраски раствора
в оранжевую. Для ускорения реакции содержимое пробирки подогрейте. Напишите уравнение реакции.
На основании опытов 10 и 11 сделайте вывод о влиянии среды на природу продуктов окисления соединений хрома (III).
115
Соединения хрома (VI)
Опыт 12. а) К раствору хромата калия прилейте разбавленную
серную кислоту, а к раствору дихромата калия — щелочь. Отметьте изменение окраски растворов. Напишите уравнения реакций.
б) Налейте в пробирку 2–3 мл раствора дихромата калия. В
другую пробирку налейте такой же объем раствора хромата калия
и подкислите его разбавленной серной кислотой. Сравните цвет
растворов в обеих пробирках. К полученному раствору дихромата калия прибавьте раствор щелочи. Отметьте изменение окраски раствора. Напишите уравнение реакции.
Сделайте вывод о влиянии среды на химическое равновесие
между хромат- и дихромат-ионами.
Опыт 13. В три пробирки внесите по 5–7 капель раствора
хромата калия или натрия и по каплям прибавьте в первую пробирку раствор хлорида бария, во вторую — нитрата свинца и в
третью — нитрата серебра. Отметьте цвет образующихся осадков.
Напишите уравнения реакций.
Опыт 14. Налейте в три пробирки по 1 мл раствор дихромата калия, подкислите его разбавленной серной кислотой. В одну
пробирку прилейте раствор нитрита натрия, в другую — сульфита натрия, а в третью — иодида калия. Смеси нагрейте. Отметьте изменение окраски растворов. Напишите уравнения реакций. Сделайте вывод о влиянии среды на продукты восстановления соединений хрома (VI).
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Какая форма существования — катионная или анионная —
характерна для элементов 6 группы Периодической системы в
низших и высших степенях окисления. Ответ обоснуйте.
2. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно
перевести молибден и вольфрам в растворимые в воде соединения.
3. Обоснуйте возможность использования водных растворов
солей хрома (II), (III) и (VI) для электролитического получения
металлического хрома.
116
4. Используя значения стандартных электродных потенциа-
лов, объясните, почему при растворении хрома в соляной кислоте первоначально образуются соединения хрома (II)?
5. В какой среде и почему соединения хрома (II) проявляют
наиболее сильные восстановительные свойства?
6. Почему при окислении хрома кислородом образуется ок-
сид хрома (III), а не оксид хрома (VI).
7. Как и почему изменяются температуры плавления, тер-
мическая устойчивость, кислотно-основные и окислительные
свойства в ряду: CrO3–MoO3–WO3?
8. Напишите уравнения реакций взаимодействия оксидов
хрома (VI) и молибдена (VI) с газообразным хлороводородом.
Обоснуйте различие в продуктах реакций.
9. Известно, что подкисленный соляной кислотой раствор
хлорида хрома (III) используется в качестве поглотителя кислорода. Напишите уравнение реакции.
10. В водном растворе какой соли рН выше и почему: а) CrCl2
или CrCl3, б) CrCl3 или NaCrO2, в) Na2CrO4 или NaCrO2?
11. Как и почему изменяются термическая устойчивость, кис-
лотно-основные и окислительно-восстановительные свойства
в ряду CrO–Cr2O3–CrO3?
12. Как и почему изменяются температуры плавления в рядах:
а) CrF2–CrF3–CrF4–CrF5–CrF6, б) CrCl3–MoCl3–WCl3?
13. Приведите примеры гидратных изомеров координационных
соединений хрома.
14. Как можно получить сульфид хрома (III)? Напишите урав-
нения реакций, укажите условия их проведения.
15. Используя метод ВС опишите электронное строение CrO
2
Cr2O
ˉ ионов.
7
2
ˉи
4
Г лава 11
ЭЛЕМЕНТЫ 7 ГРУППЫ
ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
1. Все опыты с концентрированными кислотами и сульфида-
ми проводить в вытяжном шкафу.
2. Соединения марганца — сильные яды! Вдыхание пыли
вызывает раздражение слизистых оболочек носа и дыхательных
путей. Постоянное воздействие соединений марганца на кожу
вызывает дерматиты.
4. Концентрированные растворы соединений марганца запрещается выливать в раковину: их собирают в специальные склянки для последующей дезактивации.
5. Не допускать контакта перманганата калия с глицерином,
концентрированной серной кислотой.
Реактивы:
5%-ные растворы солей: Mn(NO3)2, MnCl2, MnSO4, Na2S,
AgNO3, K2S2O8, KI, KMnO4, KNO2.
3%-ный раствор H2O2.
