Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикум по неорганической химии. Учебное пособие
.pdf
5. Осуществите переходы:
Cu → CuSO4 → (CuOH)2CO3 → CuO → Cu → K2[Cu(CN)3].
Вариант 6
1. Охарактеризуйте отношение меди, серебра и золота к раз-
бавленным и концентрированным растворам азотной кислоты.
Напишите уравнения реакций.
2. Сколько граммов меди можно получить при электролизе
сульфата меди при силе тока 1,5 А в течение одного часа?
3. Сколько молей аммиака должно содержаться в 1 л 1 М
раствора [Ag(NH3)2]NO3, чтобы прибавление 1,5 г хлорида калия
не вызвало осаждения хлорида серебра?
4. Зная значения стандартных потенциалов систем:
Cu2+ + 2eˉ = Cu0 (+0,337 В) и Cu+ + eˉ = Cu0 (+0,521 В),
рассчитайте значение потенциала системы Cu2+ + eˉ = Cu+.
5. Закончите уравнения реакций:
AgNO3 + H2S → Au + AuCl3 →
AgCl + 2KCN → Cu + HNO3(конц.) →.
Вариант 7
1. Опишите химические свойства и способы получения соеди-
нений золота (III).
2. Почему медь может реагировать с водой в присутствии
цианида калия?
3. В результате каких процессов может происходить раство-
рение галогенидов серебра: а) в водном растворе аммиака б) в
растворе тиосульфата натрия? Рассчитайте константы равновесий
и сделайте вывод о растворимости галогенидов серебра.
4. Закончите уравнения реакций:
Cu(OH)2 + NaOH → AgCl + NH3 →
AgNO3 + Na2S2O3 → Na[AuCl4] + AsH3 + NaOH →.
5. Осуществите переходы:
AgNO3 → Ag → AgNO3 → AgBr → Ag →Na[Ag(CN)2].
151
Вариант 8
1. Объясните, почему хлорид, бромид и иодид серебра (I)
хорошо растворяются в растворе цианида калия, а в растворе
аммиака растворим только хлорид серебра. Напишите уравнения
реакций и подтвердите ответ расчётами констант равновесия.
2. Может ли образоваться иодид серебра в растворе, содер-
жащем 0,1 М K[Ag(CN)2], 0,1 М KCN и 0,1 М KI?
3. Какое соединение более термически устойчиво и почему:
а) KCl или CuCl; б) AgF или AgCl; в) Cu(NO3)2 или CuNO3.
4. Закончите уравнения реакций:
Cu(NO3)2 + KOH → AgNO3 + KOH →
Ag2O + 2(NH4)2CO3→ AuCl3 + H2O →.
5. Осуществите переходы:
HAuCl4 ←Au → AuCl3 → Au(OH)3 → H[Au(NO3)4] → Au.
Вариант 9
1. Сравните и объясните способность к комплексообразованию
ионов рубидия и серебра. Приведите примеры комплексных соединений серебра и дайте им названия.
2. Выпадет ли осадок иодида серебра, если к 500 мл 0,05 М
раствора иодида натрия добавить 300 мл насыщенного раствора
бромида серебра.
3. Какие процессы происходят при электролизе водных растворов сульфата меди: а) с медными; б) с платиновыми электродами?
4. Закончите уравнения реакций:
Au + Cl2 + HCl → Ag2S + HNO3(конц.) →
Ag2O + NH4OH → Сu2O + H2SO4 →.
5. Осуществите переходы:
AgClO3 ← Ag → Ag2O → AgNO3 → K[Ag(CN)2] → Ag2S.
Вариант 10
1. В чем заключается цианидный способ получения серебра
и золота? Напишите уравнения реакций.
2. Сравните термическую устойчивость a) карбоната калия и
серебра; б) фторида и бромида серебра.
152
3. Сколько граммов серебра можно получить при электро-
лизе нитрата серебра при силе тока 1 А в течение 2 часов?
4. Выпадет ли осадок сульфида меди (II) при сливании равных
объемов растворов сульфата меди (II) с концентрацией 0,01 моль/л
и сульфида натрия с концентрацией 0,001 моль/л?
5. Закончите уравнения реакций:
H3PO2 + AgNO3 → AgCl + NH3 →
Au + H2SeO4(конц.) → CuCl2 + KI →.
Вариант 11
1. Объясните изменение энергий ионизации и радиусов атомов
в ряду медь–серебро–золото.
2. Какова концентрация ионов серебра в насыщенном растворе его сульфида?
