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. Сравнение окислительной способности
гипохлоритов, хлоратов и перхлоратов
4.1. В три пробирки внесите по З...5 капель раствора иодида калия.
4.2. Добавьте по 2...3 капли растворов: в первую пробирку – гипохло-
рита натрия (раствор получен в предыдущем опыте), во вторую –
хлората калия, в третью – перхлората калия. Подкислите растворы во второй и третьей пробирках 2...4 каплями 2 н. раствора
серной кислоты.
4.3. Убедитесь в том
тральной среде, хлорат-ион – только в кислой (СlO
, что гипохлорит-ион окисляет иодид-ион в ней-
-
и СlO
3
восстанавливаются при этом до хлорид-иона), а перхлорат-ион не
способен окислять иодид-ион.
В каком из растворов равной концентрации – гипохлорита,
хлората или перхлората – рН среды больше? Вычислите константу
и степень гидролиза для 1 M раствора гипохлорита натрия, воспользовавшись табличным значением константы диссоциации хлорноватистой кислоты (Приложение 3).
Опыт 6. Контрольный
Получите у преподавателя небольшое количество сухой соли
и растворите ее в воде. Используя известные Вам реакции с участием
галогенидов, определите, хлоридом, бромидом или иодидом является
данная соль.
5. Обработка результатов эксперимента
См. лабораторную работу 7.
-
61
Лабораторный практикум
6. Требования к отчету
Требования к структуре и общему содержанию отчёта см. в
лабораторной работе 1.
.
7. Контрольные вопросы
1. Какую максимальную степень окисления может проявлять в своих
соединениях: а) фтор; б) хлор? Почему фтор, в отличие от остальных галогенов, не проявляет положительной степени окисления?
2. В какой степени окисления галогены могут быть:
а) только окислителями; б) только восстановителями; в) как окисли-
телями, так и восстановителями? У какого из
ет способность к самоокислению-самовосстановлению?
3. Каково значение стандартной энтальпии образования:
2(к)
2(ж)
?
;
а) Вr
б) I
4. Как изменяются неметаллические свойства с увеличением порядкового номера в ряду галогенов? Чем это объясняется?
5. Можно ли бромной водой окислить:
а) хлорид натрия;
б) иодид калия?
6. Каково уравнение реакции взаимодействия между хлорной и бромной водой (укажите окислитель и восстановитель)?
галогенов отсутству-
62
Богословский С.Ю., Титов Л.Г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9
Изучение свойств халькогенов
(2 часа)
1. Цель работы
На примере серы изучить важнейшие химические свойства
халькогенов. Получить навыки идентификации веществ по их характерным химическим реакциям.
2. Теоретическое введение
Электронная конфигурация внешнего уровня атомов халькогенов описывается формулой ns
– II, 0, + IV, + VI, наиболее характерны низшая и высшая степени
окисления. Сера образует химические соединения почти со всеми
элементами. В реакциях с водородом и металлами сера является окислителем, образуя соединения со степенью окисления – II. При взаимодействии с активными неметаллами сера играет роль восстановителя, окисляясь при этом до степени
Сероводород – бесцветный газ с неприятным запахом, ядовит.
Раствор сероводорода в воде (сероводородная вода) – проявляет свойства слабой двухосновной кислоты. Средние соли сероводородной
кислоты называются сульфидами; большинство из них нерастворимо
в воде, кроме сульфидов аммония, щелочных и щелочноземельных
металлов. Все кислые соли (гидросульфиды) хорошо растворимы в
воде.
С
растворы диоксида серы, или сернистого газа, обладают кислотными
свойствами, однако доказательств в пользу существования кислот
H
2SO3
фиты). Принято считать, что в растворе молекулы диоксида серы при-
кислородом сера образует диоксид и триоксид серы. Водные
не получено (хотя известны ее соли – сульфиты и гидросуль-
2np4
. Степени окисления серы равны
окисления + IV или + VI.
63
Лабораторный практикум
соединяют молекулы воды, т. е. гидратируются. Упрощенно состав
такого гидрата и характер его диссоциации можно представить следующим образом:
⋅ Н2O ↔ Н++ НSO
SO
2
2-
↔ 2Н+ + SO
3
2-
.
3
Диоксид серы и его производные, в которых сера находится в
промежуточной степени окисления, могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства (более характерны вторые).
Триоксид серы, энергично взаимодействуя с водой, образует
серную кислоту. Являясь сильной двухосновной кислотой, Н
2SO4
об-
разует средние и кислые соли. Большинство из них хорошо растворимо в воде (кроме сульфатов щелочноземельных металлов и свинца).
Концентрированная серная кислота проявляет сильные окислительные свойства, восстанавливаясь обычно до SO
сильными восстановителями – до S и даже Н
2
S.
