Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Неорганическая химия. Лабораторный практикум
.pdf
Богословский С.Ю., Титов Л.Г.
Опыт 5. Оксид серебра (I) и его свойства
2
4.1. В пробирку поместите 3 ... 4 капли раствора нитрата серебра и
прибавьте несколько капель 2 н. раствора гидроксида натрия до
выпадения осадка оксида серебра (I).
4.2. К полученному осадку оксида серебра (I) прибавьте по каплям 2
н. раствор аммиака до растворения осадка. Объясните причину
его растворения.
Составьте схему электронной конфигурации атома-
акцептора в образующейся комплексной частице и
определите
тип гибридизации его атомных орбиталей.
Опыт 6. Окислительные свойства соединений серебра
4.1. Внесите в пробирку 2 ... 3 капли раствора хлорида олова (II) и
добавьте по каплям 2 н. раствор гидроксида натрия до растворения выпавшего вначале осадка.
4.2. К полученному щелочному раствору Na
[Sn(OH)4] прибавьте 1 ...
2
2 капли раствора нитрата серебра. Наблюдайте выпадение черно-
го осадка металлического серебра. Образование серебра может
быть доказано тем, что выпавший осадок не растворяется в избытке раствора аммиака.
Укажите, какая из выполненных в этом опыте реакций относится к числу гетерогенных и перечислите факторы, способные
повлиять на ее скорость.
Опыт 7. Соли серебра
4.1. Используя по 3 ... 4 капли растворов соответствующих реагентов,
получите в четырех пробирках осадки хлорида, бромида, иодида
и хромата серебра.
2
Растворы и осадки, содержащие серебро, необходимо сливать в специальную посу-
ду для последующей регенерации.
91
Лабораторный практикум
4.2. Разделите содержимое каждой пробирки на две части и добавьте
к одной 3 ... 5 капель 2н. раствора аммиака, а к другой – столько
же раствора тиосульфата натрия. В каких случаях произошло
растворение осадка? Почему в других пробирках осадок не растворился?
Применительно к результатам опыта составьте выражения
для констант нестойкости образовавшихся комплексных частиц
укажите, какая из них должна быть больше. Сравните Ваши
и
выводы с данными Приложения 3.
Опыт 8. Получение серебра из галогенидов и
оксида серебра (I)
(выполняется по указанию преподавателя)
4.1. На воронке Бюхнера отфильтруйте осадок, содержащий галогениды и оксид серебра (отходы лабораторного практикума).
4.2. Промойте осадок на фильтре дистиллированной водой. Осушите
осадок с помощью фильтровальной бумаги.
4.3. Взвесьте его на техно-химических весах и перенесите в фарфоровый стакан.
4.4. Прилейте 1,8 мл 40 % -ного раствора формальдегида (формалина)
и добавьте небольшими порциями
при перемешивании 30%-ный
раствор NаОН (из расчета – 2 мл раствора на 1 г перерабатываемого осадка).
4.5. Выделившееся серебро необходимо последовательно промыть
декантацией 2 н. раствором серной кислоты, дистиллированной
водой, 25 %-ным раствором аммиака и снова водой.
4.6. Оставшийся осадок с водой отфильтруйте на воронке Бюхнера,
осушите фильтровальной бумагой и сдайте лаборанту.
5. Обработка результатов эксперимента
См. лабораторную работу 7.
92
Богословский С.Ю., Титов Л.Г.
6. Требования к отчету
См. лабораторную работу 7.
7. Контрольные вопросы
1. Какова реакция среды растворов:
а) сульфата меди (II);
б) нитрата серебра (I)?
2. В чем различие реакций между растворами медного купороса и ед-
кого натра, протекающих при 25 и 100 °С? Каковы уравнения этих
реакций?
3. Какова геометрическая форма тетрагидроксокупрат (II)-иона? Об-
разуется ли этот анион при взаимодействии гидроксида меди (II) с
2 н. раствором
4. Определите, какова дентатность тиосульфатных лигандов в соеди-
нениях К
вестное правило, связывающее степень окисления комплексообразователя с его координационным числом?
5. Тиосульфат натрия используют в фотографии в качестве закрепи-
теля для удаления остатков не разложившегося под действием света бромида серебра. Составьте соответствующее уравнение реакции.
6. Какой вид имеют уравнения реакций, с помощью которых
различить осадки серебра и его оксида?