3. Какие свойства проявляют соединения серебра (I) в окислительно-восстановительных реакциях? Ответ подтвердить уравнениями реакций (не менее четырех).
4. Закончите уравнения реакций:
Ag + O2 + H2S → Cu + HCl + O2 →
AgCl + 2KCN → Au + KCN + O2 + H2О →.
5. Осуществите переходы:
Сu2S → Cu2O → Cu → Cu(NO3)2 → CuO → [Cu(NH3)4](OH)2.
Вариант 12
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 подтвердите уравнениями реакций.
2. Сколько миллилитров 0,1 М раствора нитрата серебра тре-
буется для взаимодействия с 10 мл 25%-ного раствора перекиси
водорода в щелочной среде?
3. Для каких соединений меди и золота характерны реакции
диспропорционирования? Почему? Напишите уравнения реакций.
4. Закончите уравнения реакций:
Ag + HNO3(конц.) → N2H4 + AgNO3 + KOH →
Cu2S + HNO3(конц.) → Au + HCl(конц.) + HNO3(конц.) →.
153
5. Осуществите переходы:
Ag → Ag2O → AgNO3 → AgBr →Na3[Ag(S2O3)2] → Ag2Se.
Вариант 13
1. Как относятся сульфиды меди (I) и (II) к действию соляной
и азотной кислот? Напишите уравнения реакций, протекающих
при действии кипящей азотной кислоты на сульфиды меди (I)
и (II).
2. Напишите формулы комплексных соединений меди (I) и (II)
и серебра (I), в которых лигандами являются следующие молекулы и ионы: NH3, CNˉ, Clˉ, S2O
2
ˉ. Объясните, почему комплекс-
3
ные соединения меди (I) бесцветны, а меди (II) окрашены.
3. Произойдет ли образование осадка сульфида серебра после
добавления к 1 л 0,01М K2[Ag(CN)3], содержащему 0,02 моля
цианида калия, 10 мл насыщенного раствора сульфида марганца?
4. Закончите уравнения реакций:
Au + H2SeO4(конц.) → AuCl3 + H2O2 + KOH →
AgCl(кр.) + KCN → AgBr + Na2S2O3 →.
5. Осуществите переходы:
Cu → CuSO4 → (CuOH)2CO3 → CuO → Cu2O → Cu(NO3)2.
Вариант 14
1. Какое соединение более термически устойчиво и почему:
а) KCl или CuCl; б) AgF или AgCl; в) CuI или CuI2.
2. При взаимодействии серебра с концентрированной азотной
кислотой выделилось 5,6 л оксида азота (IV). Сколько граммов
серебра и миллилитров 50%-ного раствора азотной кислоты
(ρ = 1,31 г/мл) прореагировало?
3. Осадки какого состава образуются при добавлении к растворам солей меди (II): а) иодида калия, б) цианида калия? Напишите уравнения реакций и объясните причину меньшей устойчивости иодида меди (II) по сравнению с хлоридом меди (II).
4. Закончите уравнения реакций:
Au(OH)3 + HСl(конц.) → Сu + NaCN + H2O →
Ag2O + H2O2 → AuCl3 + SnCl2 + H2O →.
5. Осуществить переходы:
Cu → CuSO4 → (CuOH)2CO3 → CuO → Cu → K2[Cu(CN)3].
154
Вариант 15
1. Определить, будет ли идти химическое взаимодействие при
сливании 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.
2. Используя значения стандартных электродных потенциалов
полуреакций определите, протекание какой реакции возможно:
Cu(NO3)2 + Cu = 2CuNO3 или CuCl2 + Cu = 2CuCl.
3. Какое количество 98%-ной серной кислоты необходимо для
окисления 52 г меди, содержащей 2% золота? Какой объем оксида серы (IV) при этом выделится (н. у.)?
4. Закончите уравнения реакций:
Au + HNO3(конц.) + HCl(конц.) → Ag + H2SO4(конц.) →
Au(OH)3 + NaOH → CuSO4 + KI →.
5. Осуществите переходы:
Сu → Cu2O → CuSO4 → Cu(OH)2 → CuO → Cu.
Г лава 14
ЭЛЕМЕНТЫ 12 ГРУППЫ
ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
1. Все опыты с концентрированными кислотами и щелочами
проводить в вытяжном шкафу.
2. При нагревании растворов в пробирке следует держать ее
отверстием в сторону от себя и от соседа по рабочему столу.