, а в реакциях с
2
Заменив в молекуле серной кислоты один атом кислорода на
атом серы, мы получим тиосерную кислоту Н
знакомились в лабораторной работе 4. Тиосульфат-ион проявляет
восстановительные свойства: например, бром окисляет его до SO
иод, являющийся менее сильным окислителем, переводит тиосульфат-ион в тетратионат-ион S
2-
. Последний является кислотным ос-
4O6
, с которой Вы по-
2S2O3
2-
, а
4
татком тетратионовой кислоты, относящейся к семейству политионовых кислот H
, молекулы которых можно представить как два
2SnO6
фрагмента молекул серной кислоты, соединенных цепочкой атомов
серы:
НО–SO
–Х–SO2–ОН,
2
где Х = S
n-2
.
Если в роли такой цепочки выступает пероксидная группи-
ровка, состоящая из двух атомов кислорода, т. е. Х = O
молекула пероксодисерной кислоты H
носятся к числу сильных окислителей, способных, например, перевести ион Сr
3+
в дихромат-ион. При этом ион S2O
. Пероксодисульфаты от-
2S2O8
2-
восстанавливается до
8
, образуется
2
сульфат-иона.
64
Богословский С.Ю., Титов Л.Г.
3. Приборы и реактивы
В работе используют: пробирки, фарфоровый тигель, спиртовку, микроколбу, П-образную трубку с пробкой, cинюю лакмусовую бумагу. Реактивами служат: медь (cтружка), цинк (гранулы), железо (опилки), сульфит натрия, пероксодисульфат аммония, вода дистиллированная, растворы лакмуса нейтрального, сульфида натрия (0,5
н.), серной кислоты (2 н., 4 н. и плотностью 1,84 г/см
калия (0,5 н.), дихромата калия (0,5 н.), тиосульфата натрия (0,5 н.),
сульфата хрома (III) (0,5 н.), нитрата серебра (0,1 н.), бромная и иодная вода.
3
), перманганата
4. Порядок проведения работы.
Указания по технике безопасности
Опыт 1. Восстановительные свойства сероводорода
4.1. В две пробирки внесите следующие растворы: в первую – 2 капли
перманганата калия и 4...5 капель 2 н. серной кислоты, во вторую
-столько же раствора дихромата калия и той же кислоты.
4.2. В каждую из пробирок добавьте по каплям раствор сульфида на-
трия (ТЯГА!), до изменения окраски каждого из растворов и их
помутнения вследствие
Рассчитайте эквивалент восстановителя. Совпадает ли он с
эквивалентом сероводорода в реакциях полного обмена?
Опыт 2. Получение диоксида серы и его
4.1. Приготовьте две пробирки: одну с раствором нейтрального лакмуса, другую с дистиллированной водой.
4.2. Наполните микроколбу на одну треть ее объема кристаллами
сульфита натрия, добавьте 6...8 капель 4 н. раствора серной кислоты и быстро закройте пробкой с газоотводной трубкой, закрепив микроколбу в штативе (ТЯГА!).
выделения серы.
растворение в воде
65
Лабораторный практикум
4.3. Выделяющийся газ пропустите в пробирки с нейтральным лакму-
сом и дистиллированной водой в течение 2...3 минут. Если выделение газа идет недостаточно энергично, микроколбу осторожно
подогрейте в пламени спиртовки. Полученный раствор SO
в во-
2
де сохраните для опыта 3. На какие свойства водного раствора
SO
указывает окраска лакмуса?
2
Для трех обратимых реакций, протекающих при растворении
сернистого газа в воде, составьте выражения констант равновесия.
Как называются две последние константы?
Какого соотношения между их значениями следует ожидать? Приведите примеры реагентов, которые надо добавить к
данному раствору, чтобы в соответствии с принципом Ле-Шателье
сместить эти равновесия
: а) вправо; б) влево.
Опыт 3. Окислительно-восстановительные свойства
диоксида серы
4.1. В две пробирки, одна из которых содержит раствор сульфида
натрия (ТЯГА!), другая – иодную воду (по 3...5 капель), добавьте по
несколько капель полученного в опыте 2 водного раствора диоксида
серы. Наблюдайте помутнение в одном растворе и исчезновение окраски в другом.
Укажите, в какой области должны лежать значения рН всех
исходных растворов.
Составьте выражение для расчета энтальпии
первой реакции, исходя из энтальпий образования участников реакции.
Опыт 4. Взаимодействие серной кислоты с металлами
4.1. В три пробирки внесите по 5...8 капель 2 н. раствора серной ки-
слоты и по 2...3 кусочка металлов: в первую – Zn, во вторую – Fe,
в третью – Cu. Если реакции идут медленно, слегка подогрейте
пробирки на пламени спиртовки. В каком случае реакция не
идет? Почему?
Составьте электронные формулы атомов окислителей и вос-
становителей, принимавших участие в этих
реакциях.
66
Богословский С.Ю., Титов Л.Г.
