Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикум по неорганической химии. Учебное пособие
.pdf
2. Рассчитайте константу равновесия следующей реакции
(25 oС)
Fe + Tl3+ = Fe2+ + Tl+.
3. Объясните склонность молекул бромида алюминия к димеризации. Изобразите электронное строение димера бромида
алюминия методом ВС.
4. Закончите уравнения реакций:
B2H6 + LiH → BP + HNO3(конц.) →
Na3[Al(OH)6] + NH4NO3 → Tl + Cl2 →.
Вариант 13
1. Приведите уравнения реакций последовательного растворения оксида бора в воде и нейтрализации полученной кислоты
щелочью.
2. Рассчитайте рН 0,1 М раствора борной кислоты.
3. Объясните, почему в реакциях металлотермии часто используют алюминий? Рассчитайте тепловой эффект реакции алюминия со следующими оксидами при стандартных условиях:
меди (II), олова (II), кремния (IV), висмута (III).
4. Осуществите переход:
Na2B4O7 → H3BO3 → B(OCH3)3 → B2O3 →B.
Вариант 14
1. Почему практически нерастворимый в воде алюминий может растворяться в водных растворах хлорида аммония и карбоната натрия? Ответ подтвердите уравнениями реакций.
2. Перспективный источник водорода — жидкость состава
Al[BH4]3 (ρ = 0,55 г/мл). Рассчитайте объем водорода (25 oС),
который можно получить из 1 л этой жидкости после взаимодействия с водой.
3. В лаборатории без этикеток находятся пробирки с белыми
кристаллическими веществами Na2B4O7 ∙ 10H2O, Al2(SO4)3 ∙ 18H2O
и Al2S3. Как определить содержимое пробирок? Опишите ход
анализа. Напишите уравнения реакций.
4. Закончите уравнения реакций:
B + HF(конц.) + HNO3(конц.) → H3BO3 + NaOH(изб.) →
Tl + HNO3(разб.) → KAl(SO4)2 + Na2S + H2O →.
81
Вариант 15
1. Дайте сравнительную характеристику кислотно-основных
свойств гидроксидов Э(ОН)3 элементов 13 группы Периодической
системы. Ответ подтвердите уравнениями химических реакций.
2. Объясните, что произойдет при взаимодействии водных
растворов хлоридов алюминия, галлия, индия с раствором сульфида натрия. Запишите уравнения реакций.
3. При действии на 9 г смеси, состоящей из металлического
алюминия и его оксида, раствором гидроксида натрия выделилось
3,36 л газа (н. у.). Определите состав исходной смеси.
4. Закончите уравнения реакций:
Tl(NO3)3 + KNO2 + H2O → Al2S3 + HNO3(конц.) →
Ga + HNO3(конц.) → Li[GaH4] + H2O →.
ГЛАВА 7
ЭЛЕМЕНТЫ 1 И 2 ГРУПП
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. Опыты с литием, натрием, калием и кальцием выполнять
в вытяжном шкафу. Остерегаться воды! Из керосина металлы
вынимать только пинцетом. Обрезки металлов, а также фильтровальную бумагу, на которой их разрезали, сдать лаборанту. Не
бросать частицы щелочных металлов на пол, в раковины или
баки с мусором.
Реактивы:
5%-ные растворы солей: (CH3COO)2Pb (или Pb(NO3)2), CaCl2,
Ba(OH)2, MgCl2, BaCl2, Na2CO3, Na2SO4, K[Sb(OH)6], NaClO4,
NaHC4H4O6, Na3[Co(NO2)6], KCl, SrCl2, LiCl, NaCl.
Насыщенный раствор NH4Cl.
Кислоты и щелочи: концентрированная и разбавленная серная,
соляная и азотная кислоты; концентрированный и разбавленный
растворы NaOH; разбавленный раствор аммиака.
Кристаллические вещества: Li (кусочки), Na (кусочки),
Ca (ку соч ки), Mg (лента), Mg (порошок); CaCO3 (мел или мрамор).
Индикатор — фенолфталеин.
Оборудование:
Керамическая плитка (стекло), стаканы (200 мл), пробирки,
стеклянные воронки, стеклянные палочки, фарфоровые чашки,
спиртовки, лучинки, пинцет, скальпель, тигельные щипцы, нихромовая проволока, фильтровальная бумага.
