Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикум по неорганической химии. Учебное пособие
.pdf
3. Закончите уравнения реакций:
Mg2Si + HCl → AsH3 + HNO3(конц.) →
H2 + F2 → NH3 + O2 →.
Вариант 13
1. Какая вода — оксид протия, оксид дейтерия или оксид
трития замерзает при более высокой температуре и почему?
2. Найдите объем водорода (н. у.), который выделится при
пропускании тока силой 3 А в течение 1 ч через водный раствор
H2SO4.
3. Закончите уравнения реакций:
Na + Н2 → H2O2 + AgNO3 + NaOH →
NaH + B2H6 → PH3 + Cl2 →.
Вариант 14
1. Можно ли получить пероксид водорода непосредственным
взаимодействием водорода и кислорода? Ответ обоснуйте.
2. Какой объем водорода (н. у.) выделится при взаимодействии
с водой 1 г сплава, состоящего из 30% (масс.) калия и 70% (масс.)
натрия?
3. Закончите уравнения реакций:
CO + H2O → H2S + Cl2 + H2O →
SiCl4 + Li[AlH4] → SiH4 + NaOH + H2O →.
Вариант 15
1. Какие металлы и при каких условиях взаимодействуют с
водой?
2. Вычислите количество теплоты, которое выделится при
25о С при взаимодействии 8 г гидрида натрия с водой. Стандартные энтальпии образования NaH и NaOH принять соответственно равными –56,4 и –425,6 кДж/моль.
3. Закончите уравнения реакций:
H2S + H2SO3 → Na2O + H2O →
NaH + Cl2 → [Pt(NH3)2Cl2] + H2 →.
Глава 2
ЭЛЕМЕНТЫ 17 ГРУППЫ
ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
1. Все опыты с галогенами и их кислородными и водород-
ными соединениями проводить только в вытяжном шкафу.
2. Опыты с жидким бромом проводить только в резиновых
перчатках.
3. При работе с бертолетовой солью быть предельно осторожным (в связи с ее взрывоопасностью), соблюдать условия
проведения опыта.
4. В случае отравления хлором или парами брома пострадавшего следует немедленно вывести на свежий воздух и дать понюхать разбавленный раствор аммиака (2–3%) и этиловый спирт
(при серьезном отравлении необходимо обратиться к врачу). При
попадании жидкого брома на кожу его следует удалить сухим
ватным тампоном, затем тщательно промыть кожу 10%-ным раствором соды.
5. Опыты с концентрированными кислотами (серной, азотной)
и щелочами проводить только в вытяжном шкафу. Остатки концентрированных кислот и щелочей собирать в специальную тару.
Реактивы:
5%-ные растворы солей: NaCl (или KCl), KBr, KI, K2CrO4
(K2Cr2O7), KMnO4, KCNS, (CH3COO)2Pb, AgNO3, NaOH.
Кислоты, щелочи: концентрированные и разбавленные серная
и соляная кислоты, 2 н. раствор H2SO4, 2 н. раствор HCl, 1 н.
раствор NaOH.
Кристаллические вещества: MnO2, PbO2, KClO3, KBrO3 (или
NaBrO3), KIO3 (или NaBrO3), I2, Na2SO3, FeSO4; Al (порошок),
Zn (порошок), P (красн.).
Хлорная вода; бромная вода; иодная вода; сероводородная
вода (или пирит для ее получения); насыщенный раствор CaOCl2;
CCl4 (или CHCl3).
12
Индикаторы (фенолфталеин, лакмус, универсальный), индиго,
крахмальный клейстер.
Оборудование:
Пробирки; резиновые конусные пробки для пробирок; спиртовка; газоотводные трубки, ∠ 90о; кристаллизатор; вата; фильтровальная бумага; ступка и пестик.
ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ГАЛОГЕНОВ
Опыт 1. Смешайте в пробирке 0,2–0,3 г хлорида натрия и
диоксида марганца. Добавьте к смеси ~0,5 мл концентрированной
серной кислотой и осторожно нагрейте в пламени спиртовки.