3. При работе с цинком следует учитывать, что технический
цинк в качестве примеси содержит мышьяк. Это определяет возможность образования в процессе химических реакций с использованием технического цинка ядовитых соединений мышьяка, например, арсина AsH3 при взаимодействии цинка с кислотами и щелочами. Водород, образующийся в этих реакциях,
нюхать запрещается.
Реактивы:
5%-ные растворы солей: CdSO4, Cd(NO3)2, ZnCl2, Zn(NO3)2,
Na2S.
Насыщенные растворы CuSO4, NH4Cl.
Кислоты и щелочи: концентрированная и разбавленная серная,
соляная и азотная кислоты; концентрированный и разбавленный
растворы NaOH; концентрированный и разбавленный раствор
аммиака.
Кристаллические вещества: Zn (гранулы), Zn (порошок),
Cu (проволока), Cd (гранулы).
Индикаторы (лакмус, универсальный).
Оборудование:
Пробирки, спиртовка; стеклянные палочки; лучинки, фильтровальная бумага.
Простые вещества
Опыт 1. Налейте в пробирку ~ 2 мл раствора сульфата кадмия
и внесите гранулу цинка. Отметьте изменение состояния поверх-
156
ности цинка. Обоснуйте наблюдения. Сделайте вывод о характере изменения восстановительных свойств при переходе от
цинка к кадмию.
Опыт 2. В две пробирки налейте по ~ 2 мл 10%-ной серной
кислоты. В одну внесите гранулу цинка, в другую — гранулу
цинка и 1–2 капли насыщенного раствора сульфата меди (II).
Отметьте различную эффективность протекания реакции. В первую пробирку с раствором, содержащим гранулу цинка, внесите
медную проволоку и прикоснитесь ею к цинку. Как изменяется
эффективность реакции? Обоснуйте наблюдения.
Опыт 3. В три пробирки поместите по кусочку гранулированного цинка. Прилейте по 2–3 мл растворов разбавленных
соляной, серной и азотной кислот, соответственно. Что наблюдается? Гранулы цинка промойте, вновь поместите в пробирки
и добавьте концентрированных растворов тех же кислот. Нагрейте те пробирки, в которых реакция при комнатной температуре не идет. Что наблюдается?
Проделайте аналогичные опыты с металлическим кадмием.
Результаты наблюдений занесите в таблицу:
Металл
Zn
Cd
HCl H2SO
разб. конц. разб. конц. разб. конц.
4
HNO
3
Опыт 4. Поместите в пробирку немного порошка цинка и
прилейте 2–3 мл концентрированного раствора гидроксида натрия. Реакционную смесь осторожно подогрейте на спиртовке.
Отметьте выделение газа. Испытайте, растворяется ли кадмий в
водных растворах щелочей. Обоснуйте наблюдения расчетом
величины ЭДС реакций цинка и кадмия со щелочами.
Опыт 5. В две пробирки внесите немного порошка цинка.
В одну пробирку добавьте концентрированный раствор аммиака,
а в другую — насыщенный раствор хлорида аммония. Обе пробирки слегка нагрейте на спиртовке и отметьте выделение газа.
Обоснуйте наблюдения.
Опыт 6. Получите осадки гидроксидов цинка и кадмия при
взаимодействии их солей с недостатком раствора щелочи. Каждый
157
осадок разделите на четыре части и проверьте их растворимость
при добавлении: разбавленной соляной кислоты, избытка раствора щелочи, водного раствора аммиака и хлорида аммония.
Обоснуйте наблюдения.
Опыт 7. В две пробирки налейте по ~ 1 мл растворов нитратов цинка и кадмия и с помощью универсальной индикаторной
бумаги определите реакцию среды. Обоснуйте наблюдения.
Опыт 8. В две пробирки налейте примерно по 2 мл растворов
солей цинка и кадмия и добавьте к ним по каплям раствор сульфида натрия до образования осадков. Отметьте цвет осадков
и проверьте их растворимость в разбавленной соляной кислоте
и избытке сульфида натрия.
Сравните произведения растворимости сульфидов цинка, кадмия и ртути (II) и сделайте вывод об их растворимости в кислотах. Какой из сульфидов и почему растворяется в избытке сульфида натрия? Как изменяются в ряду цинк — кадмий — ртуть
кислотные свойства сульфидов?
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Дайте общую характеристику d-элементов 12 группы Периодической системы. Объясните в чем проявляется устойчивость
электронной конфигурации (n-1)d10 в атомах этих элементов?
2. Напишите уравнения реакций взаимодействия металлов 12
группы Периодической системы с кислотами.