83
Свойства простых веществ
Опыт 1. Взаимодействие щелочных металлов с водой (груп-
повой опыт). Опыт проводить в вытяжном шкафу! Извлеките из
керосина пинцетом кусок натрия, положите его на сухую фильтровальную бумагу, лежащую на стекле или керамической плитке. Осушите металл фильтровальной бумагой. Держа натрий
пинцетом, срежьте скальпелем или ножом наружный слой металла, обнажив его чистую поверхность с характерным металлическим блеском. Отделите небольшой кусочек металла (со
спичечную головку), оставшийся металл поместите обратно
в сосуд с керосином. Перенесите отрезанный кусочек в стакан
с водой, накрытый воронкой. Поднесите к отверстию воронки
зажженную лучинку. Какой газ выделяется? После окончания
реакции добавьте в воду 1–2 капли раствора фенолфталеина.
Объясните наблюдавшиеся явления. Напишите уравнение реакции.
Проделайте аналогичный опыт с литием и калием. Объясните различную скорость взаимодействия металлов с водой в ряду
Li–Na–K.
Опыт 2. Взаимодействие кальция с водой (групповой опыт).
Налейте в стакан 2–3 мл воды и внесите в нее пинцетом маленький кусочек металлического кальция (с металлическим кальцием
работать также как со щелочными металлами в Опыте 1). Что
происходит? Почему вода мутнеет? Прибавьте к полученному
раствору 1–2 капли раствора фенолфталеина, сделайте вывод о
реакции среды в растворе. Напишите уравнение реакции.
Опыт 3. Взаимодействие магния с водой. В две пробирки
налейте по 2 мл воды и насыпьте немного порошка магния (или
положите по кусочку магниевой ленты, очищенной наждачной
бумагой от оксидной пленки). Взаимодействует ли магний с холодной водой? Одну пробирку нагрейте. Что происходит? Прибавьте к полученному раствору 1–2 капли раствора фенолфталеина. Во вторую пробирку с магнием добавьте 1–2 мл раствора
хлорида аммония. Что происходит? Объясните растворение магния в горячей воде и в растворе хлорида аммония. Напишите
уравнения реакций.
Опыт 4. Взаимодействие магния с кислотами. В отдельных
пробирках испытайте действие разбавленной и концентрированной серной кислот на магний. В случае разбавленной серной
84
кислоты докажите, что выделяется водород; в случае концентрированной серной кислоты докажите, что выделяется сероводород,
поднося к отверстию пробирки фильтровальную бумажку, смоченную ацетатом или нитратом свинца (II).
Проделайте аналогичный опыт с разбавленной и концентрированной азотной кислотой. Какие продукты образуются в случае
азотной кислоты? Напишите уравнения всех реакций.
Опыт 5. Горение магния. Внесите тигельными щипцами небольшую ленту магния (2–3 см) в пламя спиртовки и подожгите.
После окончания реакции поместите продукты горения в пробирку и прибавьте туда несколько капель дистиллированной воды.
Перемешайте стеклянной палочкой и добавьте 1–2 капли раствора фенолфталеина, сделайте вывод о реакции среды в растворе.
Затем прилейте несколько капель концентрированного раствора
щелочи и раствор слегка нагрейте, отметьте запах выделяющегося газа. С какими составными частями воздуха взаимодействует магний? Напишите уравнения всех протекающих реакций.
Свойства соединений элементов 1 и 2 групп
Опыт 6. Оксид и гидроксид кальция.
а) Маленький кусочек карбоната кальция (мела или мрамора)
внесите тигельными щипцами в пламя спиртовки и прокалите
3–5 мин. Поместите прокаленный кусочек в фарфоровую чашку
и после охлаждения смочите его по каплям водой. Что происходит? Полученный порошок размешайте с небольшим количеством воды и прибавьте 1–2 капли раствора фенолфталеина.
Объясните появление окраски. Напишите уравнения всех реакций.
б) Подействуйте на раствор соли кальция раствором гидроксида бария. Что происходит? Напишите уравнение реакции. Сравните растворимость гидроксидов кальция, стронция и бария.
Опыт 7. Гидроксид магния. В две пробирки налейте по 1 мл
разбавленного раствора аммиака. В одну из пробирок добавьте
1 мл раствора хлорида аммония, а в другую 1 мл воды. В каждую
из пробирок добавьте по 1 мл раствора соли магния. Что происходит? Объясните, почему осадок выпадает только в одной пробирке. Напишите уравнения реакций.
Опыт 8. Соли бария. В отдельных пробирках подействуйте
на раствор хлорида бария карбонатом и сульфатом натрия. Что
происходит? Испытайте действие на полученные осадки раство-
85
ра соляной кислоты. Объясните результаты опыта и напишите
уравнения реакций.