щелочи?
[Zn(S2O3)2] и К3[Cu(S2O3)2], если для них справедливо из-
2
можно
93
Лабораторный практикум
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 14
Изучение свойств металлов
семейства железа
(2 часа)
1. Цель работы
Изучить важнейшие химические свойства металлов семейства
железа и их соединений. Выработать навыки идентификации железа в
различных степенях окисления.
2. Теоретическое введение
Железо, кобальт и никель, составляющие семейство железа,
являются d-элементами 4-го периода Периодической системы. Их
атомы имеют по два 4s – электрона и соответственно 6, 7 и 8 электронов на 3d-подуровне. Заполнение электронами 3d-орбиталей ска-
зывается на уменьшении возможных степеней окисления этих элементов от железа к никелю. Если для марганца
ления совпадает с номером группы (т .е. равна VII), то у железа она не
бывает больше + VI (чаще + III и + II), у кобальта достигает + IV и у
никеля + III. В обычных соединениях у кобальта степень окисления
преимущественно + II, а в комплексных соединениях + III. У никеля
она почти всегда + II и очень редко + III. Очевидно, не все электроны
незаполненного
нии валентных связей.
Разбавленные соляная, серная и азотная кислоты растворяют
металлы семейства железа, переводя их в двухзарядные катионы. При
нагревании концентрированные азотная и серная кислоты окисляют
железо до Fе (III). Концентрированная азотная кислота (плотностью
1,4 г/см
лезо, кобальт и никель (после этого они перестают растворяться в ки-
3
), содержащая растворенный диоксид азота, пассивирует же-
3d-подуровня этих металлов участвуют в образова-
высшая степень окис-
94
Богословский С.Ю., Титов Л.Г.
слотах и не вытесняют из растворов солей металлы, имеющие более
высокие значения стандартных электродных потенциалов).
Восстановительные свойства соединений усиливаются по направлению от никеля (II) к железу (II), а окислительные свойства соединений металлов семейства железа в степени окисления (III) усиливаются в обратном направлении. Соли железа (II) легко окисляются
на воздухе до солей железа
(III), поэтому во всех опытах по изучению
свойств железа (II) пользуются свежеприготовленным раствором более устойчивой соли Мора (двойная соль сульфатов аммония и железа
(II). Соль Мора практически полностью диссоциирует в воде на все
составляющие ее ионы, поэтому в уравнениях реакций вместо фор-
мулы соли Мора можно использовать формулу сульфата железа (II).
Многие
соли железа, кобальта и никеля имеют различную ок-
раску: соли никеля (II) и их растворы зеленого цвета; соли кобальта
(II) – синие, а их растворы и кристаллогидраты розовые; соли железа
(II) – зеленоватые, соли железа (III) – бурые. Хлориды, нитраты и
сульфаты железа, кобальта и никеля растворимы в воде, а соли угольной и фосфорной кислот практически
нерастворимы.
Для железа, кобальта и никеля характерно образование многочисленных комплексных соединений с координационными числами 6
и 4. Особенностью железа является то, что оно не образует аминокомплексов.
3. Приборы и реактивы
В работе используют: пробирки, стеклянную палочку. Реактивами служат: железо (опилки или стружка), соль Мора, нитрит калия,
спирто-эфирная смесь, растворы соляной кислоты (2 н.), серной кислоты (2 н. и плотностью 1,84 г/см
стью 1,4 г/см
3
), роданида калия или аммония (0,01 н. и насыщенный),
едкого натра (2 н.), сульфида натрия (0,5 н.), гексацианоферрата (II)
калия (0,5 н.), гексацианоферрата (III) калия (0,5 н.), пероксида водорода (3 %-ный), хлорида железа (III) (0,5 н.), иодида калия (0,5 н.),
хлорида кобальта (0,5 н. и насыщенный), хлорида никеля (0,5 н.), аммиака (25 %-ный), бромная вода.
3
), азотной кислоты (2 н. и плотно-
95
Лабораторный практикум
4. Порядок проведения работы.
Указания по технике безопасности
Опыт 1. Характерные реакции на ионы Fе2+ и Fе
4.1. Приготовьте в пробирке раствор соли Мора и добавьте одну каплю раствора гексацианоферрата (III) калия (красной кровяной соли). Выпадает осадок турнбулевой сини КFe
IIFеIII
(СN)6.
