Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия. Лабораторный практикум
.pdf
91
Вопросы и задания
для подготовки к выполнению лабораторной работы № 19
«МАРГАНЕЦ»
1. Сравните электронное строение атомов марганца и хлора. На основе этого
объясните различие в их химических свойствах и наличие нескольких степеней окисления обоих элементов.
2. В каких кислотах растворяется марганец? Напишите уравнения соответ-
ствующих реакций.
3. Приведите формулы всех известных оксидов марганца и соответствующих
им гидроксидов. Как изменяются кислотно-основные свойства этих соединений при возрастании степени окисления марганца в них?
4. Напишите уравнения гидролиза: 1) хлорида марганца(II); 2) сульфата мар-
ганца(II).
5. Составьте уравнения реакций, в которых оксид марганца(IV) является: 1)
окислителем; 2) восстановителем.
6. Закончите уравнения окислительно-восстановительных реакций и укажите
функцию манганата калия в каждой из них:
1) K2MnO4 + Cl2 KMnO4 + …
2) K2MnO4 + KNO2 + H2SO4 KNO3 + …
3) K2MnO4 + H2O MnO2 + …
7. Как влияет рН среды на характер восстановления перманганат-иона в водном
растворе? Сравните значения стандартных электродных потенциалов восстановления перманганат-иона в кислой, нейтральной и щелочной средах.
8. Какие реакции протекают при действии на кристаллический перманганат
калия: 1) концентрированной хлороводородной кислоты; 2) концентрированной серной кислоты?
9. Закончите уравнения реакций и определите коэффициенты методом элек-
тронного баланса:
1) KMnO4 + H2O2 + H2SO4
2) K2MnO4 + K2S + H2SO4 S + …
3) MnSO4 + Br2 + NaOH Na2MnO4 + …
4) K2MnO4 + Na2SO3 + H2O MnO2 + …
Лабораторная работа № 19
«МАРГАНЕЦ»
Цель работы. Изучение свойств соединений марганца.
Техника безопасности. Проявляйте аккуратность при работе с раство-
рами перманганата калия, так как они разрушают ткани и оставляют пятна на
коже.
92
При нагревании пробирок с реагентами направляйте отверстия пробирок
в сторону от себя и стоящих рядом людей.
Опыт 1. Свойства соединений марганца(II)
Оборудование и реактивы. Пробирки. Растворы: сульфата марганца(II)
MnSO4 (С
= 0,5 моль/дм3); гидроксида натрия NaOH и хлороводородной кис-
экв
лоты HCl с молярной концентрацией эквивалентов 2 моль/дм3.
1.1. Получение и исследование свойств гидроксида
марганца(II)
Выполнение опыта. В три пробирки внесите по 3-4 капли раствора
сульфата марганца(II) и по 2-3 капли раствора гидроксида натрия. Отметьте
цвет образовавшегося осадка.
Первую пробирку поставьте в штатив и наблюдайте изменение цвета
осадка во времени. Во вторую пробирку с осадком гидроксида марганца(II) добавьте 4-5 капель раствора хлороводородной кислоты, а в третью - столько же
раствора гидроксида натрия.
В какой пробирке осадок растворился?
Оформление результатов опыта. 1. Составьте уравнения реакций: 1) по-
лучения гидроксида марганца(II); 2) окисления гидроксида марганца(II) кислородом воздуха в присутствии воды с образованием оксида марганца(IV); 3) взаимодействия гидроксида марганца(II) с хлороводородной кислотой.
2. Сделайте вывод о кислотно-основных свойствах гидроксида марганца(II).
1.2. Восстановительные свойства соединений марганца(II)
Оборудование и реактивы. Пробирки. Растворы: сульфата мар-
ганца(II) MnSO4 (С
= 0,5 моль/дм3); гидроксида натрия NaOH (С
экв
= 2
экв
моль/дм3). Бромная вода.
Выполнение опыта. В пробирку налейте 3-4 капли раствора сульфата
марганца(II) и 5-7 капель раствора гидроксида натрия. К полученному осадку
добавьте по каплям бромной воды до изменения цвета осадка.