Испытайте действие выделяющегося газа на бумажку, смоченную
разбавленным раствором иодида калия. С чем связано ее потемнение, а затем обесцвечивание? Напишите и обоснуйте уравнение
реакций. Пойдет ли реакция, если вместо серной кислоты использовать воду?
Опыт 2. Несколько кристалликов ~0,1 г бертолетовой соли
облейте в пробирке ~ 0,5 мл концентрированной соляной кислоты и осторожно нагрейте в пламени спиртовки. Испытайте действие выделяющегося газа на бумажку, смоченную разбавленным
раствором иодида калия. То же проделайте в отдельных пробирках с диоксидом свинца и хроматом или дихроматом калия.
Установите, что во всех случаях образуется хлор. Будет ли образовываться хлор, если соляную кислоту заменить раствором
хлорида натрия или смесью хлорида натрия c серной кислотой?
Ответ обоснуйте.
Опыт 3. Смешайте в пробирке несколько кристалликов бромида калия и ~0,1 г диоксида марганца. Смесь смочите 0,5 мл
2 н. серной кислоты и слегка подогрейте. Что наблюдаете?
Аналогичный опыт проделайте с иодидом калия.
Опыт 4. В пробирке растворите несколько кристалликов йодата натрия или калия в 3–5 мл воды. Подкислите полученный
раствор серной кислотой. Затем осторожно по каплям добавьте
немного сульфита натрия. На часть образовавшегося осадка подействуйте избытком раствора сульфита натрия. Объясните причину растворения осадка в избытке восстановителя. Почему
в данном опыте, в отличие от предыдущего, для получения йода
на соединение йода нужно было действовать не окислителем,
13
а восстановителем? Можно ли аналогичным образом получить
хлор и бром?
Опыт 5. В две пробирки: одну с разбавленным раствором
бромида калия и другую с разбавленным раствором иодида калия
добавьте по несколько капель хлорной воды. После перемешивания отметьте окраску растворов и добавьте в каждый из них по
0,5–1 мл четыреххлористого углерода или хлороформа. Растворы
взболтайте и дайте отстояться. Отметьте изменение окраски водного и органического растворов. Как объяснить происходящие в
растворах изменения после добавления хлорной воды? Почему
окрасился органический растворитель? Можно ли получить йод,
если к раствору иодида калия прилить бромную воду? Какой
химический состав имеют хлорная, бромная и йодная вода?
Опыт 6. Испытайте действие хлорной и бромной воды на
растворы: а) индиго; б) сероводородной воды; в) сульфата железа (II). Докажите с помощью раствора роданида калия превращение иона железа (II) в ион железа (III).
Опыт 7. На бромную и йодную воду подействуйте на холоде
1 н. раствором гидроксида натрия. Объясните, почему изменяется окраска растворов. Подкислите полученные растворы серной
кислотой. Что наблюдается? Как это объяснить? Сделайте вывод
о влиянии рН раствора на смещение равновесий в водных растворах галогенов.
Опыт 8. Взболтайте в пробирке с водой несколько маленьких
кристалликов йода. Происходит ли при этом заметное растворение йода? Слейте с кристалликов воду в другую пробирку и
прилейте к ней 2–3 капли раствора крахмала. Раствор подогрейте, а затем охладите под водопроводной водой. Что наблюдаете?
К нерастворившейся части йода прилейте немного раствора иодида калия и взболтайте. Что происходит и почему?
Опыт 9. В сухую пробирку положите кристаллик йода и закройте ватным тампоном. Нагрейте слегка дно пробирки. Что
наблюдаете? Какие условия нужно создать, чтобы получить йод
в жидком агрегатном состоянии?
Опыт 10. (групповой опыт). В фарфоровой чашке смешайте
0,1–0,2 г цинковой пыли или порошка алюминия с мелко растертым йодом 0,8–1 г. В смесь внесите из пипетки две-три капли воды. Что наблюдаете? Какую роль в реакции играет вода?
На основании опытов 1–10 сделайте выводы о лабораторных
14
методах получения, агрегатном состоянии и окислительно-восстановительных свойствах галогенов.
