МЕТОДИЧКА2

гичный опыт с хлоридами стронция и бария. Какую окраску придают пламени соли кальция, стронция и бария?

Вопросы для самоподготовки

1.Общая характеристика подгруппы IIA.

2.Подгруппа кальция. Природные соединения, получение металлов подгруппы.

3.Физические и химические свойства щелочноземельных металлов.

4.Соединения кальция и его аналогов.

5.Жесткость воды и методы ее устранения.

Лабораторная работа № 17

Алюминий и его аналоги

1. Взаимодействие алюминия с кислотами а) В пробирку поместить гранулу алюминия и подействовать

на неё 2 н. раствором соляной кислоты на холоду и при нагревании. Наблюдать реакцию, а затем слить раствор декантацией и прибавить концентрированную хлороводородную кислоту. Нагреть пробирку. Написать уравнения реакций.

б) Повторить предыдущий опыт с азотной и серной кислотами на холоду и при нагревании. Написать уравнения реакций, учитывая, что алюминий может восстанавливать горячую серную кислоту до SO2, S и H2S.

2. Взаимодействие алюминия со щелочами

К2-3 гранулам алюминия добавить 3-4 мл 30 %-ного раствора гидроксида натрия и нагреть. Доказать, что выделяющийся газ - водород. Написать уравнение реакции.

3. Получение и свойства гидроксида алюминия

Краствору сульфата алюминия добавить по каплям раствор NaOH до образования белого аморфного осадка гидроксида алюминия. Осадок разделить на две пробирки. В первую прилить соляной кислоту, во вторую - избыток раствора гидроксида натрия до растворения осадка. К полученному раствору гексагидроксоалюмината натрия прилить раствор хлорида аммония и нагреть. Наблюдать образование осадка и выделение аммиака.

41

Объяснить наблюдаемые явления. Написать уравнения протекающих реакций.

4. Адсорбционные свойства гидроксида алюминия Получить гидроксид алюминия, отфильтровать осадок и

промыть на фильтре водой. Пропустить через фильтр с осадком раствор какого-нибудь органического красителя, например, метилового фиолетового (чернила). Как изменится окраска раствора после фильтрования?

5. Гидролиз солей алюминия

а) Определить pH раствора сульфата алюминия с помощью универсального индикатора. Написать уравнение реакции гидролиза. Сделать вывод о силе гидроксида алюминия как основания.

б) К раствору сульфата алюминия добавить раствор сульфида натрия. Доказать, что образующийся осадок представляет собой гидроксид алюминия. Для этого осадок отфильтровать, промыть на фильтре горячей водой и испытать его отношение к действию кислот и щелочей. Написать уравнения реакций.

в) К раствору сульфата алюминия прибавить раствор ацетата натрия. Убедиться, что на холоду осадок не образуется. Прокипятить раствор, наблюдать выпадение осадка гидроксоацетата алюминия Al(OH)2(CH3COO). Написать уравнения реакций.

6. Получение алюмокалиевых квасцов Взвесить 7,0 г сульфата алюминия и 1,84 г сульфата калия,

поместить в стакан, добавить 15 мл воды и нагреть до растворения солей. В случае необходимости горячий раствор профильтровать. Охладить раствор водой со льдом, выпавшие кристаллы отфильтровать на воронке Бюхнера, высушить на воздухе и рассчитать выход реакции. Несколько полученных кристаллов двойной соли рассмотреть под микроскопом и зарисовать.

7. Малорастворимые соли таллия

К небольшому количеству растворов KI и K2CrO4 в отдельных пробирках добавить несколько капель раствора нитрата таллия(I). Каков цвет образующихся осадков? Написать уравнения реакций.

42

8. Окрашивание пламени солями таллия

В фарфоровой чашечке к нескольким кристаллам TlNO3 добавить 2-3 капли спирта и поджечь. В какой цвет окрашивается пламя?

Вопросы для самоподготовки

1.Общая характеристика элементов подгруппы IIIА.

2.Алюминий: природные соединения, методы получения и применение алюминия.

3.Физические и химические свойства алюминия.

4.Оксид, гидроксид, соли и координационные соединения алюминия.

5.Соединения алюминия с серой, азотом, углеродом, водородом.

6.Соединения элементов подгруппы галлия в степени окисления +3.

7.Соединения таллия(I).

Лабораторная работа № 18

Олово, свинец и их соединения

1. Получение олова

В пробирку с раствором хлорида олова(II) опустить кусочек цинка. Наблюдать восстановление олова цинком, написать уравнение реакции.

2. Взаимодействие олова с кислотами а) На кусочки олова подействовать разбавленной и концен-

трированной HCl на холоду и при нагревании.

б) Повторить предыдущий опыт с разбавленной и концентрированной серной кислотой.