Оформление результатов опыта. 1. Составьте уравнения окислительно-восстановительной реакции между гидроксидом марганца(II), молекулярным бромом и гидроксидом натрия с образованием оксида марганца(IV). Коэффициенты в уравнении определите методом электронного баланса.
93
2. Сделайте вывод об окислительно-восстановительных свойствах соеди-
нений марганца(II).
1.3. Малорастворимые соли марганца(II)
Оборудование и реактивы. Пробирки. Стеклянная палочка. Растворы:
сульфата марганца(II) MnSO4, карбоната натрия Na2CO3 и сульфида натрия
Nа2S с молярной концентрацией эквивалентов 0,5 моль/дм3; хлороводородной
кислоты HCl (2 моль/дм3).
Внимание! Опыт выполняйте в вытяжном шкафу при включенной вентиляции!
Выполнение опыта. В три пробирки налейте по 4-5 капель раствора
сульфата марганца(II) и добавьте равные количества растворов: в первую –
карбоната натрия, а во вторую и в третью – сульфида натрия. Отметьте цвет образовавшихся осадков. К содержимому первой и второй пробирок прилейте по
каплям раствор хлороводородной кислоты до растворения осадков, а содержимое третьей пробирки перемешивайте стеклянной палочкой до изменения
окраски осадка.
Продукты реакций, содержащие сульфиды и сероводород, слейте в емкости, расположенные в вытяжном шкафу, а пробирки промойте раствором
Na2CO3.
Оформление результатов опыта. 1. Напишите молекулярные и ионномолекулярные уравнения взаимодействия: 1) сульфата марганца(II) и карбоната
натрия; 2) сульфата марганца(II) и сульфида натрия; 3) карбоната марганца(II) и
хлороводородной кислоты; 4) сульфида марганца(II) и хлороводородной кислоты.
2. Составьте уравнения окисления кислородом воздуха сульфида марган-
ца(II) с образованием оксида марганца(IV) и сероводорода.
3. Сделайте вывод о свойствах малорастворимых солей марганца(II).
Опыт 2. Свойства оксида марганца(IV)
2.1. Окислительные свойства оксида марганца(IV)
Оборудование и реактивы. Пробирки. Микрошпатель. Спиртовка. Дер-
жатель для пробирок. Оксид марганца(IV) MnO2 (порошок). Концентрированная хлороводородная кислота HCl. Иодкрахмальная бумага.
Внимание! Опыт выполняйте в вытяжном шкафу при включенной вентиляции!
Выполнение опыта. В пробирку поместите 1 микрошпатель оксида мар-
ганца(IV) и добавьте 3-4 капли концентрированной хлороводородной кислоты.
Слегка подогрейте содержимое пробирки на пламени спиртовки и с помощью
иодкрахмальной бумаги убедитесь в выделении из пробирки хлора.
94
Продукты реакции слейте в емкости, расположенные в вытяжном
шкафу, а пробирку промойте раствором Na2CO3.
Оформление результатов опыта (см. опыт 2.2).
2.2. Восстановительные свойства оксида марганца(IV)
(демонстрационный опыт)
Оборудование и реактивы. Пробирки. Электроплитка. Асбестированная
сетка. Тигель. Тигельные щипцы. Пинцет. Пипетка. Стеклянная палочка. Гидроксид натрия NaOH (гранулы). Нитрат калия KNO3 (кристаллический). Оксид
марганца(IV) MnO2 (порошок).
Выполнение опыта. В фарфоровый тигель пинцетом положите гранулу
гидроксида натрия и 1-2 микрошпателя нитрата калия. Тигель поставьте на
электроплитку и нагрейте до расплавления смеси. На кончике микрошпателя
добавьте в расплав порошкообразный оксид марганца(IV) и продолжайте
нагревание до загустения массы. Охладите тигель со смесью, добавьте до половины тигля дистиллированную воду и стеклянной палочкой размешайте. Определите окраску раствора.
Полученный раствор манганата натрия переместите пипеткой в 2 пробирки (по 5-7 капель в каждую) и оставьте для следующих опытов 3.1, 3.2.
