Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия элементов. Лабораторный практикум
.pdf
Соединения галогенов со степенью окисления выше -1 будут
проявлять окислительные свойства.
Соединения галогенов со степенями окисления ниже максимальной
могут быть окислены более сильными окислителями.
Водные растворы галогеноводородов проявляют кислотные свойства. Все
кислоты за исключением фтороводородной (или плавиковой) сильные
электролиты. Сила кислот увеличивается с увеличением радиуса атома
галогена от хлороводородной к иодоводородной кислоте. Это объясняется
тем, что с увеличением радиуса атома галогена увеличивается длина связи
Н — Hal и уменьшается на поверхности атома галогена плотность
отрицательного заряда. В связи с этим уменьшается притяжение протона к
атому галогена, и такая связь легче ионизируется под действием молекул
воды.
Сила кислородсодержащих кислот галогенов будет увеличиваться с
ростом степени окисления галогена и уменьшением его радиуса. Самой
сильной кислотой будет хлорная — НСlO4.
Свойства хлора.
→H2 (hv) HCl
→ P PCl
→Мe t° хлориды МеCl
3
n
Сl
→ → NH3 t° N2 + HCl
2
→H2O HCl + HClO
→ KOH KCl + KClO
→ KOH 70 t° KCl + KClO
3
→ CH4 (hv) CH3Cl + HCl
→ C2H4 C2H4Cl2
→ C2H2 C2H2Cl2 → C2H2Cl4
Получение хлора.
1. MnO2 +4HC1(конц.) = МnС12 + С12 ↑ + 2Н2О;
2. МпО2 + 2NaCl + 2H2SO4 (конц) = С12↑ + MnSO4 + Na2SO4 + 2Н2О;
3. 2KMnO4 + 16НС1(конц.) = 5С12↑ + 2МпС12 + 2КС1 + 8Н2О;
71
4. КСlO3 + 6НС1(конц.) = 3Cl2↑ + КС1 + ЗН2О;
5. К2Сг2О7 + 14НС1(конц.) = ЗС12↑ + 2СгС13 + 2КС1 + 7Н2О;
Лабораторная работа № 9
Опыт 1. Травление стекла фтористоводородной кислотой
На покрытый слоем воска или парафина стеклянный предмет
нанесите твердым предметом надпись, затем на эту надпись нанесите
фтористоводородную кислоту. Вся операция травления продолжается 5-10
мин.
После окончания травления предмет тщательно промойте водой и
удалите парафин механическим путем или растворением в спирте.
Для травления на стекле пользуются раствором NаF в разбавленном
растворе уксусной кислоты - CH₃ OOOH. Напишите уравнение реакции.
Опыт 2. Получение брома действием на бромиды концентрированной
серной кислотой
2KBr + 2H₂SO₄ = HBr + 2KHSO₄; (Реакция обмена)
2НBr + H₂SO₄ конц. = SO₂↑ + 2H₂O + Br₂; (ОВР)
Красно-бурые пары брома можно наблюдать, если смочить под тягой
кристаллы KBr, или NаBr концентрированной H2SO4. Водный раствор
брома получают действием концентрированной H2SO4 на бесцветный
водный раствор бромида.
Опыт 3. Взаимодействие порошков алюминия, магния, цинка и железа
с бромом, содержащимся в бромной воде
Возьмите четыре пробирки, наполовину наполненные бромной
водой. В 1-ю добавьте немного порошка алюминия (Al), во 2-ю – магния
(Mg), в 3-ю – цинка (Zn), в 4-ю – железа (Fe) и встряхните каждую из них.
Что наблюдаете?
Отфильтруйте содержимое каждой пробирки, получите бесцветные
растворы солей AlBr₃, MgBr₂, ZnBr₂ и желтый раствор FeBr3.
Эти соединения образовались в результате ОВР между бромом и
соответственно металлом.
Если прилить к бесцветным растворам свежеприготовленной
хлорной воды, то растворы снова приобретают бурую окраску.
Напишите уравнения химических реакций.
72
Опыт 4. Окисление иодидов бромной водой
Прилейте бромную воду к бесцветному раствору какого-либо
иодида. Что наблюдаете? Например:
2KI + Br₂ = 2KBr + I₂;
Напишите окислительно-восстановительную химическую реакцию
методом электронного баланса.
Опыт 5. Окисление бромной водой хлорида железа (III) в щелочной
среде
2FeCl₃ + 3Br₂ + 16 KOH = 2K₂FeO₄↓ + 6 KCI + 6KBr + 8H₂O;
(красного цвета)
VI
Fe³⁺ + 8 ОН— – 3е ˉ FeO₄²ˉ + H₂O 2
Br₂ +2еˉ 2 Br ˉ 3
Прилейте в пробирку раствор хлорного железа (III), а к нему −
раствор гидроксида калия (в избытке) и бромной воды. Что наблюдаете?