Галогеноводороды
Опыт 11. Насыпьте в пробирку слой хлорида натрия толщи-
ной в 1,5 см и смочите ее концентрированной серной кислотой.
Пробирку плотно закройте пробкой с газоотводной трубкой и
укрепите в штативе. Подведите под газоотводную трубку сухую
пробирку и слегка подогрейте смесь соли с кислотой. Когда выделившийся газ вытеснит весь воздух из пробирки (как определить?), осторожно и быстро выведите ее из-под газоотводной
трубки, плотно закройте пробкой и, перевернув донышком вверх,
опустите в сосуд с водой. При открывании пробирки (под водой!)
вода поднимается и заполняет ее. Почему? После заполнения вновь
закройте пробирку пробкой и выньте из воды. Разделите полученный раствор на две части и испытать его с помощью лакмуса
и раствора нитрата серебра. Объясните наблюдаемые явления.
Опыт 12. (групповой опыт). В сухую пробирку положите
~0,2 г растертого йода и 0,8–1 г красного фосфора. Дав йоду с
фосфором прореагировать, влейте в пробирку по каплям 1 мл
воды (воду в пробирку вводить осторожно, так как реакция протекает бурно). Пробирку плотно закройте пробкой с газоотводной
трубкой и укрепите в штативе. Слегка нагрейте смесь, соберите
выделившийся газ в две пробирки и закройте их заранее подготовленными пробками. Одну из пробирок поместите в сосуд с
водой (донышком вверх), откройте пробку и после заполнения
пробирки водой выньте ее из воды. Полученный раствор йодоводородной кислоты разделите на четыре части и испытайте
действие на них: растворов нитрата серебра, ацетата свинца и
подкисленного серной кислотой перманганата калия; нагревания
в пламени спиртовки. Объясните наблюдаемые превращения.
Вторую пробирку с газообразным йодоводородом закрепите
в штативе, чуть ослабьте пробку, чтобы газ при нагревании пробирки мог просачиваться наружу, и нагрейте до образования
фиолетовых паров. Что представляют собой эти пары? Что осаждается на внутренних стенках пробирки?
Опыт 13. Насыпьте в тpи отдельные пробирки ~0,3 г хлорида, бромида и иодида натрия или калия и прилейте по 1–2 мл
концентрированной серной кислоты. Пробирки осторожно подо-
15
грейте и исследуйте (цвет, запах) вещества, образовавшиеся в
результате реакций. На основании опытов 11–13 сделайте выводы о лабораторных методах получения и восстановительных
свойствах галогеноводородов.
Кислородные соединения галогенов
Опыт 14. Приготовьте в трех пробирках ~ 0,5 г смеси бро-
мата и бромида калия, йодата и иодида калия в соотношении
1 : 5 в расчете на их мольные массы. В каждую пробирку прилейте по 3–5 мл воды и подкислите 2 н раствором серной кислоты. Установить образование брома и йода. Сопоставьте результаты опытов 7 и 14, сделайте вывод о влиянии рН среды на
равновесие в водных растворах галогенов.
Опыт 15. На хлорную известь подействуйте разбавленной
соляной кислотой. Докажите выделение хлора. Как и почему рН
среды влияет на окислительные свойства гипохлорит-иона? Как
и почему изменяются термическая устойчивость и окислительные
свойства в ряду ClO− — ClO
IО−, ClO
−
—
4
BrO
−
— IO
4
−
?
4
−
—
2
ClO
−
— ClO
3
−
, ClО− — BrО− —
4
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Объясните разное агрегатное состояние галогенов при
стандартных условиях и закономерность в изменении температур
плавления и кипения в ряду F2–At2?
2. Как и почему изменяется окислительная способность галогенов в ряду F2–At2? Ответ проиллюстрируйте примерами химических реакций.
3. Объясните, почему: а) фтор энергичнее других галогенов
взаимодействует с водородом; б) фтор практически не реагирует
при комнатной температуре с медью и никелем.
4. Объясните, почему реакция взаимодействия порошкообразного алюминия с бромом протекает энергичнее, чем с хлором.
5. Какие химические реакции могут протекать, если через
водный раствор бромида натрия пропускать газообразный фтор?