Оформление результатов опыта. 1. Составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций: 1) между оксидом марганца(IV) и концентри-
рованной хлороводородной кислотой с образованием молекулярного хлора; 2)
оксидом марганца(IV), нитратом калия и гидроксидом натрия с образованием
манганата натрия и нитрита калия.
2. Сделайте вывод об окислительно-восстановительных свойствах оксида
марганца(IV).
Опыт 3. Свойства соединений марганца(VI)
3.1. Восстановительные свойства манганата натрия
Оборудование и реактивы. Пробирки. Раствор манганата натрия
Na2MnO4, полученный в опыте 2.2. Хлорная вода.
Выполнение опыта. В первую пробирку с 5-7 каплями раствора манга-
ната натрия, полученного в опыте 2.2, добавляйте по каплям хлорную воду до
изменения окраски раствора. По цвету определите образовавшееся соединение.
Оформление результатов опыта (см. опыт 3.2).
95
3.2. Окислительные свойства манганата натрия
Оборудование и реактивы. Пробирки. Раствор манганата натрия
Na2MnO4, полученный в опыте 2.2. Сульфит натрия Na2SO3 (кристаллический).
Выполнение опыта. Во вторую пробирку с 5-7 каплями раствора манга-
ната натрия, полученного в опыте 2.2, добавьте 1-2 микрошпателя сульфита
натрия. Перемешайте содержимое пробирки и отметьте происходящие изменения.
Оформление результатов опыта. 1. Составьте уравнения окислитель-
но-восстановительных реакций, протекающих в водном растворе: 1) между
манганатом натрия и молекулярным хлором, учитывая, что при этом образуется
хлорид натрия; 2) манганатом натрия, сульфитом натрия и водой, учитывая, что
образуется оксид марганца(IV). Коэффициенты в уравнениях определите методом электронного баланса.
2. Сделайте вывод об окислительно-восстановительных свойствах ман-
ганатов.
Опыт 4. Разложение перманганата калия
Оборудование и реактивы. Сухая цилиндрическая пробирка. Мик-
рошпатель. Спиртовка. Держатель для пробирок. Металлический штатив. Лучина. Перманганат калия KMnO4 (кристаллический).
Выполнение опыта. В сухую цилиндрическую пробирку положите 3-4
кристаллика перманганата калия, укрепите ее горизонтально в штативе и нагревайте на пламени спиртовки. Выделение кислорода и полноту разложения перманганата калия установите с помощью тлеющей лучины.
После полного разложения перманганата калия охладите пробирку и к ее
содержимому добавьте 8-10 капель воды. По окраскам образовавшегося раствора и осадка определите соединения.
Оформление результатов опыта. 1. Составьте уравнение термического
разложения перманганата калия с образованием манганата калия, оксида марганца(IV) и кислорода. Определите тип данной окислительновосстановительной реакции.
2. Сделайте вывод о свойствах перманганата калия.
Опыт 5. Окислительные свойства соединений марганца(VII)
Оборудование и реактивы. Пробирки. Растворы: перманганата калия
KMnO4 и иодида калия KI с молярными концентрациями эквивалентов 0,1
моль/дм3; серной кислоты H2SO4 (С
= 2 моль/дм3); крахмала ( = 1 %).
экв
96
5.1. Окисление иодида калия
Выполнение опыта. В пробирку внесите 3-4 капли раствора перманга-
ната калия, 2-3 капли раствора серной кислоты и по каплям добавляйте раствор
иодида калия до изменения окраски. Для подтверждения выделения молекулярного иода в пробирку с 8-10 каплями раствора крахмала добавьте каплю полученного раствора.
Оформление результатов опыта. 1. Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции между иодидом калия, перманганатом калия и
серной кислотой с образованием молекулярного иода и сульфата марганца(II).
Коэффициенты в уравнениях расставьте методом электронного баланса.
2. Сделайте вывод об окислительных свойствах перманганатов.
5.2. Влияние реакции среды на окислительные свойства перманганата
калия
Оборудование и реактивы. Пробирки. Микрошпатель. Раствор перман-
ганата калия KMnO4 (С
= 0,1 моль/дм3), серной кислоты H2SO4 (С
экв
= 2
экв
моль/дм3), гидроксида калия КОН (концентрированный). Сульфит натрия
Na2SO3 (кристаллический).