Опыт 6. Получение йода по способу Вагнера взаимодействием иодидов
с хлоридом железа (III)
2FeCl₃ + 2KI = 2FeCl₂ + 2KCl + I₂
Fe³⁺ + 1eˉ Fe²⁺ 2
2 I1ˉ – 2еˉ I₂ 1
Это очень хороший способ получения йода, и применяется он тогда,
когда иодиды находятся в смеси с бромидами, т.к. при этом способе
окисляются только иодиды, а бромиды даже при избытке реактива
остаются неокисленными.
В пробирку с бесцветным раствором какого-либо иодида прибавьте
желтый раствор хлорного железа.
Что наблюдаете? Укажите окислитель, восстановитель.
73
Задания для самопроверки
1. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно
осуществить следующие превращения:
а) NaCl → C12 → НС1 → AgCl;
б) КС1О3 → КС1 → С12 → КСlO → КС1 → AgCl;
в) NaBr → Br2 → КВгО3 → KBr → AgBr → Вг2;
г) I2 → KIO → KI → I2 → FeI2 → Fe2(SO4)3.
2. Очистку металлических отливок от вкрапления речного песка
производят при помощи плавиковой кислоты. Какая масса плавикового
шпата должна вступить в реакцию с концентрированной серной кислотой,
чтобы выделившегося фтороводорода хватило для удаления 18 г оксида
кремния (IV) с поверхности детали, полученной методом литья?
3. Смесь объемом 1 л, состоящую из водорода, хлора и
хлороводорода, пропустили через раствор йодида калия. При этом было
получено 2,54 г йода и 500 мл непоглощенного газа. Вычислите объемные
доли газов в исходной смеси.
4. Смесь нитрата и хлорида натрия массой 3,72 г растворили в 21,28
мл воды. При действии на этот раствор избытка раствора нитрата серебра
получено 2,87 г осадка. Вычислите массовые доли солей в исходном
растворе.
5. Смесь двух газов взорвали в замкнутом сосуде. Какая кислота
образовалась при растворении продуктов реакции в 100 мл воды? Какова
ее массовая доля в растворе, если первый газ был получен действием
избытка раствора серной кислоты на 3,9 г цинка, второй — действием
избытка концентрированной соляной кислоты на 5,22 г оксида марганца
(IV)?
6. Какой объем 36%-го раствора соляной кислоты (пл.1,19) должен
вступить в реакцию с перманганатом калия, чтобы, растворив полученный
хлор в 200 мл 40%-го горячего раствора гидроксида калия (пл.1,42),
получить 2,5%-й раствор бертолетовой соли?
Тема 9. Металлы побочных подгрупп
Элементы побочной подгруппы первой группы
В I B-подгруппу периодической системы входят медь, серебро и золото.
Свойства меди.
74
→O2 500◦C CuO
→O2 1100 ◦C Cu2O
→Cl2 tº CuCl2
Cu → →S tº CuS, Cu2S
→HCl + O2 CuCl2 + H2O
→HNO
→HNO
→H
→ Fe
3 разб.
3 конц.
2SO4 конц.
(SO4)3 CuSO4+ FeSO
2
Получение меди.
Обжиг при tº
1. 2Cu2S + 302 = 2Cu20 + 2S02;
tº
2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2 ;
2. Электролиз раствора CuSO4 ;
2CuSO4 + 2H2O = 2Cu↓ + O2↑ + 2H2SO4;
катод анод
Катод (-): Cu
2+
+ 2е → Cu0↓
Анод (+): 2H2O - 4е → О2↑ + 4Н
Cu(NO3)2 + NO + H2О
Cu(NO3)2 + NO2 + H2О
CuSO4+ SO2 + H2О
1+
4
Свойства CuO.
→HCl CuCl
300◦C
2
◦
C
. Cu2
(расплав)
Na2
O + O2
Cu + H2О
[Cu(OH)4]
2
CuO → 1100
→H
→NaOH
→ КOH к. р-р К
75
+ H2O
2
СuO
+ H2О
2
Лабораторная работа № 10
Опыт 1. Получение сульфата титана (III)
В пробирку поместите несколько кусочков проволоки титана,
налейте 1-2 мл. 4H раствора серной кислоты. Отметьте отсутствие
взаимодействия. Осторожно нагрейте пробирку до кипения. Через 5-7 мин.
прекратите нагревание. Отметьте выделение газа водорода и фиолетовую
окраску полученного раствора сульфата титана в степени окисления +3.
Полученный раствор сохраните для следующего опыта.