Кислоты и щелочи: концентрированная и разбавленная серная,
соляная и азотная кислоты; концентрированный и разбавленный
растворы NaOH; раствор уксусной кислоты.
Кристаллические вещества: PbO2, K2S2O8, MnO2, KNO3, KOH,
Na2SO3, KMnO4, FeSO4, FeS (или FeS2).
Индикаторы (лакмус, универсальный), хлорная вода, бромная
вода.
Оборудование:
Пробирки; спиртовка, лучины, фильтровальная бумага.
Соединения марганца (II)
Опыт 1. К раствору хлорида или сульфата марганца (II) при-
лейте раствор щелочи. Отметьте цвет образовавшегося осадка
118
гидроксида марганца (II) и разделите его на четыре части. Изучите отношение содержимого одной пробирки к кислороду воздуха. Какие изменения происходят с гидроксидом марганца (II)
при хранении на воздухе? Во вторую пробирку добавьте раствор
кислоты, в третью — избыток раствора щелочи. В четвертую
пробирку к гидроксиду марганца (II) прилейте бромной воды
или пероксида водорода. Отметьте изменение цвета осадка. Напишите уравнения реакций. Сделайте вывод о кислотно-основных
и восстановительных свойствах гидроксида марганца (II).
Опыт 2. Исследуйте реакцию среды водного раствора хлорида или сульфата марганца (II). Составьте уравнения реакции
гидролиза в ионной и молекулярной форме.
Опыт 3. К раствору соли марганца (II) прилейте раствор
сульфида натрия. Отметьте цвет образующегося осадка и изучите его растворимость в разбавленной соляной кислоте. Напишите уравнения реакций. Можно ли осадить сульфид марганца (II)
при действии на водные растворы солей марганца (II) сероводородной кислотой?
Опыт 4. В пробирку поместите небольшое количество оксида свинца (IV), прилейте разбавленной азотной кислоты и несколько капель раствора нитрата марганца (II). Прокипятите содержимое пробирки и отметьте изменение окраски раствора.
Напишите уравнение реакции.
Опыт 5. К раствору сульфата марганца (II), подкисленного
серной кислотой, добавьте несколько капель нитрата серебра
(катализатор) и небольшое количество кристаллов или раствор
пероксодисульфата калия. Содержимое пробирки нагрейте и
отметьте изменение окраски раствора. Напишите уравнение
реакции.
На основании опытов 4 и 5 сделайте вывод о восстановительных свойствах солей марганца (II).
Соединения марганца (IV)
Опыт 6. К небольшому количеству оксида марганца (IV) при-
лейте несколько капель концентрированной серной кислоты.
Осторожно нагрейте пробирку и с помощью тлеющей лучинки
определите выделяющийся кислород. Напишите уравнение реакции.
119
Опыт 7. Опыт проводить в вытяжном шкафу! Налейте в пробирку 2–3 мл концентрированной соляной кислоты и внесите
небольшое количество оксида марганца (IV). Нагрейте содержимое пробирки и с помощью бумажки, смоченной раствором иодида калия установите характер выделяющегося газа. Напишите
уравнение реакции.
Опыт 8. Смешайте в пробирке несколько кристаллов оксида
марганца (IV) с избытком твердых нитрата калия и гидроксида
калия. Смесь осторожно нагрейте до сплавления. Отметьте окраску образовавшегося сплава. Напишите уравнение реакции. Сплав
необходимо сохранить для следующих опытов.
На основании опытов 6–8 сделайте вывод об окислительновосстановительных свойствах оксида марганца (IV).
Соединения марганца (VI)
Опыт 9. Сплав, полученный в опыте 4, растворите в неболь-
шом количестве воды и разделите на четыре части.
а) К раствору манганата калия добавьте раствор сульфита
натрия и содержимое пробирки нагрейте. Отметьте изменение
окраски раствора. Напишите уравнение реакции.
б) К раствору манганата калия прилейте хлорной воды. Отметьте изменение окраски раствора. Напишите уравнение реакции.
в) Разбавьте водой раствор манганата калия и отметьте образование осадка и изменения окраски раствора. Напишите уравнение реакции.
г) К раствору манганата калия добавьте несколько капель
уксусной кислоты. Отметьте образование осадка и изменение
окраски раствора. Напишите уравнение реакции.
Обоснуйте влияние кислотности среды на устойчивость водных растворов соединений марганца (VI). Сделайте вывод об
окислительно-восстановительных свойствах соединений марганца (VI).
Соединения марганца (VII)
Опыт 10. В пробирке нагрейте несколько кристаллов пер-
манганата калия и испытайте выделяющийся газ с помощью
тлеющей лучинки. Нагревание ведите до прекращения выделения
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]