Выполнение опыта. В три пробирки налейте по 3-4 капли раствора перманганата калия и добавьте в первую пробирку 2-3 капли раствора серной кислоты, во вторую - столько же воды, в третью - 3-4 капли концентрированного
раствора гидроксида калия. Во все три пробирки внесите по одному микрошпателю кристаллического сульфита натрия до исчезновения фиолетовомалинового окрашивания. По окраскам полученных растворов и осадка определите соединения марганца.
Оформление результатов опыта. 1. Напишите уравнения окислительновосстановительных реакций между: 1) сульфитом натрия, перманганатом калия
и серной кислотой; 2) сульфитом натрия, перманганатом калия и водой; 3) сульфитом натрия, перманганатом калия и гидроксидом калия. Коэффициенты определите ионно-электронным методом.
2. Сделайте вывод о характере продуктов восстановления перманганата
калия в зависимости от реакции среды.
3. Используя значения стандартных окислительно-восстановительных по-
тенциалов, обоснуйте, в какой среде окислительные свойства перманганата калия проявляются более сильно.
97
Вопросы и задания для подготовки к выполнению
лабораторной работы № 20 «МЕДЬ, ЦИНК»
1. Напишите уравнения реакций взаимодействия меди и цинка: а) с разбавленными растворами хлороводородной, серной, азотной кислоты; б) с концентрированными растворами этих же кислот; в) с раствором щелочи.
2. Гидроксид меди(II) растворим в разбавленных растворах кислот и в растворе аммиака. Однотипны ли протекающие при этом реакции? Напишите в молекулярном и ионно-молекулярном виде соответствующие уравнения реакций.
3. Какое основание Сu(ОН)2 или [Cu(NH3)4](OH)2 более сильное? Почему?
4. Пользуясь таблицей стандартных электродных потенциалов, установите,
можно ли Fe2+-ионами восстановить ионы Сu2+ до металла?
5. На основании значений стандартных окислительно-восстановительных потенциалов решите, в какой среде цинк является более сильным восстановителем.
6. Какая из солей ZnCl2 или [Zn(NH3)4]Cl2 в растворах с одинаковой молярной
концентрацией более гидролизована? Ответ мотивируйте.
7. Назовите следующие комплексные соединения:
а) K2[Zn(OH)4], б) [Cd(NH3)4](OH)2, в) K2[HgI4]. К катионному или анионному
типу относится каждое из них?
8. Закончите уравнения реакций. Расставьте коэффициенты:
а) CuSO4 + KI = CuI + I2 + …
б) Au + HNO3 + HC1 = H[AuCl4] + …
в) Zn + NH3 + H2O= H2 + …
г) KI + Hg2(NO3)2 = Hg + …
Лабораторная работа № 20
«МЕДЬ, ЦИНК»
Цель работы. Экспериментальное изучение химических свойств меди, цинка
и их соединений.
Техника безопасности. Помните, что растворимые соединения меди и цинка
токсичны. Избегайте попадания капель растворов на кожу и одежду. Проявляйте осторожность при работе с концентрированными растворами кислот.
Оборудование и реактивы. Пробирки. Пинцет. Спиртовка. Микрошпатель.
Держатель для пробирок. Наждачная бумага. Фильтровальная бумага. Железо
Fe (пластинка), медь Cu (проволока или стружка). Цинк Zn (гранулы и порошок). Растворы: сульфата меди(II) CuSO4, дихромата калия K2Cr2O7, нитрата
свинца (II) Pb(NO3)2 с молярными концентрациями эквивалентов 0,5 моль/дм3;
хлороводородной HCl, серной H2SO4, азотной HNO3 кислот и гидроксида
натрия NaOH с молярными концентрациями эквивалентов 2 моль/дм3. Концентрированные растворы HCl, H2SO4, HNO3. Дистиллированная вода.
