Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикум по неорганической химии. Учебное пособие
.pdf
2. Какие химические реакции протекают в растворе сульфа-
¾ ¾®
та железа (II) на воздухе? Как предохранить соли железа (II)
от окисления? Ответ подтвердите уравнениями химических
реакций.
3. Карбонильный метод очистки сырого никеля основан на
обратимой транспортной реакции: Ni + 4CO ⇄ Ni(CO)4.
Образование газообразного тетракарбонилникеля происходит
при 150 оС, его разложение — при 230 оС. Пренебрегая влиянием температуры на изменение энтальпии и энтропии реакции,
определите изменение свободной энергии Гиббса и константу
равновесия реакции при 150 и 230о С. Показать, что уменьшение
константы равновесия с увеличением температуры согласуется
с отрицательным значением изменения энтальпии реакции.
4. Сравните рН водных растворов солей одинаковой концен-
трации: а) FeCl2 и CoCl2, б) CoCl2 и CoCl3, в) FeCl3 и FeCl2.
5. Закончите уравнения реакций:
FeS + HNO3(конц.) → Ni(OH)3 + HCl →
Fe + KNO3 + KOH
сплав
¾ ¾ ¾®
Co(OH)
t
3
Co + HNO3(разб.) → Co + HNO3(разб.) →.
Вариант 12
1. Напишите уравнения реакций, соответствующих следую-
щим наблюдениям: а) белый осадок гидроксид железа (II) при
выдерживании на воздухе становится желто-коричневым, а при
последующем прокаливании — черно-бурым; б) синий осадок,
выпадающий при подщелачивании раствора соли с катионом
[Co(H2O)6]2+, при кипячении становится розовым.
2. Почему комплекс никеля с бидентатным этилендиамином
[Ni(en)3]2+ более устойчив, чем с монодентатным аммиаком
[Ni(NH3)6]2+? Как называется эффект повышенной устойчивости
комплексов с полидентатными лигандами и что является его
причиной?
3. Используя метод валентных связей, рассмотрите строение
и свойства пентакарбонилжелеза.
4. После растворения 0,3249 г стали в серной кислоте на
окисление полученных ионов железа (II) потребовалось 38,89 мл
0,01854 М раствора дихромата калия. Определите процентное
содержание железа в образце стали.
141
5. Закончите уравнения реакций:
¾ ¾®
Fe(NO3)
t
3
FeCl3 + KI→
NiS + HNO3 → NiCl2 + KOH →
Co3O4 + HCl → Co(CNS)2 + NaCNS →.
Вариант 13
1. Как и почему изменяется эффективность электрохимической
коррозии железа в ряду: химически чистое железо — железо
с примесью более электрохимически активного металла (например, цинка) — железо с примесью менее активного металла (например, олова).
2. Как и почему изменяются восстановительные свойства
комплексных ионов железа (II), кобальта (II), никеля (II), характеризующихся координационным числом 6?
3. Какие продукты образуются при взаимодействии железа с
хлором; с соляной кислотой? Напишите уравнения химических
реакций.
4. Вычислите константы равновесия реакций окисления ги-
дроксидов железа (II), кобальта (II) и никеля (II) кислородом
воздуха в водных растворах:
4Me(OH)2 + O2 = 4MeO(OH) + 2H2O.
5. Осуществите переходы:
а) NiO(OH) → Ni;
б) [Fe(CN)6]4- → [Fe(CN)6]3-;
в) Fe(OH)2 → FeO
2-
.
4
Вариант 14
1. Опишите электронное строение, магнитные и оптические
свойства желтой и красной кровяной соли, турнбулевой сини и
берлинской лазури.
2. Используя представления МВС, предскажите тип гибриди-
зации атомных орбиталей центрального атома и геометрическое
строение парамагнитных комплексных ионов [NiCl4]2- и [CoF6]3-.
3. Что такое пирофорное железо? Как его получают? Почему
обычное железо в отличие от пирофорного взаимодействует с
кислородом воздуха медленно?