Опыт 9. Малорастворимые соли натрия и калия. К нейтральному раствору соли натрия добавьте равный объем раствора
гексагидроксоантимоната (V) калия, а к раствору соли калия в
трех пробирках — раствор гидротартрата натрия, перхлората
натрия и раствор гексанитрокобальтата (III) натрия. Если осадки
сразу не выпадут, потрите внутренние стенки пробирки стеклянной палочкой. Напишите уравнения реакций.
Опыт 10. Окрашивание пламени солями щелочных и щелочноземельных металлов. Получите у лаборанта специальную нихромовую проволоку, согнутую в кольцо. Очистите ее, опустив в
концентрированную соляную кислоту, и прокалите в пламени
спиртовки (чистая проволока не должна вызывать окрашивания
пламени). Очищенную проволоку опустите в раствор хлорида
бария, а затем внесите в пламя спиртовки, отметьте цвет пламени. Проделайте аналогичные опыты с растворами солей кальция,
стронция, лития, натрия и калия (перед каждым опытом необходимо очищать проволоку по описанной выше методике).
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Чем объяснить, что многие характеристики атомов и ионов,
а также свойств металлов довольно резко изменяются при переходе от первого элемента (Li — в первой, Be — во второй группе) к последующим элементам группы.
2. На основании рассмотрения характера химической связи в
соединениях объясните усиление основных свойств гидроксидов
в рядах LiOH–CsOH и Be(OH)2–Ra(OH)2 и ослабление их при
переходе от первой группы ко второй.
3. Почему, несмотря на отрицательные значения величин стандартных окислительно-восстановительных потенциалов бериллий
и магний в воде не растворяются?
4. С каким элементом 2 группы Периодической системы проявляет сходство литий, в чем оно выражается? Что является
причиной такой аналогии?
5. Чем объясняется увеличение термической устойчивости
карбонатов в ряду от магния к барию?
86
6. Сколько граммов NaOH потребуется для приготовления
500 мл раствора, pH которого 12,2?
7. Кристаллогидрат Na2CO3 ∙ xH2O содержит 62,94% воды.
Вычислите число молекул воды x.
8. Какой объем углекислого газа (н. у.) может быть поглощен
1 кг пероксида натрия? Какой газ и в каком объеме выделяется
при этом? Какое практическое значение может иметь данная
реакция?
9. Приведите схемы электролиза расплавов и растворов солей металлов 1 и 2 групп Периодической системы. Какое практическое значение имеют эти процессы?
10. Какой объем водорода (н. у.) выделится при гидролизе
гидрида бериллия, полученного при взаимодействии 15 г хлорида бериллия с гидридом лития в растворе диэтилового эфира?
11. Напишите уравнения реакций взаимодействия с водой
металлов 2 группы Периодической системы. В чем заключается
особенность взаимодействия бериллия и магния с водой? Чем
это объясняется?
12. Объясните, почему нельзя осадить гидроксид магния в
присутствии солей аммония?
13. Найдите массу мрамора, который следует загрузить в аппарат Киппа для того, чтобы получить углекислый газ объемом
56 л (н. у.).
14. Объясните, почему при пропускании углекислого газа через раствор хлорида кальция осадок карбоната кальция не выпадает, а при пропускании углекислого газа через раствор гидроксида кальция — выпадает?
15. Какую воду называют «жесткой»? Перечислите виды жесткости воды. Напишите уравнения реакций устранения жесткости
воды различными способами.
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Вариант 1
1. Как и почему изменяются радиусы атомов и их энергии
ионизации во 2 группе Периодической системы?
2. Могут ли существовать молекулы Be2? Объяснить ответ
с позиций метода молекулярных орбиталей.
87
3. Охарактеризуйте отношение щелочных металлов к воде.
4. При пропускании оксида углерода (IV) через раствор гидроксида кальция выпадает белый осадок, который при избытке
CO2 растворяется. Составьте уравнения протекающих реакций и
рассчитайте объем CO2 (н. у.), необходимый для растворения
0.5 г первоначально полученного осадка.
5. Закончите уравнения реакций:
Be + NaOH + H2O → BaO2 + FeSO4 + H2SO4 →
Na + O2 → CsH + H2O →.
Вариант 2
1. Как и почему изменяются термическая устойчивость, растворимость и кислотно-основные свойства в ряду гидроксидов
элементов 2 группы Периодической системы?
2. Объясните изменение радиусов атомов и энергий ионизации
в ряду литий — цезий.
