Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Неорганическая химия химия s-, p- и 3d-элементов. Практикум
.pdf
4. К твердому веществу А желто-коричневого цвета постепенно приливали воду. При этом наблюдали растворение вещества,
а окраска раствора сначала стала зеленой, а затем голубой. При добавлении раствора щелочи в полученный раствор выпал сине-голубой осадок, который легко растворяется в кислоте, а при нагревании – в концентрированной щелочи. Если к осадку добавить
30 % раствор пероксида водорода, то образуется гранатово-красное твердое вещество, разлагающееся при температуре 100 °С
с образованием черного твердого вещества. Какова формула исходного вещества А? Напишите уравнения реакций всех описанных выше превращений.
5. Укажите возможно большее количество реагентов, с помощью
которых можно перевести в раствор: медь, цинк, металлы триады
железа.
6. Рассмотрите положение поздних d-металлов в электрохимическом ряду напряжений. Укажите, какие продукты получатся
на катоде и аноде при электролизе водных растворов следующих
веществ:
а) сульфата меди (II);
б) хлорида цинка;
в) сульфата железа (II);
г) нитрата кобальта(II).
7. Цинк и медь растворяются в водном растворе цианида калия. Объясните причины и запишите уравнения реакций.
8. Осадок гидроксида меди (II) растворили в избытке раствора
щелочи и добавили раствор пероксодисульфата калия. Выпал осадок вещества темно-красного цвета. Полученный продукт при температуре выше 400 оС быстро чернеет. Вещество растворяется
в хлороводородной кислоте с образованием зеленого раствора и газа с резким запахом, а также в концентрированных растворах щелочей, окрашивая раствор в красный цвет. Запишите уравнения
всех описанных здесь реакций. Какие свойства характерны для меди в высшей степени окисления?
81
9. Тетрагидроксоцинкат калия растворяют в воде и добавляют по каплям разбавленную серную кислоту в избытке. Что будет
наблюдаться в этом опыте? Какие свойства проявляют соединения цинка в этой реакции? Почему при растворении исходной соли
в воде может выпасть осадок? Каков его состав?
10. Какие свойства ниже перечисленных соединений служат
для использования на практике [1–2]?
10.1. Металлическая медь применяется в различных отраслях
электротехнической, холодильной промышленности, в тяжелой индустрии, порошковой металлургии, связи. Значительная часть производимой меди применяется в разнообразных сплавах (бронзы, латуни, медно-никелевые сплавы и др.), которые используются как конструкционные, антифрикционные, коррозионные, высоко тепло- и
электропроводящие материалы в машиностроении, судостроении,
авиационной промышленности, автомобиле-, приборостроении и др.
10.2. Оксид и сульфат меди (II) применяются при изготовлении некоторых видов искусственного волокна и получении других
соединений меди. Оба оксида меди используются в производстве
стекла и эмалей, а сульфат меди – в гальванотехнике, для консервирования древесины, для изготовления минеральных красок,
при обогащении руд. Хлорид меди (II) является катализатором;
кроме того, он применяется для изготовления минеральных красок и в пиротехнике так же, как нитрат меди (II).
10.3. Металлический цинк является компонентом сплавов с цветными металлами (латунь, томпак, нейзельбер); применяется в производстве гальванических элементов и аккумуляторов, для защиты стальных и железных изделий от коррозии, в металлургической
и химической промышленности.
10.4. Оксид цинка служит в качестве наполнителя для резин;
используется в производстве стекла, керамики, спичек целлулоида, косметических средств. Хлорид цинка применяется в целлюлозно-бумажной промышленности и в производстве вискозных волокон, в качестве флюса при горячем цинковании, лужении и паянии, а сульфат цинка – в производстве вискозы, в гальванотехнике.
82
Сульфид и селенид цинка используют в полупроводниковой и люминисцентной технике, для изготовления фотоэлементов и фотосопротивлений. Соединения цинка служат также пигментами для красок (оксид, сульфат, сульфид), в том числе антикоррозионными (ортои гидроортофосфат); антисептиками для древесины, компонентами для зубных цементов (оксид, орто- и гидроортофосфат).