142
4. Какой объем хлора (н. у.) требуется для окисления 100 г
¾ ¾®
¾ ¾ ¾®
¾ ¾®
¾ ¾®
¾ ¾®
24%-ного раствора желтой кровяной соли?
5. Закончите уравнения реакций:
FeCl3 + KI → Ni(OH)2 + NH4OH →
Co2(CO)
NiS + O
t
8
2
CoCl2 + Cl2 + NaOH
t
Fe3O4 + CO
t
сплав
.
Вариант 15
1. Напишите уравнения реакций и приведите номенклатурные
названия реагентов и продуктов реакций: а) при взаимодействии
соли Мора с желтой кровяной солью в водном растворе выпадает белый осадок соединения, которое разлагается при кипячении
раствора в инертной атмосфере; б) взаимодействие соли Мора с
красной кровяной солью, или железоаммонийных квасцов с желтой кровяной солью в водном растворе приводит к выпадению
синего осадка.
2. В рамках ТКП опишите электронное строение аква- и цианидных комплексов железа (II) и железа (III), рассчитайте энергию стабилизации кристаллическим полем комплексов и дайте
обоснование окислительных свойств соединений железа (III).
3. Какое соединение более термически устойчиво и почему:
а) Fe(OH)2 и Fe(OH)3, б) Co(NO3)2 и Fe(NO3)2.
4. Вычислите константы равновесия реакций окисления гидроксидов железа (II), кобальта (II) и никеля (II) бромом в щелочной среде и установите характер влияния природы металла
на смещение равновесий в сторону продуктов реакции.
5. Закончите уравнения реакций:
NiS + HNO3(конц.) → Ni(OH)2 + Cl2 + NaOH →
Fe(NO3)3 + K2CO3 + H2O → Co3O4 + H2SO4(разб.) →
K4[CoF6] + F2 → Fe2O3 + KNO3 + KOH
t
.
Г лава 13
ЭЛЕМЕНТЫ 11 ГРУППЫ
ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
1. Опыты с концентрированными кислотами, а также опыты
по разложению нитратов металлов выполняются в вытяжном
шкафу.
2. Соблюдать осторожность при работе с соединениями серебра. Аммиачный раствор оксида серебра после реакции не-
обходимо сразу выливать в специальную тару.
Реактивы:
5%-ные растворы солей: CuSO4, CuCl2, KCl (или NaCl), KBr
(или NaBr), KI (или NaI), Na2S2O3, AgNO3, Na2CO3, Na2S.
Подкисленный соляной кислотой насыщенный раствор SnCl2,
3%-ный раствор H2O2.
Кислоты и щелочи: концентрированная и разбавленная серная,
соляная и азотная кислоты; концентрированный и разбавленный
растворы NaOH; концентрированный и разбавленный раствор
аммиака.
Кристаллические вещества: AgNO3, Cu(NO3)2, Cu (проволока),
Cu (стружка).
Индикаторы (лакмус, универсальный).
Оборудование:
Пробирки; спиртовка; стеклянные палочки; фильтровальная
бумага.
Свойства простых веществ
Опыт 1. В две пробирки поместите медную стружку и при-
лейте в одну разбавленную серную кислоту, а в другую — азотную.
Идут ли реакции на холоду? Происходят ли изменения при нагревании? Объясните результат опыта с точки зрения положения
меди в ряду напряжений. Проделайте то же самое с концентри-
144
рованными кислотами. Объясните различное поведение меди по
отношению к разбавленным и концентрированным азотной и
серной кислотам. В каких условиях медь может быть окислена
ионом водорода? Ответ обоснуйте, рассмотрев значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов. В каких
кислотах растворяются серебро и золото?
Окислительные свойства катионов меди (II) и серебра
Опыт 2. К раствору сульфата меди (II) добавьте раствор
иодида калия. Наблюдайте образование осадка и окрашивание
содержимого пробирки в желтый цвет. Объясните изменение
цвета. Добавьте в пробирку несколько капель тиосульфата натрия
до исчезновения окраски раствора. Может ли ион меди (II) окислить хлоридный, бромидный ионы? Ответ обоснуйте при помощи данных таблицы стандартных окислительно-восстановительных потенциалов.