6. Объясните, почему золото, не взаимодействующее на холоде с водой и сухим хлором, способно взаимодействовать с влажным хлором.
16
7. Для каких галогенов и при каких температурах справед-
ливы схемы следующих уравнений реакций:
а) Hal2 + H2O ⇄ HHalO + HНal;
б) Hal2 + 2NaOH → NaHal + NaHalO + H2O?
8. Как меняются в ряду НF–НСl–НBr–HI: а) температуры
кипения и плавления, б) термическая устойчивость, в) восстановительные свойства, г) кислотные свойства? Объясните наблюдаемые закономерности.
9. Гидраты фтороводорода имеют состав nHF ∙ H2O (n = 1, 2,
4), а гидраты всех других галогеноводородов — состав НХ ∙ nН2O
(n ≥ 1). Чем это вызвано?
10. В чем заключается своеобразие химических связей в ионе
HF2‾? Почему ионы HCl2‾ малостабильны?
11. Что происходит с йодоводородной кислотой на воздухе?
Как ведут себя в данных условиях соляная и плавиковая кислоты?
12. Сосуд заполнили сухим хлороводородом (н. у.), затем горло сосуда опустили в воду, и вода по мере растворения хлороводорода заполнила сосуд целиком. Вычислите процентную концентрацию полученного раствора соляной кислоты.
13. Можно ли получить НВr аналогично HI, пропуская сероводород через бромную воду?
14. Почему для получения газов НВr и HI нельзя использовать
реакцию концентрированной серной кислоты с иодидами и бромидами, а использовать сиропообразную ортофосфорную кислоту можно.
15. Предложите два способа, с помощью которых можно отличить раствор соляной кислоты от раствора плавиковой кислоты.
16. Объясните различие в степени окисления атомов галогенов
в F2O и Cl2O.
17. По значениям стандартных энтальпий образования определите, возможен ли в стандартных условиях синтез F2O, Cl2O,
ClO2 и I2O5 из простых веществ. Предложите пути синтеза данных соединений, напишите уравнения реакций.
18. Объясните, почему влажная хлорная известь при хранении
на воздухе приобретает характерный запах оксида хлора (I).
19. Объясните, почему кислородсодержащие кислоты галогенов обладают более сильными окислительными свойствами и
менее устойчивы, чем их соли.
17
20. Как изменяются в ряду НClО–НClО2–НClО3–НClО4: а) термическая устойчивость, б) окислительные свойства, в) кислотные
свойства? Объясните наблюдаемые закономерности.
21. Как изменяются в ряду HClO–HBrO–HIO: а) кислотные
свойства; б) окислительно-восстановительные свойства; в) термическая устойчивость соединений? Объясните причины наблюдаемых изменений.
22. Концентрированный раствор бромноватой кислоты можно
получить взаимодействием водной суспензии бромата серебра
с бромом. Запишите уравнение реакции. Возможна ли замена
бромата серебра более дешевым броматом калия?
23. Нагревание йодата натрия со щелочью приводит к его
диспропорционированию. Что произойдет, если продукты реакции
обработать разбавленной серной кислотой? Напишите уравнения
реакций.
24. Зная, что растворимость гексафторосиликата калия намного меньше растворимости бертолетовой соли, предложите
метод получения раствора хлорноватой кислоты из KСlO3.
25. Напишите реакции взаимодействия бертолетовой соли с:
а) соляной кислотой; б) концентрированной серной кислотой;
в) разбавленной серной кислотой; г) щавелевой кислотой; д) щавелевой кислотой в присутствии разбавленной серной кислоты.
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Вариант 1
1. Сравните растворимость в воде, температуры плавления и
температуры разложения соединений: а) LiF — NaF, б) AgF —
AgCl. Объясните причины изменения свойств.
2. Оксиды хлора, брома и йода. Получение, свойства.