4.2. Поместите в пробирку 2 ... 3 капли раствора хлорида железа (III)
и добавьте 1 каплю раствора гексацианоферрата (II) калия (желтой кровяной соли). Выпадает осадок берлинской лазури, идентичный по составу с турнбулевой синью.
4.3. Поместите в пробирку 5 ... 6 капель раствора хлорида железа (III)
и добавьте 1 каплю 0,01 н. раствора роданида калия (или аммония). Первоначально бесцветный раствор приобретает
красную окраску, характерную для роданидного комплекса железа (III) и продуктов его частичной диссоциации (см. лабораторную работу 4). Проделав такой же опыт с раствором соли Мора,
убедитесь в том, что ион Fе
2+
подобной цветной реакции не дает.
Составьте схему электронной конфигурации атома комплексообразователя в гексацианоферрат (II)-анионе, укажите тип
гибридизации его орбиталей и определите, какими магнитными
свойствами должен обладать этот комплексный ион.
Опыт 2. Взаимодействие железа с кислотами
4.1. В три пробирки внесите по 5 капель 2 н. растворов кислот: в первую – серной, во вторую – соляной, в третью -азотной. В четвертую пробирку поместите 3 капли концентрированной серной кислоты.
4.2. В каждую пробирку поместите немного железных опилок или
кусочек железной стружки, после чего пробирку с концентрированной серной кислотой осторожно
нагрейте (ТЯГА!).
3+
ярко-
96
Богословский С.Ю., Титов Л.Г.
4.3. Затем в каждую пробирку прибавьте по 1 капле 0,01 н. раствора
роданида калия (или аммония) и сделайте вывод, в каких пробирках присутствуют ионы Fе
3+
.
Рассчитайте ЭДС для первой реакции, полагая что в резуль-
тате ее образуется децимолярный раствор соли железа.
Опыт 3. Гидроксид железа (II) и его свойства
4.1. В пробирку с 3 ... 4 каплями раствора соли Мора прилейте раствор щелочи до выпадения зеленоватого осадка гидроксида железа (II).
4.2. Встряхивайте пробирку с осадком до момента побурения осадка
вследствие окисления гидроксида железа (II) до гидроксида железа (III) кислородом воздуха.
Рассчитайте эквивалент восстановителя в данной реакции.
Опыт 4. Гидроксид железа (III) и его свойства
4.1. В две пробирки внесите по 5 ... 6 капель раствора хлорида железа
(III) и добавьте по 3 ... 4 капли раствора щелочи.
4.2. Испытайте растворимость осадка в кислоте и щелочи, для чего в
одну пробирку добавьте разбавленной серной кислоты, а в другую – раствор едкого натра.
Определите степень диссоциации в растворе соли, образую-
щейся в этом опыте
, если понижение температуры его затвердевания в 4,6 раза превышает рассчитанное по следствию из закона Рауля.
Опыт 5. Восстановительные свойства железа (II)
Приготовьте в двух пробирках раствор соли Мора. В одну из
них добавьте каплю концентрированной азотной кислоты, подогрейте
раствор до прекращения выделения газа (ТЯГА!) и дайте ему остыть.
Затем в обе пробирки добавьте по одной капле 0,01 н. раствора рода-
97
Лабораторный практикум
нида калия (или аммония) и сделайте вывод, в какой из пробирок
присутствует ион Fе
3+
.
Составьте выражение для константы нестойкости комплексного иона, образующегося в присутствии избытка роданидионов.
Опыт 6. Окислительные свойства соединений железа (III)
В пробирку с 3 ... 4 каплями раствора хлорида железа (III) добавьте 1 ... 2 капли раствора иодида калия. Какое вещество определяет
окраску полученного раствора?
Если по ошибке в этом опыте вместо иодида калия использовали бромид калия, то каков будет результат? Ответ мотивируйте.
Опыт 7. Действие сульфида натрия на соли железа (III)
4.1. В пробирку с 3 ... 4 каплями раствора хлорида железа (III) до-
бавьте 2 капли раствора сульфида натрия (ТЯГА!) и наблюдайте
выпадение осадка, представляющего собой смесь сульфида железа (II) и серы.
Предложите способ разделения этой смеси с помощью под-
ходящего реагента.