Опыт 3. К раствору нитрата серебра прилейте 1 мл 3%-ного
раствора пероксида водорода и 1 мл раствора гидроксида натрия.
Что наблюдается? Какова роль нитрата серебра и пероксида водорода?
Опыт 4. В пробирку поместите 2–3 капли раствора хлорида
олова (II) и добавляйте по каплям раствор гидроксида калия до
растворения выпадающего вначале осадка гидроксида олова (II).
К полученному раствору прибавьте 1–2 капли раствора нитрата
серебра. Наблюдайте выпадение черного осадка металлического
серебра.
Опыт 5. В одну сухую пробирку поместите на кончике шпателя кристаллический нитрат серебра, в другую — кристаллический нитрат меди (II) и сначала осторожно, а затем сильно прокалите содержимое пробирок в пламени спиртовки. Выделяющиеся газы испытайте тлеющей лучинкой. Обратите внимание
на их цвет. Сделайте вывод об их составе. Напишите уравнения
термического разложения нитратов меди, серебра и калия.
Обменные реакции соединений меди (II) и серебра
Опыт 6. Из раствора соли меди (II) получите осадок гидрок-
сида меди (II) и разделите его на 3 части.
а) Одну часть прокипятите. Отметьте и объясните изменение
цвета осадка.
145
б) Вторую часть обработайте при нагревании концентрированным раствором гидроксида натрия. Какие свойства гидроксида меди проявляются в этом опыте?
в) Третью часть обработайте разбавленным раствором серной
кислоты. Какие свойства гидроксида меди проявляются?
Опыт 7. К 2–3 каплям раствора нитрата серебра прибавьте
по каплям раствор гидроксида натрия до образования осадка.
Каков состав осадка?
Опыт 8. Налейте в пробирку 1 мл сульфата меди (II) и добавьте к нему несколько миллилитров карбоната натрия. Определите состав образующегося газа и осадка.
Опыт 9. В пробирку налейте 1 мл раствора сульфата или
хлорида меди (II) и прибавьте столько же раствора сульфида
натрия. Отметьте цвет образующегося осадка и проверьте его
растворимость в концентрированном растворе азотной кислоты.
Комплексообразование
Опыт 10. В три пробирки налейте по 2–3 капли раствора
нитрата серебра и получите хлорид, бромид и иодид серебра.
Разделите каждый осадок на две части и испытайте растворимость
галогенидов серебра в растворах аммиака и тиосульфата натрия.
Используя значения произведений растворимости галогенидов
серебра и констант нестойкости комплексов серебра, объясните
полученные результаты.
Опыт 11. В пробирку налейте 1–2 мл раствора сульфата
меди (II) и добавьте 2–3 капли концентрированного раствора
аммиака. Наблюдайте выпадение осадка основной соли меди (II).
Затем добавьте концентрированный раствор аммиака до полного
растворения осадка, отметьте цвет раствора. К полученному раствору комплексного соединения меди (II) добавьте 2–3 капли
раствора сульфида натрия. Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном виде. Обоснуйте направление протекания
реакций расчётами констант равновесия.
Опыт 12. В пробирку налейте 2–4 капли раствора нитрата
серебра и добавьте несколько капель раствора хлорида калия до
выпадения белого осадка. После декантации раствора к осадку
добавьте концентрированный раствор аммиака до его полного
растворения. Полученный раствор комплексного соединения серебра разделите на две части. К первой части добавьте раствор
146
разбавленной азотной кислоты до выпадения осадка; ко второй —
раствор сульфида натрия. Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном виде. Обоснуйте направление протекания
реакций расчётами констант равновесия.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Сравните радиусы атомов элементов 1 и 11 групп Пери-
одической системы. Почему радиусы атомов элементов в ряду
Cu–Ag–Au изменяются немонотонно?