98
Опыт 1. Свойства меди и цинка
1.1. Получение меди восстановлением из раствора ее соли
Выполнение опыта. Железную пластинку зачистите наждачной бумагой,
промойте дистиллированной водой. Опустите пластинку в раствор сульфата меди(II). Через 30 минут выньте пластинку. Что наблюдаете?
Оформление результатов опыта. Напишите уравнение протекающей
окислительно-восстановительной реакции. Укажите окислитель и восстановитель. Приведите значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов полуреакций.
1.2. Взаимодействие меди с разбавленными кислотами
Внимание! Опыт выполняйте в вытяжном шкафу при включенной вентиляции.
Выполнение опыта. В три пробирки раздельно внесите по 8-10 капель раз-
бавленных растворов кислот: в первую – хлороводородной, во вторую – серной, в третью – азотной. Во все пробирки опустите по кусочку меди. Осторожно нагрейте пробирки на пламени спиртовки (не до кипения!). Отметьте происходящие изменения.
Оформление результатов опыта. (См. опыт 1.3).
1.3. Взаимодействие меди с концентрированными кислотами
Внимание! Опыт выполняйте в вытяжном шкафу при включенной вентиляции.
Выполнение опыта. Проделайте опыт, аналогичный опыту 1.2, заменив раз-
бавленные растворы кислот концентрированными: хлороводородной, серной и
азотной, сначала при комнатной температуре, а затем при нагревании на пламени спиртовки. Наблюдайте выделение бурых паров оксида азота(IV) в пробирке
с азотной кислотой. В какой пробирке реакция не происходит?
Оформление результатов опыта. 1. Напишите уравнения протекающих ре-
акций меди с кислотами, учитывая, что разбавленная азотная кислота восстанавливается до оксида азота(II), концентрированная азотная кислота – до оксида азота(IV), а концентрированная серная кислота – до оксида серы(IV).
2. Сделайте вывод об отношении меди к кислотам.
1.4. Взаимодействие цинка с дихроматом калия в кислой среде
Выполнение опыта. Налейте в пробирку 1 см3 раствора дихромата калия, добавьте 3-4 капли разбавленного раствора серной кислоты и поместите в пробирку
гранулу металлического цинка. Оставьте пробирку на некоторое время. Как изменился цвет раствора при понижении степени окисления хрома с +6 до +3?
Оформление результатов опыта. Составьте уравнение происходящей
окислительно-восстановительной реакции. Приведите значения стандартных
окислительно-восстановительных потенциалов соответствующих полуреакций.
1.5. Взаимодействие цинка с разбавленными кислотами
99
Внимание! Опыт выполняйте в вытяжном шкафу при включенной вентиляции.
Выполнение опыта. В три пробирки поместите по микрошпателю цинковой
пыли. В каждую из пробирок добавьте раздельно по 5-6 капель разбавленных
растворов кислот: хлороводородной, серной, азотной. Если необходимо осторожно нагрейте пробирки на пламени спиртовки (не до кипения). Наблюдайте
растворение цинка.
Оформление результатов опыта. (См. опыт 1.6).
1.6. Взаимодействие цинка с концентрированными кислотами
Внимание! Опыт выполняйте в вытяжном шкафу при включенной вентиляции.
Выполнение опыта. В три пробирки поместите по микрошпателю цинковой
пыли. В каждую из пробирок добавьте раздельно по 5-6 капель концентрированных растворов кислот: хлороводородной, серной, азотной. Наблюдайте растворение цинка. Пробирку с концентрированной серной кислотой прикройте
фильтровальной бумагой, смоченной раствором нитрата свинца(II) (проба на
сульфид-ион S2–). Отметьте свои наблюдения.
Оформление результатов опыта. Напишите уравнения протекающих
окислительно-восстановительных реакций, учитывая, что при взаимодействии
цинка с разбавленной азотной кислотой продуктом восстановления кислоты
является, преимущественно, оксид азота(I) N2O.
1.7. Взаимодействие цинка с раствором щелочи
Выполнение опыта. В пробирку поместите 1 микрошпатель порошка цинка
и добавьте 10 капель раствора гидроксида натрия. Слегка подогрейте содержимое пробирки, наблюдайте выделение газа.