Напишите уравнение реакции растворения титана в разбавленной
серной кислоте с образованием соли титана Ti₂ (SO₄ )₃ .
Напишите электронную формулу атома титана. Отметьте валентные
электроны. Обратите внимание на характер распределения электронов на
внешних и предвнешних – s и – d-подуровнях атома титана в нормальном
и возбужденном состояниях.
Опыт 2. Отношение меди к кислотам (работать под тягой)
В три пробирки поместите немного медных стружек. В первую пробирку
налейте 1 мл концентрированной серной кислоты и слегка нагрейте, во
вторую пробирку – 1 мл 2н раствора серной кислоты, в третью − 1мл 2н
раствора азотной кислоты. Отметьте взаимодействие меди с кислотами.
Напишите уравнения реакций взаимодействия меди с кислотами. В первой
пробирке реакция идет до образования SO2, а в третьей – до NO.
Появляющиеся бурые пары NO2 над третьей пробиркой образуются при
быстром окислении NO кислородом воздуха до NO2.
Напишите электронную формулу атома меди. Отметьте валентные
электроны. Обратите внимание на переход электрона с s-подуровня на dподуровня.
Опыт 3. Окислительные свойства оксида марганца (VII)
(демонстрационный опыт, работать под тягой)
На часовое стекло положите несколько кристалликов KMnO4,
осторожно добавьте несколько капель концентрированной серной кислоты
и перемешайте стеклянной палочкой. Небольшое количество полученной
смеси перенесите стеклянной палочкой на фитиль спиртовки.
Наблюдайте загорание спирта. Оксид марганца в степени окисления +7
образуется по реакции:
KMnO₄ +H₂SO₄ = HMnO₄ + KHSO₄;
2HMnO₄ Mn₂О₇ + H₂O.
конц. H₂SO
76
₄
Напишите уравнение реакции восстановления его в кислой среде до
состояния Mn2+ и окисления спирта.
Опыт 4. Восстановительные свойства сульфата титана (III)
В пробирку налейте 1-2 мл полученного в опыте 1 фиолетового
раствора сульфата титана (III) в сернокислой среде. Добавьте по каплям
раствор KMnO₄ до обесцвечивания.
Напишите уравнение окислительно-восстановительной реакции,
учитывая, что реакция идет в кислой среде. При этом марганец в степени
окисления +7 восстанавливается до марганца в степени окисления +2, а
титан в степени окисления +3 окисляется до титана в высшей степени
окисления +4. Этим обусловлено обесцвечивание растворов KMnO₄ и
Ti2(SO₄)₃.
Опыт 5 . Получение гидроксида меди (II) и исследование его свойств
а) получение гидроксида меди (II)
В 2 пробирки налейте по 1 мл раствора сульфата меди (II) и добавьте
по каплям 2н раствор щелочи натрия до образования осадков.
Отметьте цвет выпавшего в пробирках осадка гидроксида меди.
Напишите уравнение реакции образования гидроксида меди (II).
б) отношение гидроксида меди к кислотам и щелочам
В одну из пробирок с полученным в предыдущем опыте осадком
гидроксида меди (II) прибавьте по каплям 2н раствор серной кислоты до
полного растворения осадка, в другую пробирку – столько же 2н раствора
щелочи натрия. Напишите уравнение реакции растворения осадка
гидроксида меди (II). Отметьте, в каком случае не происходит
растворение осадка.
Сделайте вывод о свойствах гидроксида меди (II).
Задания для самопроверки
1. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно
осуществить следующие превращения:
а) Сu → СuС12 → Сu2(ОН)2СО3 → СuО → Сu2О → СuС1;
б) Сu → Cu(NO3)2 → СuО → CuSO4 → CuI → Cu(NO3)2;
в) Сu → CuSO4 → Cu(OH)2 → [Cu(NH3)4](OH)2 → СuС12 → Сu;
г) Сu → СuО → Na2CuO2 → Cu(OH)2 → СuО → Сu.
77
2. Сплав серебра с медью массой 10,56 г растворили в
концентрированной азотной кислоте, полученный раствор выпарили, а
сухой остаток прокалили до постоянной массы, которая оказалась равной
11,04 г. Вычислите массовые доли металлов в исходном сплаве.
3. Через 200г 5%-го раствора сульфата меди (II) пропускали
постоянный электрический ток до тех пор, пока на катоде не выделилось
4 г металла. Определите массовые доли веществ в полученном растворе.
4. При постепенном нагревании 3,2 г меди в токе кислорода до
1100°С было получено 3,68 г смеси оксидов. Какой объем 90%-го раствора
азотной кислоты (пл. 1,483) пойдет на растворение полученной смеси
оксидов при нагревании?