2. Как изменяется энергия ионизации атомов элементов
11 группы и почему?
3. Чем обусловлена различная устойчивость соединений
11 группы в степени окисления +1?
4. Чем объяснить позеленение медных изделий и почернение
серебряных при длительном их хранении на воздухе? Напишите
уравнения реакций.
5. Охарактеризуйте химические реакции, лежащие в основе
пиро- и гидрометаллургического методов получения меди и цианидного способа извлечения из руд золота.
6. Используя значения стандартных окислительно-восстано-
вительных потенциалов металлов, объясните причину растворения
меди, серебра и золота в водных растворах щелочных цианидов.
Какое влияние на процесс растворения оказывает кислород воздуха? В чем заключается роль цианид-ионов в растворе?
7. Вычислите, при какой концентрации ионов меди в рас-
творе электродный потенциал пары Cu2+/Cu примет значение
менее –0,42 В, т.е. медь сможет вытеснить водород из воды?
Насколько реально достижение такой концентрации?
8. Осадки какого состава образуются при добавлении к рас-
творам солей меди (II): а) KI, б) KCN? Напишите уравнения
реакций и объясните причину меньшей устойчивости CuI2 по
сравнению с СuСl2.
9. Как и почему меняется поляризующее действие катионов в
следующих соединениях: а) K2O и Cu2O; б) Cu2O и Ag2O; в) Сu(ОН)2
и [Cu(NH3)4](OH)2. Какое основание в случае в) более сильное?
10. Объясните, как и почему изменяется термическая устойчивость соединений в каждой паре: а) KCl или CuCl; б) AgF или
AgCl; в) CuI или CuI
2.
147
11. Почему при действии на хлорид диамминсеребра (I) азот-
ной кислотой выпадает осадок? Объясните сущность протекающей реакции.
12. Объясните следующие наблюдения. При действии сероводородной воды на растворы, содержащие соответственно ионы
Ag(NH3)
+
и Ag(CN)2ˉ, выпадает черный осадок. Действие иоди-
2
да калия вызывает выделение желтого осадка только из первого
раствора. При добавлении же хлорида натрия образование осадков не происходит. Чем объяснить различие в устойчивости комплексов Ag(NH3)
+
и Ag(CN)2ˉ?
2
13. Объясните, почему иодид серебра не растворяется в водном
растворе аммиака, но растворяется в водном растворе цианида
калия. Ответ подтвердить уравнениями реакций и расчетами.
14. Закончите уравнения реакций:
Cu2S + HNO3(конц.) → Au(OH)3 + H3PO3 →
Au + H2SeO4(конц.) → N2H4 + AgNO3 + KOH →
Ag + H2O2 + KCN + H2O → CuS + HNO3(конц.) →.
15. Осуществите цепочки превращений:
а) AgNO3 → Ag → K[Ag(CN)2] → Ag →AgNO3 →
Na3[Ag(S2O3)2] → Ag2S;
б) СuSO4 → Cu2O → Cu → Cu(NO3)2 → (CuOH)2CO3 → CuO.
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Вариант 1
1. Чистое серебро получают восстановлением аммиачного
раствора хлорида серебра 20%-ным раствором гидразингидрата.
Предложите другие восстановители (не менее двух). Напишите
уравнение реакций.
2. Уравнениями реакций покажите отношение: а) меди к кон-
центрированным азотной и серной кислотам, б) серебра к азотной кислоте, в) золота к «царской водке».
3. Определите, будет ли идти химическое взаимодействие при
смешении растворов: а) [Cu(NH3)4)SO4 и NaCN; б) Na2[Cu(CN)4]
и NH3; в) K3[Ag(S2O3)2] и KCN; г) KAuCl4 и KBr. Напишите
уравнения реакций. Ответ подтвердите расчётами констант равновесия.
148
4. Закончите уравнения реакций:
CuCl + O2 + HCl → AuCl3 + H2S →
CuSO4 + N2H4 + KOH→ Ag + KCN + HNO3 →.