Экспериментальные задания
Задание 1. Получение простых веществ и изучение их свойств.
Опыт 1. Получите металлическую медь, используя водный
раствор сульфата меди и металлический цинк.
Опыт 2. Изучите взаимодействие металлов с водными растворами щелочей, разбавленной и концентрированной серной и азотной кислотами.
Опыт 3. Изучите реакцию горения меди и цинка. Медную
фольгу и порошок цинка (в ложечке для сжигания) нагрейте в пламени спиртовки.
Задание 2. Получение и изучение свойств соединений металлов в с. о. +2.
Опыт 1. Получите гидроксиды металлов из водных растворов
их солей и раствора щелочи. Изучите их кислотно-основные свойства гидроксидов меди (II) и цинка (взаимодействие с растворами
кислот и щелочей).
Опыт 2. Изучите кислотно-основные свойства водных растворов солей металлов, используя кислотно-основный индикатор (измерьте pH растворов сульфатов или хлоридов, или нитратов меди
и цинка с помощью индикаторной бумаги). Сделайте вывод об основных свойствах гидроксидов меди и цинка. Приведите уравнение гидролиза солей в ионном и молекулярном виде.
Опыт 3. Изучите взаимодействие водных растворов хлоридов
цинка и меди (II) с водными растворами карбоната натрия и гидрокарбоната натрия.
Опыт 4. Изучите действие раствора аммиака на водные растворы солей металлов.
83
Опыт 5. Изучите окислительные свойства ионов Cu2+, используя:
а) гранулы металлического цинка;
б) раствор иодида калия и крахмал.
Опыт 6. Изучите восстановительные свойства Cu2+, исполь-
зуя 30 % раствор пероксида водорода в сильнощелочной среде.
Опыт 7. Изучите качественную реакцию на ион Cu2+, исполь-
зуя раствор гексацианоферрата (II) калия.
Задание 3. Получение и свойства соединений меди в с. о. +1.
Опыт 1. Получите оксид меди (I), используя растворы сульфа-
та меди (II), щелочи и глюкозы.
Опыт 2. Получите сульфид меди (I) из оксида меди (I) и сероводородной воды. Проведите декантацию, изучите отношение
осадка к растворам кислот.
Опыт 3. Получите хлорид меди (I) по следующей методике.
В пробирку с концентрированным водным раствором хлорида
меди (II) и концентрированной соляной кислотой внесите медный
порошок и нагревайте пробирку до тех пор, пока окраска раствора
не станет грязно-желтой, а несколько капель его, добавленных
в воду, не перестанут давать голубую окраску. Содержимое пробирки вылейте в стакан с дистиллированной водой, а осадок отделите декантацией и промойте водой. Разделите осадок на три части.
Первую часть осадка оставьте на воздухе, вторую растворите в соляной кислоте, а третью обработайте концентрированным раствором аммиака. Что происходит?
Список библиографических ссылок
1. Неорганическая химия : учебник для вузов : в 3 т. / под ред.
Ю. Д. Третьякова. Т. 3: Химия переходных элементов. Кн. 1 / [А. А. Дроздов и др.]. 2-е изд., испр. М. : Академия, 2008; Кн. 2 / [А. А. Дроздов и др.].
М. : Академия, 2008.
2. Химическая энциклопедия : в 5 т. / под ред. И. Л. Кнунянц. М. : Совет.
энцикл., 1988.
3. Эмсли Дж. Элементы. М. : Мир, 1883.
Список рекомендуемой литературы
Неорганическая химия : учебник для вузов : в 3 т. / под ред. Ю. Д. Третьякова. Т. 3 : Химия переходных элементов. Кн. 1 / [А. А. Дроздов и др.]. –
2-е изд., испр. – М. : Академия, 2008. – 348 с. ; Кн. 2 / [А. А. Дроздов и др.]. –
М. : Академия, 2008. – 399 с.
Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия : учебник / Н. С. Ахметов. – 8-е изд., стереотип. – СПб. : Лань, 2014. –743 с.
Угай Я. А. Общая и неорганическая химия : учебник для вузов /
Я. А. Угай. – 5-е изд., стереотип. – М. : Высш. шк., 2007. – 523 с.
Росин И. В. Общая и неорганическая химия. Современный курс : учеб.
пособие для бакалавров и специалистов / И. В. Росин, Л. Д. Томина. – М. :
Юрайт, 2012. – 1338 с.
Смарыгин С. Н. Неорганическая химия : практикум : учеб.-практ. пособие для бакалавров / С. Н. Смарыгин, Н. Л. Багнавец, И. В. Дайдакова ;
под ред. С. Н. Смарыгина. – М. : Юрайт, 2013. – 414 с.
Диаграммы Латимера [3]
Литий Калий
3,04
Li+
Na+
Cs+
Кислая: Be2+
Щелочная: Be(ОH)2
Кислая: Mg2+
Щелочная: Mg(ОH)2
Li K+
Натрий Рубидий
2,713
Na Rb+
Цезий
2,923
Cs
1,97
2,37
Be
2,61
Mg
2,69
IA группа
IIA группа
Берилий
Be
Магний
Mg
П р и л о ж е н и е
2,923
K
2,924
Rb
Кальций
Кислая: Ca2+
Щелочная: Ca(ОH)2
2,79
Ca
3,03
Ca
Стронций Барий
Sr2+
2,89
Sr Ba2+
IIIA группа
Бор
Кислая: H3BO3
Щелочная: [B(ОH)4]–
0,87
B
1,79
B
86
2,91
Ba
Кислая: Al3+
1
2
1
2
1
2
1,66
Щелочная: [Al(ОH)4]–
Кислая: Ga3+
0,56
Щелочная: [Ga(ОH)4]–
Кислая: In3+
0,45
Щелочная: In(ОH)3
Кислая: Tl3+
Щелочная:
Кислая: СО2
Щелочная: СО
1,28
Tl2О3
0,49
2 –
3
Al
Ga
In+
Tl+
1,21
2,35
1,22
1,00
0,02
H2С2О4
Алюминий
Al
Галлий
Ga
Индий
0,12
In
In
Таллий
0,357
Tl
Tl+
IVA группа
Углерод
0,25
2 –
С2О
4
0,357
Tl
СO
1,23
0,52
СO
Cгр
0,52
0,13
СH
4
C
гр
2 –
3
0,15
0,79
1,7
0,36
–
3
Sn2+
Кислая: H2SiО3
Щелочная: SiО
Кислая: H2GeО3
Щелочная: HGeО
Кислая: Sn4+
Щелочная: [Sn(ОH)6]2–
1,03
Si
Si
Ge2+
Кремний
0,1
Германий
Ge
0,14
0,03
SiH
0,73
0,0
Олово
Sn
HSnО
87
4
SiH
Ge
–
2
4
0,3
GeH
4
0,91
Sn
Кислая: PbО2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
3
1
2
Щелочная: PbО2
Кислая: NО
1,77
Щелочная: NО
0,94
–
3
N2
–
3
N2
Кислая: H3PО4
Щелочная: PО4
3 –
Кислая: H3AsО4
Щелочная: AsО
Кислая:
Sb2О5
Щелочная: SbО
1,455
0,803
1,87
3,04
3 –
4
–
3
0,28
NО2
NH3ОH+
0,86
NH2ОH
0,276
1,12
0,56
0,58
0,43
Pb2+
H3PО3
HPО
HAsО2
0,71
PbО
1,07
NО2
AsО
SbО+
SbО
Свинец
0,126
Pb
0,58
VA группа