3. Гидриды элементов 1 группы Периодической системы: получение и свойства.
4. Будет ли выпадать осадок гидроксида магния при смешивании равных объемов 0,001 М растворов гидроксида калия и
хлорида магния?
5. Закончите уравнения реакций:
Ba(OH)2 + H2O2 → BeCl2 + NaF(изб.) →
Rb + O2 → Na2O2 + HI + H2SO4 →.
Вариант 3
1. Как меняется поляризующее действие катионов элементов
2 группы Периодической системы? Подтвердите примерами.
2. Почему не выпадает осадок, если к раствору хлорида магния добавить водный раствор аммиака, содержащий хлорид аммония? Напишите уравнения реакций, объясняющих происходящие явления.
3. Какими способами можно получить щелочные металлы?
4. При реакции 21,04 г технического гидрида кальция с водой
выделилось 9,3 л газа (н. у.). Какой это газ? Определите содержание (в %) гидрида кальция в образце.
88
5. Закончите уравнения реакций:
Be(OH)2 + NaOH → BaO2 + Cr2(SO4)3 + KOH →
Li3N + H2O → KO2 + H2O →.
Вариант 4
1. В чем проявляется отличие химии бериллия от химии
остальных элементов 2 группы Периодической системы? Чем
объяснить сходство химии бериллия и алюминия?
2. Как из хлорида калия получить: а) металлический калий,
б) гидроксид калия?
3. Какое соединение и почему более термически устойчиво:
а) карбонат лития или карбонат калия; б) гидроксид кальция или
гидроксид бария?
4. Смесь карбонатов кальция и магния массой 3,05 г прокалили при температуре, достаточной для разложения обеих солей.
Выделившийся газ пропустили через трубку, наполненную гидроксидом калия, масса которого при этом возросла на 1,42 г.
Определите массовые доли (%) карбонатов кальция и магния в
смеси.
5. Закончите уравнения реакций:
CaH2 + H2O → BaO2 + H2SO4 →
Na2O2 + Fe(OH)2 + H2O → Na2CO3 + H2O →.
Вариант 5
1. Объясните, как и почему меняется термическая устойчивость карбонатов s-металлов.
2. Как объяснить, что литий, имеющий самую высокую из
щелочных металлов энергию ионизации, в водном растворе самый
сильный восстановитель?
3. Какая соль — нитрат бериллия или нитрат магния при
одинаковых условиях в большей степени подвергается гидролизу? Как сместить равновесие процесса гидролиза?
4. Рассчитайте pH 500 мл раствора, полученного в результате гидролиза 0,138 г нитрида натрия.
5. Закончите уравнения реакций:
BeF2 + SiF4 → BaO2 + HgCl2 →
KO2 + H2SO4 → Na2SO4 + C →.
89
Вариант 6
1. Сравните характер поведения в воде хлорида натрия, суль-
фида натрия и фосфида натрия.
2. Оксиды элементов 2 группы Периодической системы. Срав-
нительная характеристика.
3. Бериллий в ряду напряжения находится до водорода. Объясните, почему он не взаимодействуют с водой, но реагирует
с кислотами?
4. Выпадет ли осадок при сливании равных объемов 2 ∙ 10
–3
М растворов хлорида бария и сульфата натрия?
5. Закончите уравнения реакций:
BaSO4 + C → CaH2 + HCl →
K2O2 + HBr + H2SO4 → KO2 + K →.
Вариант 7
1. Магний сожгли на воздухе. Каков состав продуктов горения?
Как они будут взаимодействовать с водой? Напишите уравнения
всех протекающих реакций.
2. Катион какого щелочного металла наиболее гидратирован
в воде? Почему? На какие свойства самого металла влияет процесс гидратации его иона?
3. Гидроксиды элементов 2 группы Периодической системы:
получение, свойства.
4. Рассчитайте концентрацию акватированных ионов Be2+ в
0,1 М водном растворе тетрафторобериллата натрия, содержащего кроме того 1 моль/л NaF.
5. Закончите уравнения реакций:
BaO2 + H2SO4 → CaH2 + H2O →
Na +S → K2O2 + KMnO4 + H2SO4 →.
Вариант 8
1. Значения первой энергии ионизации лития и бериллия равны 513,3 и 899,4 кДж/моль, а второй — 7298,0 и 1757,1 кДж/моль
соответственно. Объясните, почему первый электрон труднее
удалить от атома бериллия, а второй электрон — от иона лития?
2. Какие продукты образуются при взаимодействии щелочных
металлов с кислородом? Напишите уравнения реакций, а также
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]