3. Образуют ли d-элементы 12 группы Периодической системы внутриорбитальные комплексы? Плоскоквадратную или тетраэдрическую конфигурацию имеют комплексные ионы, в которых координационное число цинка равно 4?
4. Какую массу негашеной извести нужно взять для получения ртути из 1 т киновари HgS?
5. Почему при действии на соли ртути щелочью выпадает
осадок оксида ртути?
6. Может ли кадмий вытеснять цинк и ртуть из растворов их
солей?
7. Вычислите время, в течение которого должен быть пропущен ток в 1,5 А через раствор соли цинка, чтобы покрыть
металлическую пластину слоем цинка толщиной 2,5 ∙ 10–5 м, если
158
общая площадь поверхности пластинки 0,1 м2, а выход по току —
90,5% (плотность цинка 7133 кг/м3).
8. Пользуясь величинами произведений растворимости, объясните, почему сульфиды ZnS и CdS по-разному относятся к
соляной кислоте. Для какой цели используется это в аналитической химии?
9. Какой объем раствора гидроксида натрия концентрации
2 моль/л потребуется для полного растворения гидроксида цинка массой 9,9 г?
10. В какой среде и почему цинк проявляет более сильные
восстановительные свойства?
11. По значениям стандартных окислительно-восстановительных потенциалов систем Hg
2+
/2Hg и Cu2+/Cu определите, что
2
произойдет при помещении медной пластинки в раствор соединений ртути (I).
12. Рассмотрите с позиций протолитической теории кислот
и оснований реакцию гидролиза сульфата цинка? Напишите уравнение реакции, укажите сопряженные кислоты и основания.
13. Произойдет ли образование осадка карбоната цинка, если
к 0,005 М раствору [Zn(NH3)4](NO3)2, содержащему 0,05 моль
NH3, прибавить равный объем 0,001 М раствора карбоната калия?
14. Ртуть в ряду напряжения находится после водорода. Объясните почему ртуть может реагировать с йодоводородной кислотой с выделением водорода? Напишите уравнение реакции.
15. Как и почему изменяется устойчивость координационных
соединений элементов 12 группы Периодической системы:
а) с аммиаком; б) с цианид-ионами?
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Задание 1
1. Как и почему изменяются радиусы атомов и энергия ионизации для элементов подгруппы цинка? Какие степени окисления характерны для них и почему?
2. Чем объяснить, что сульфид ртути (II), в отличие от сульфидов цинка и кадмия, растворяется в избытке сульфида натрия?
Напишите уравнение реакции.
159
3. Сравните термическую устойчивость нитратов цинка, кадмия и ртути. Какой из нитратов менее устойчив и чем это объясняется? Почему термический распад Hg(NO3)2 обычно приводит к образованию ртути, а не ее оксида?
4. Рассчитайте степень гидролиза и рН в 0,05%-ном растворе
сульфата цинка (плотность раствора считать 1 г/мл).
5. Напишите уравнения реакций:
Hg2(NO3)2 + HNO3(конц.) → K2[HgI4] + H2S →
Zn + NaNO3 + NaOH + H2O →.
Задание 2
1. Как и почему изменяются термическая устойчивость, растворимость и кислотно-основные свойства в ряду гидроксидов
элементов 12 группы Периодической системы?
2. Почему цинк не растворяется в воде? Предложите способы
растворения цинка, напишите уравнения соответствующих реакций.
3. В чем отличие реакции взаимодействия с аммиаком солей
ртути от солей цинка и кадмия?
4. ПДК ртути в воздухе равно 0,01 мг/м3. Капелька жидкой
ртути диаметром 1,0 мм при 20 оС полностью испаряется внутри
закрытого помещения 30 × 20 × 2 м. Установите, будет ли превышено значение ПДК. Ответ подтвердите расчетами.
5. Напишите уравнения реакций:
CdS + HNO3(конц.) → Hg + H2SO4(конц.) →
Zn + Na3AsO4 + HCl(разб.) →.
Задание 3
1. Как меняется поляризующее действие катионов в ряду
Zn2+–Cd2+–Hg2+? Сравните с элементами 2 группы Периодической
системы. Ответ подтвердите примерами.
2. Как относятся цинк и кадмий к разбавленным и концентрированным кислотам — соляной, серной, азотной? Напишите
уравнения соответствующих реакций.
3. К какому типу комплексов — внешне- или внутриорбитальному относятся комплексы кадмия и цинка с аммиаком? Являются они пара- или диамагнитными? Цветными или бесцветными? Какова геометрическая структура их молекул?
160
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]