Опыт 8. Гидроксиды кобальта (II) и никеля (II) и
их свойства
4.1. В две пробирки поместите по 2 ... 3 капли 0,5 н. раствора хлорида
кобальта (II) и добавьте по каплям раствор щелочи до появления
синего осадка основной соли, переходящего при дальнейшем добавлении щелочи в розовый осадок гидроксида кобальта (II).
Осадок в одной пробирке тщательно размешайте встряхиванием,
а в другую пробирку прибавьте 2 ... 3 капли раствора пероксида
водорода. Сопоставьте
4.2. В три пробирки поместите по 2 ... 3 капли раствора хлорида ни-
келя (II) и добавьте по каплям раствор щелочи до выпадения
наблюдения с результатами опыта 3.
98
Богословский С.Ю., Титов Л.Г.
осадка гидроксида никеля (II). В первой пробирке осадок тщательно размешайте, во вторую добавьте 2 ... 3 капли раствора пероксида водорода, в третью – 1 каплю бромной воды. Сопоставьте наблюдения с результатами опытов 3 и 8 (п. 4.1).
Рассчитайте ЭДС для протекающих в щелочной среде реакций окисления гидроксидов кобальта (II) и никеля (II) бромом
(при стандартных условиях), используя
Приложение 4.
Опыт 9. Получение комплексных соединений кобальта
4.1. Поместите в пробирку 2 капли насыщенного раствора хлорида
кобальта (II) и добавьте 5 ... 6 капель насыщенного раствора роданида калия (или аммония). Образовавшийся раствор комплексной соли окрашен в синий цвет за счет комплексных ионов
[Со(SCN)
блюдайте изменение окраски раствора в розовую за счет образования аквакомплекса кобальта [Со(Н
смеси спирта с эфиром, размешайте раствор стеклянной палочкой
и вновь наблюдайте изменение окраски. Затем в ту же пробирку
прилейте дистиллированной воды до обратного изменения окраски. Отметьте роль спирта как водоотнимающего средства.
4.2. К 3 ... 4 каплям 0,5 н. раствора хлорида кобальта (II) прибавьте по
каплям 25%-ный раствор аммиака до выпадения осадка гидро
ксида кобальта (II) и его дальнейшего растворения вследствие
образования комплексного соединения, в котором кобальт имеет
координационное число, равное 6. Полученный раствор поместите в две пробирки. В одной из них тщательно перемешайте раствор встряхиванием до изменения окраски вследствие окисления
полученного комплексного соединения кобальта (II) в комплексное соединение кобальта (III) кислородом воздуха. Во
пробирку добавьте с той же целью 2 ... 3 капли раствора пероксида водорода.
4.3. Поместите в пробирку 3 ... 4 капли насыщенного раствора хлорида кобальта (II) и один микрошпатель кристаллического нитрита
калия. Добавьте 1 ... 2 капли 2 н. раствора серной кислоты и наблюдайте выделение газа и выпадение осадка гексанитритокобальтата (III) калия.
]2-. Разбавьте раствор дистиллированной водой и на-
4
]2+. Добавьте 2 капли
2О)6
вторую
-
99
Лабораторный практикум
Укажите атом-акцептор в полученных комплексных соедине-
ниях кобальта и составьте его электронную формулу.
5. Обработка результатов эксперимента
См. лабораторную работу 7.
6. Требования к отчету
См. лабораторную работу 7.
7. Контрольные вопросы
1. Как взаимодействует железо с концентрированной и разбавленной
серной кислотой? Чем объяснить, что в образующихся при этом
солях железо находится в различных степенях окисления?
2. Почему при приготовлении водных растворов солей железа (II) к
ним добавляют кислоту?
3. Почему при взаимодействии растворов соли железа (III) и сульфида
натрия не выпадает осадок сульфида железа (III)?
Каковы будут уравнения: а) реакции образования тетрародано-
4.
кобальтата (II) аммония; б) диссоциации этой соли; в) диссоциации
комплексного аниона этой соли; г) константы нестойкости комплексного иона?
5. Как получить амминокомплексы кобальта (II) и (III),исходя из соли
кобальта (II)? Приведите выражения для константы нестойкости
обоих комплексных ионов. Какая из этих величин должна быть
больше?
6. Какой
газ выделяется при взаимодействии раствора сульфата ко-
бальта (II) с нитритом калия в кислой среде? Как называется образующееся нерастворимое комплексное соединение кобальта (III)?
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]