5. Медную пластину массой 12 г опустили в 240 г 10%-го раствора
сульфата железа (III). Процесс прекратили, когда масса медной пластины
стала равной 9,44 г. Определите массовые доли веществ в полученном
растворе.
6. Черный оксид меди массой 4,8 г подвергли частичному
восстановлению водородом при нагревании. Полученная смесь
потребовала для растворения 19,53 мл 14%-ного раствора соляной
кислоты (пл.1,068). Вычислите массовые доли веществ в смеси,
полученной после восстановления оксида меди водородом.
Свойства цинка.
→Cl2 tº ZnCl
2
Zn → →S tº ZnS
→O2 tº ZnO;
→H2O t º ZnO + H2 ↑
→HCl ZnCl
→HNO
→HNO
→H
→H
→ NaOH + H
→CuSO
3 разб.
3 конц.
2SO4 конц. Zn SO4
2SO4 разб. Zn SO4
4 Zn SO4
O Na2[Zn(OH)4] + H2↑
2
Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2О
Zn(NO3)2 + N2O↑ + H2О
+ H2 ↑
2
+ Н2S↑ + H2О
+ H2↑
+ Cu
78
Получение цинка
Обжиг, tº
2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2 ↑ ;
tº
ZnO + С = Zn + CO ↑;
Соединения цинка
ZnO + 2HC1 = ZnCl2+ H2 ↑;
ZnO + 2KOH + H20 = K2[Zn(OH)4];
tº
ZnO + 2KOH = K2ZnO2 + H2O ↑ (при сплавлении);
Zn(OH)2 ↓ + 2HC1 = ZnCl2 + 2H2O;
Zn(OH)2 ↓ + 2KOH = K2[Zn(OH)4].
Лабораторная работа № 11
Закон эквивалентов. Определение эквивалентной массы цинка
Соберите прибор из двух длинных стеклянных трубок, укрепленных
вертикально в штативе и соединенных резиновой трубкой. Одна из трубок
(бюретка) имеет градуировку. К бюретке при помощи пробок и резиновой
трубки присоедините пробирку. Сделайте рисунок прибора в тетради.
Отсоедините пробирку и наполните трубки водой примерно наполовину.
Присоедините пробирку и проверьте герметичность прибора, опуская и
поднимая открытую трубку. Если прибор герметичен, заметных колебаний
уровня воды не наблюдается.
Получите у дежурного кусочек цинка, запишите его массу.
Снимите пробирку и осторожно налейте в нее около 1 мл соляной кислоты
(1:1). Держа пробирку в наклонном положении, положите кусочек цинка на
ее сухую стенку так, чтобы цинк не упал в соляную кислоту. Плотно наденьте
пробку на пробирку. Заметьте уровень воды в бюретке и стряхните цинк в
кислоту. Напишите уравнение реакции.
Взаимным перемещением трубок приведите воду к одному уровню,
чтобы не делать поправки на гидростатическое давление. Запишите объем
выделившегося водорода, а также показания барометра и комнатного
термометра. Определите массу выделившегося водорода. Давление
водорода в пробирке равно разности между атмосферным давлением и
давлением водяных паров при данной температуре. Поэтому для
нахождения массы выделившегося водорода уравнение Клапейрона Менделеева запишите в виде:
79
М (Р- h) v
Т, К
h,мм.рт.ст
h, Па
288
12.8
1706.922
289
13.6
1813.179
290
14.5
193.169
291
15.5
2066.491
292
16.5
2199.813
293
17.5
2333.135
294
18.6
2479.799
295
19.8
2659.776
296
21.2
2813.094
297
22.4
2986.413
298
23.7
3159.731
299
25.2
3359.714
300
26.7
3559.697
m(Н2) = ----------------- ,
RТ
где m(Н2) - масса водорода; М - молекулярная масса водорода; Р атмосферное давление; h - давление водяных паров при температуре
опыта; v -объем водорода; R - газовая постоянная: R=62400 мл мм рт.
ст./моль град, 0,082
л
атм/моль град, 8,31 Дж/(моль К) ; Т- температура по
абсолютной шкале.
Эквивалентная масса цинка рассчитывается по закону эквивалентов
m(Zn) · mЭ(Н2)
mЭ(Zn) = -------------------- ,
m (Н2)
где mЭ(Zn), mЭ(Н2) – эквивалентные массы цинка и водорода; m (Zn), m
(Н2) − массы цинка и водорода. Рассчитайте абсолютную и относительную
ошибки опыта по формулам.
∆
где m
Этеор.
и m
= mЭ
абс
∆
= (∆
отн.
- теоретическое и экспериментальное значения
Ээксп.
абс
теор.
/ mЭ
– mЭ
) 100% ,
теор.
эксп.
;
эквивалентной массы цинка.
Давление водяных паров. Таблица7
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]