4.2. В фарфоровый тигель поместите 1...2 кусочка медной стружки и
прилейте 5...10 капель концентрированной серной кислоты плотностью 1,84 г/см
3
(ТЯГА!). Тигель нагрейте на небольшом пла-
мени спиртовки. Влажную синюю лакмусовую бумажку поднесите к выделяющемуся газу. Отметьте изменение окраски лакмусовой бумажки. По запаху (осторожно!) определите, какой газ
выделяется. Содержимое тигля выпарьте, охладите и растворите,
прилив в тигель 8...10 капель дистиллированной воды. Отметьте
окраску раствора. Для какого иона характерна эта
окраска?
Определите молярность и нормальность использованного в
этом опыте раствора серной кислоты, если его процентная концентрация равна 98 %.
Опыт 5. Свойства тиосульфата натрия
4.1. Внесите в пробирку 5...6 капель раствора тиосульфата натрия и
3...4 капли 2 н. серной кислоты. Что выпадет в осадок в результа-
те реакции? По запаху определите, какой газ выделяется.
Составьте графическую формулу тиосерной кислоты и укажите наиболее и наименее полярную связь в ее молекуле.
4.2. В две пробирки внесите раздельно по 5...6 капель
бромной и иодной воды. В обе пробирки добавьте по несколько капель раствора
тиосульфата натрия до обесцвечивания растворов.
Составьте графическую формулу тетратионовой кислоты и
укажите, какие связи в этой молекуле относятся к π-связям.
Опыт 6. Окислительные свойства пероксодисульфата
аммония
4.1. В пробирку с растворами сульфата хрома (III) (3...4 капли) и 2 н.
серной кислоты (4...5 капель) добавьте 1...2 капли раствора нитрата серебра, играющего роль катализатора.
4.2. Раствор нагрейте на маленьком пламени спиртовки.
4.3. В горячий раствор внесите 2...3 кристаллика пероксодисульфата
аммония и снова нагрейте смесь до изменения окраски раствора.
67
Лабораторный практикум
Составьте графическую формулу пероксодисерной кислоты и
укажите степень окисления каждого атома кислорода.
Опыт 7. Контрольный
Получите у преподавателя сухую соль, растворите ее в дистиллированной воде, встряхивая пробирку. Установите любыми известными Вам реакциями, является ли данная соль сульфитом, сульфатом или тиосульфатом натрия.
5. Обработка результатов эксперимента
См. лабораторную работу 7.
6. Требования к отчету
См. лабораторную работу 7.
7. Контрольные вопросы
1. Укажите, в какой степени окисления сера может быть: а) только
восстановителем; б) только окислителем; в) и окислителем и восстановителем. Какой вид имеют электронные формулы серы в
соответствующих степенях окисления?
2. Какие вещества будут получаться при взаимодействии FeS:
а) с соляной кислотой;
б) с концентрированной азотной кислотой?
3. Напишите уравнения ступенчатой диссоциации
кислоты. В какую сторону будет смещаться равновесие при добавлении в раствор: а) соляной кислоты; б) нитрата свинца (II); в)
щелочи?
4. Составьте уравнения реакций гидролиза сульфидов алюминия и
натрия.
сероводородной
68
Богословский С.Ю., Титов Л.Г.
5. С какими из перечисленных веществ взаимодействует концентри-
рованная серная кислота (составьте соответствующие уравнения
реакций): а) СО
; б) НСl; в) ВаС12; г) Нg; д) Рt; е) НI; ж) NН3 ?
2
6. В пробирках находятся растворы сульфида, сульфита и сульфата
калия. Напишите уравнения реакций и укажите с помощью какого одного реактива можно определить в какой пробирке находится каждая из указанных солей?
69
Лабораторный практикум
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 10
Изучение свойств олова и свинца
(2 часа)
1. Цель работы
Изучить важнейшие свойства тяжелых цветных металлов олова,
свинца и их соединений.
2. Теоретическое введение
Олово и свинец входят в состав главной подгруппы IV группы
Периодической системы. Электронное строение внешнего уровня
атомов этих металлов описывается формулой ns
мой подгруппе склонность к проявлению высшей степени окисления,
равной +IV, сверху вниз убывает, поэтому соединения свинца (IV)
являются сильными окислителями, а для соединений олова (II) характерны восстановительные свойства.
Олово и свинец расположены в ряду напряжений непосредственно перед водородом. Реакция окисления их ионами водорода с образованием двухзарядных ионов идет
медленно, а в случае взаимодействия свинца с серной и соляной кислотами она осложняется вследствие малой растворимости РbSO
труднорастворим иодид свинца, что можно использовать для обнаружения в растворе ионов Рb
2+
и РbС12 (из галогенидов особенно
4
).
С кислотами, чьи анионы обладают окислительными свойствами,
взаимодействие олова и свинца идет более интенсивно. Горячая концентрированная серная кислота растворяет олово с образованием
Sn(SO
ва и свинца с разбавленной азотной кислотой приводит к образованию нитратов Sn
ляет олово до оловянной кислоты Н
, а свинец – с образованием Рb(НSO4)2. Взаимодействие оло-
4)2
2+
и Рb2+. Концентрированная азотная кислота окис-
SnО3, а свинец до Рb(NO3)2, при-
2
2np2
. В рассматривае-
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]