5. Осуществите переходы:
Cu → Cu(NO3)2 → [Cu(NH3)4](NO3)2 → CuS → Cu(NO3)2 → CuO.
Вариант 2
1. Возможно ли: а) взаимодействие простых веществ меди,
серебра и золота с кислородом, озоном и хлором; б) растворение
меди в соляной кислоте с участием кислорода воздуха; в) растворение золота в концентрированной серной, азотной или селеновой кислоте? Ответ обоснуйте. Напишите уравнения реакций.
2. Какой объем раствора с массовой долей HNO3 8% потре-
буется для растворения меди массой 24 г? Чему должен быть
равен объем NO (н. у.), который при этом выделится?
3. Произойдет ли образование осадка сульфида серебра после
добавления к 1 л 0,02 М раствора K2[Ag(CN)3], содержащего
0,02 моля KCN, 1 л 0,0002 М раствора сульфида натрия?
4. Закончите уравнения реакций:
Au + H2SeO4(конц.) → HAuCl4 + HNO3(конц.) + HCl(конц.) →
Cu2O + KMnO4 + H2SO4 → AgNO3 + NH4OH + HCOH →.
5. Осуществите переходы:
Cu2O → Cu → CuO → (CuOH)2SO4 → [Cu(NH3)4)SO4 → CuS.
Вариант 3
1. За счет каких процессов медь покрывается на воздухе зе-
леноватым налетом, а серебро — черным? Напишите уравнения
реакций. Как очистить поверхность металлов?
2. Определите концентрации ионов меди (I) и серебра (I)
0,1 М растворах комплексов Na[Cu(CN)2] и K[Ag(CN)2].
3. Осадки какого состава образуются при добавлении к рас-
творам солей меди (II): а) иодида калия, б) цианида калия? Напишите уравнения реакций и объясните причину меньшей устойчивости CuI2 по сравнению с СuС12.
4. Закончить уравнения реакций:
Cu2S + HNO3(конц.) → HAuCl4 + KI →
Ag + H2O2 + KCN + H2O → AuCl3 + H2О2(конц.) →.
149
5. Осуществите переходы:
Ag → AgNO3 → K3[Ag(S2O3)2] → K[Ag(CN)2] → Ag2S.
Вариант 4
1. Как меняется поляризующее действие катионов элементов
11 группы Периодической системы? Как и почему меняется растворимость галогенидов серебра в водных растворах?
2. Чем объясняется различие в силе оснований Сu(ОН)2 и
[Cu(NH3)4](OH)2?
3. Какое соединение образуется при обработке порошка зо-
лота избытком хлора при 200 °С. Какого состава осадок выпадает при добавлении к раствору этого соединения щелочи и во
что переходит осадок при действии: а) кислот, б) избытка щелочи? Напишите уравнения всех реакций.
4. Закончите уравнения реакций:
HAuCl4 + H2C2O4 → AuCl3 + SnCl2 →
Ag + O2 + H2S → CuSO4 + K2CO3 + H2O →.
5. Осуществите переходы:
Au → AuCl3 → Au →HAuBr4 → Au → K[Au(CN)2].
Вариант 5
1. Напишите формулы комплексных соединений меди (I),
меди (II) и серебра (I), в которых лигандами являются следующие
молекулы и ионы: NH3, CNˉ, Clˉ, S2O
2
ˉ. Объясните, почему ком-
3
плексные соединения меди (I) бесцветны, а меди (II) окрашены.
2. Выпадет ли осадок иодида серебра, если к 100 мл 0,05 М
раствора иодида натрия добавить 200 мл насыщенного раствора
бромида серебра.
3. Каким условием определяется возможность осаждения ги-
дроксида меди (II) из раствора аммиачного комплекса меди (II)
при добавлении щелочи? Почему это условие не распространяется на возможность осаждения сульфида меди (II)?
4. Закончите уравнения реакций:
Au2O3 + HI → Cu(OH)2 + SnCl2 + KOH →
Ag + HNO3(конц.) → Au(OH)3 + H2O2 →.
150
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]