Азот
HNО2
1,41
0,867
0,73
Фосфор
0,499
1,57
2 –
3
Мышьяк
0,234
0,68
–
2
Сурьма
0,212
0,675
–
2
Pb
NО
N2H4
H3PО2
H2PО
Sb
N2H
–
2
As
As
Sb
0,996
1,59
NО
1,275
+
5
0,46
NО
0,1
NH
0,508
2,05
–
2
0,6
AsHAsH
1,43
0,51
SbH
1,338
SbH
NH
3
P
P
3
AsHAsH
3
N2О
+
4
0,76
N2О
0,063
PH
PH
3
3
0,89
3
3
Кислая: NaBiО3
Щелочная:
Кислая:
О3
2,075
О2
Bi2О3
0,695
H2О
Висмут
1,8
BiО+
0,46
Bi
0,32
Bi
VIA группа
Кислород
H2О2
1,763
H2О
88
Щелочная:
1
2
1
2
1
3
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1,246
О3
Кислая: SО
ОH
2 –
4
Щелочная: SО
Кислая: SеО
2 –
4
Щелочная: SеО
Кислая: H6TeО6
Щелочная: TeО
Кислая:
F2
Щелочная:
О2
2 –
4
F2
0,065
–
HО
0,867
–
2
ОH
–
Cера
0,17
SО2
0,93
SО
0,45
0,14
S
0,57
2 –
3
S
H2S
0,46
2–
S
Cелен
1,15
H2SeО3
0,05
2 –
4
SeО
0,74
0,37
2 –
3
Se
Se
0,40
H2Se
0,57
Se
2–
Теллур
1,02
TeО2
0,4
2 –
4
TeО
0,53
0,57
2 –
3
Te e
Te e
0,51
H2Tee
0,95
Tee
2–
VIIA группа
Фтор
3,05
HF
2,77
–
F
Сl2
–
4
Кислая: ClО
1,63
Щелочная: ClО
ClО–
Кислая: BrО
0,42
–
4
Щелочная: BrО
Кислая: H5IО6
1,20
1,36
–
4
Сl2
1,853
–
4
Хлор
0,37
ClО
Cl
1,36
–
–
3
ClО
Cl
1,18
ClО2
0,48
–
3
–
1,19
ClО2
HClО2
1,07
ClО
1,67
–
2
HClО
0,68
Бром
1,025
BrО
–
3
BrО
–
3
1,447
HBrО
0,492
BrО–
1,604
0,455
Br2
Br2
1,065
1,065
Br
–
Br
–
Иод
1,6
IО
1,13
–
3
HIО
1,44
I2
0,535
–
I
89
Щелочная: H3IО
1
2
1
2
1
2
Кислая: Sc3+
Кислая: TiO2+
Щелочная: TiO2
Кислая: VO
Кислая:
+
2
Cr2O
Щелочная: CrO
Кислая: MnО
Mn3+
–
4
1,5
Mn2+
Щелочная: MnО
0,15
Mn2О3
2 –
7
2 –
4
2,08
1,00
2 –
6
0,1
0,9
–
4
0,65
Sc
Ti3+
1,38
VO2+
1,33
0,13
HMnО
1,18
0,56
0,25
–
IО
3
3d-металлы
Скандий
Титан
0,37
Ti2О3
Ванадий
0,37
Хром
Cr3+
Cr(OH)3
Марганец
–
4
Mn
2 –
MnО
4
Mn(ОH)2
0,15
Ti2+
1,95
0,41
1,28
HIО
V3+
Cr2+
1,1
H3MnО4
0,27
1,56
1,63
TiO
0,255
Cr(OH)2
MnО
Mn
0,42
0,91
Ti
2,13
V2+
3 –
4
2,9
Ti
Cr
0,96
I2
1,18
1,4
Cr
MnО2
MnО
0,535
V
0,95
2
–
I
1,9
Кислая: FeО
2 –
4
Щелочная: Fe(ОH)3
Кислая: Со3+
1,95
Щелочная: Со(ОH)3
Кислая: NiO2
1,68
Fe3+
0,56
Со2+
0,17
Ni2+
Железо
0,771
Fe2+
Fe(ОH)2
Кобальт
0,29
Со
Со(ОH)2
Никель
0,228
Ni
90
0,473
Fe
0,877
Fe
0,71
Со
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]