Оформление результатов опыта. Составьте уравнение взаимодействия
цинка с гидроксидом натрия и водой, учитывая, что в избытке щелочи образуется ион [Zn(OH)4]2–.
Опыт 2. Свойства соединений меди и цинка
Оборудование и реактивы. Пробирки. Спиртовка. Держатель для пробирок.
Растворы: сульфата меди(II) CuSO4, сульфата цинка ZnSO4, сульфида натрия
Na2S, карбоната натрия Na2CO3 с молярными концентрациями эквивалентов 0,5
моль/дм3; хлороводородной HCl, серной H2SO4, гидроксида натрия NaOH, аммиака NH3 . H2O с молярными концентрациями эквивалентов 2 моль/дм3. Концентрированный раствор NaOH. Индикатор – лакмус (нейтральный раствор).
2.1. Получение гидроксида меди(II) и его разложение
при нагревании
Выполнение опыта. В две пробирки внесите по 8-10 капель раствора суль-
фата меди(II) и по каплям добавьте в них разбавленный раствор гидроксида
натрия до выпадения осадка гидроксида меди(II). Отметьте цвет осадка. Осторожно нагрейте пробирки с полученными осадками до кипения.
Как изменяется цвет осадка при превращении гидроксида меди(II) в оксид
меди(II)? Содержимое пробирок оставьте для опыта 2.2.
100
Оформление результатов опыта. Напишите уравнения реакций образова-
ния гидроксида меди(II) и его разложения при нагревании.
2.2. Свойства оксида меди(II)
Выполнение опыта. В одну из пробирок с оксидом меди(II) (из опыта 2.1)
прибавьте 10 капель разбавленного раствора хлороводородной кислоты, в другую - 10 капель разбавленного раствора гидроксида натрия. В каком случае
происходит растворение оксида меди(II)?
Оформление результатов опыта. (См. опыт 2.3).
2.3. Отношение гидроксида меди(II) к кислотам
Выполнение опыта. Получите в пробирке гидроксид меди(II), как указа-
но в опыте 2.1. К полученному осадку прибавьте 5-6 капель разбавленного
раствора серной кислоты. Наблюдайте растворение осадка гидроксида меди(II).
Оформление результатов опыта. Напишите в молекулярной и ионномолекулярной форме уравнения протекающих реакций. Сделайте вывод о кислотно-основных свойствах оксида меди(II) и гидроксида меди(II).
2.4. Гидроксид цинка
Выполнение опыта. Налейте в две пробирки по 5 капель раствора сульфата
цинка. В каждую пробирку добавляйте по каплям разбавленный раствор гидроксида натрия до появления белого студенистого осадка гидроксида цинка.
Испытайте отношение полученного гидроксида к кислотам и щелочам, для
чего в первую пробирку по каплям добавьте разбавленный раствор серной
кислоты до растворения осадка, а во вторую по каплям – концентрированный
раствор гидроксида натрия (также до растворения осадка).
Оформление результатов опыта. Напишите уравнения протекающих ре-
акций в молекулярном и ионно-молекулярном виде. Сделайте вывод о кислотно-основных свойствах гидроксида цинка.
2.5. Сульфид цинка
Внимание! Опыт выполняйте в вытяжном шкафу при включенной вентиляции.
добавьте 2-3 капли раствора сульфида натрия. Отметьте цвет образовавшегося
осадка. Проверьте, растворяется ли осадок сульфида цинка в разбавленной хлороводородной кислоте.
Продукты реакции слейте в специальную емкость в вытяжном шкафу!
Оформление результатов опыта. Напишите уравнение реакции в моле-
кулярном и ионно-молекулярном виде.
2.6. Обратимый гидролиз
Выполнение опыта. В пробирку с 5-6 каплями раствора сульфата цинка до-
бавьте 2-3 капли индикатора лакмуса и слегка подогрейте пробирку. В другую
пробирку налейте 5-6 капель раствора лакмуса и сравните цвет содержимого
этой пробирки с окраской полученного раствора в первой пробирке. На какую
реакцию среды указывает окраска лакмуса в растворе сульфата цинка?
Оформление результатов опыта. Напишите в молекулярном и ионно-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]