3. Используя окислительно-восстановительные потенциалы
систем
−
IO
+ 6H+ + 6e‾ = I− + 3H2O Eo = 1,08 B,
3
−
IO
+ 6H+ + 5e‾ = ½ I2 + 3H2O Eo = 1,19 B,
3
−
IO
+ 5H+ + 4e‾ = HIO + 2H2O Eo = 1,14 B,
3
2−
SO
+ 4H+ + 2e‾ = H2SO3 + H2O Eo = 0,17 B,
4
определите наиболее вероятный продукт восстановления иодатионов сернистой кислотой в кислой среде.
18
4. Закончите уравнения реакций:
F2 + NaOH → KMnO4 + HBr →
CaOCl2 + HCl → I2 + HNO3 →
KClO4 + H2SO4(конц.) → HClO + SO2 →.
5. Осуществите переход: KIO3 → I2 → KI → K2[HgI4].
Вариант 2
1. Действием каких галогенов можно выделить бром из растворов: а) бромида калия; б) бромата калия? Дайте мотивированный ответ.
2. Степень термической диссоциации молекул хлора, брома и
йода при 1000 K и давлении 760 мм рт. ст. составляет 3,5 ∙ 10–4;
2,3 ∙ 10–3; 2,8 ∙ 10–2. Вычислите константы равновесия этих процессов. Какие выводы можно сделать относительно прочности
связи в этих молекулах?
3. Закончите уравнения реакций:
K2CO3 + Cl2 + H2O → I2 + H2O2 →
NaCl + KClO3 + KOH → HgO + Cl2 →
ClO2 + Ca(OH)2 → Br2 + KCrO2 + KOH →.
4. Молекула ClO2 является свободным радикалом. Опишите
ее электронное строение.
5. Осуществите переход: I2 → PI3 → HI → NaIO3.
Вариант 3
1. Объясните различие в процессах гидролиза NF3 и NCl3.
2. Константа равновесия реакции 4HCl(г) + O2(г) = 2H2O(г) +
+ 2Cl2(г) при 252 oC равна 490. Вычислите изменение энергии
Гиббса этого процесса.
3. Закончите уравнения реакций:
Ca(OH)2 + Cl2 → KClO3 + H2SO4(конц.) →
HI + HIO3 → KClO3 + HCl(конц.) →
KClO3 + H2SO4(разб.) → I2 + SO2 + H2O →.
4. Сравните пространственное строение молекул и ионов:
а) BeF2 и [BeF4]2−; б) AlCl3 и [AlCl4] −; в) PF5 и [PF6] −.
5. Осуществите переход: NaCl → HCl → Cl2 → NaClO.
19
Вариант 4
1. Вычислите рН раствора, полученного при растворении в
1л воды 1,792 г. HCl (н. у.).
2. Какие из веществ: KMnO4, K2Cr2O7, KClO3, O2 можно использовать для окисления бромид-ионов в кислой среде до свободного брома?
3. Почему соли галогеноводородных кислот в отличие от галогеноводородов, как правило, имеют высокие температуры плавления?
4. Закончите уравнения реакций:
HI + HIO3 → HBr →t
I2 + Br2 + H2O → ClO2 + KOH →
HgO + Cl2 → NaI(кр.) + H2SO4(конц.) →.
5. Осуществите переход: KBr → Br2 → NaBrO → NaBrO4.
Вариант 5
1. Объясните, почему при добавлении иодида калия к раствору [Ag(NH3)2]NO3 выпадает осадок иодида серебра, а при добавлении иодида калия к раствору K[Ag(CN)2] осадок не образуется?
2. При 298 K константа равновесия в системе H2(г) + I2(г) ⇄
2HI(г) равна 808. Вычислите процент разложения HI в этих условиях.
3. Опишите строение молекул BF3, NF3, SF6. У каких из перечисленных молекул дипольный момент не равен нулю?
4. Закончите уравнения реакций:
KClO3 →t HI →t
HI + HIO3 → NaOH + I2 →
KMnO4 + HCl → CaOCl2 + H2O →.
5. Осуществите переход: KCl→Cl2→KClO3→KClO4→Cl2→ KCl.
Вариант 6
1. Сравнительная характеристика галогеноводородов. Для каких галогенов термодинамически возможна в стандартных условиях реакция:
4Э− + О2 + 2Н2О = 2Э2 + 4ОН−?
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]