в) Опустить кусочек олова в сильно разбавленную азотную кислоту на 15-20 мин. Затем доказать присутствие в растворе ионов аммония с помощью реактива Несслера. Подействовать на олово концентрированной азотной кислотой на холоду и при нагревании. Полученную β-оловянную кислоту промыть декантацией и сохранить для работы 7б. Написать уравнения реакций

43

взаимодействия олова с соляной, серной и азотной кислотами (при всех возможных условиях).

3. Взаимодействие олова со щелочами

В пробирку с 3-4 мл 30 %-ного раствора NaOH опустить кусочек олова, нагреть и кипятить несколько минут. Наблюдать растворение олова и выделение водорода. Написать уравнение реакции.

4. Получение и свойства гидроксида олова(II)

К 1-2 мл раствора хлорида олова(II) добавить по каплям раствор NaOH до образования осадка. Содержимое пробирки разделить на две части, к одной прибавить избыток соляной кислоты, к другой - концентрированный раствор гидроксида натрия. Сделать вывод о кислотно-основных свойствах гидроксида олова(II). Написать уравнения реакций.

5. Восстановительные свойства соединений олова(II)

а) К раствору хлорида железа(III) прилить раствор хлорида олова(II). Доказать, что ионы железа(III) при этом восстанавливаются до ионов железа(II).

б) Действием на SnCl2 концентрированного раствора NaOH получить тетрагидроксостаннат(II) натрия. Полученный раствор разделить на две части; к одной добавить бромную воду, к другой - раствор нитрата висмута. Наблюдать обесцвечивание брома в первой пробирке и образование чёрного осадка металлического висмута во второй. Написать уравнения реакций.

6. Получение сульфида олова(II)

На раствор хлорида олова(II) подействовать раствором сульфида натрия. Написать уравнение реакции.

7. Получение и свойства оловянных кислот а) Получить α-оловянную кислоту действием щелочи на

раствор хлорида олова(IV). Испытать отношение полученного соединения к концентрированным растворам соляной кислоты и гидроксида натрия. Написать уравнения реакций.

б) Осадок β-оловянной кислоты, полученный в работе 2в, разделить на две части и испытать его отношение к растворам кислот и щелочей. Сделать вывод об отличии α- и β-оловянных кислот.

44

8. Взаимодействие свинца с кислотами В отдельных пробирках подействовать на кусочки свинца

соляной, азотной и серной кислотой (разбавленной и концентрированной) на холоду и при нагревании. При проведении реакции с концентрированной азотной кислотой обратить внимание на появление белого осадка, плохо растворимого в концентрированной азотной кислоте, но легко растворимого в воде. Что это за соединение? Написать уравнения реакций.

9. Получение и свойства гидроксида свинца(II)

Получить гидроксид свинца(II) действием на раствор нитрата свинца раствора щелочи и исследовать растворимость полученного осадка в азотной кислоте и избытке щелочи. Написать уравнения реакций.

10. Малорастворимые соли свинца(II)

а) В отдельных пробирках подействовать на раствор нитрата свинца растворами фторида, хлорида, бромида и иодида натрия. Каков цвет образующихся осадков? С осадка иодида свинца(II) слить раствор, добавить дистиллированной воды и нагреть до кипения. Часть раствора перелить в горячую пробирку и медленно охладить. Наблюдать выпадение красивых золотистых кристаллов PbI2.

б) К раствору нитрата свинца добавить разбавленной серной кислоты. Наблюдать осаждение сульфата свинца(II). Написать уравнение реакции.

в) К раствору ацетата свинца добавить немного оксида свинца(II) и прокипятить смесь в течение нескольких минут. При составлении уравнения реакции учесть, что на этой стадии образуется основной ацетат свинца Pb(OH)(CH3COO). Полученный раствор гидроксоацетата свинца слить с осадка, охладить и пропустить через него ток CO2 из аппарата Киппа. Наблюдать образование основного карбоната свинца (свинцовые белила) по уравнению:

6Pb(OH)(CH3COO) + 2CO2 = Pb3(OH)2(CO3)2 + 3Pb(CH3COO)2 + 2H2O

На осадок основного карбоната свинца подействовать сероводородной водой или раствором сульфида натрия. Наблюдать

45

почернение осадка вследствие образования сульфида свинца. Часть осадка обработать раствором пероксида водорода. Объяснить постепенное изменение цвета осадка. Написать уравнения реакций.

11. Получение оксида свинца(IV)

К раствору ацетата свинца добавить хлорную известь. Смесь нагреть. Наблюдать образование осадка. Написать уравнение реакции.

12. Окислительные свойства оксида свинца(IV)

а) Небольшое количество оксида свинца(IV) прокипятить в пробирке с избытком концентрированной соляной кислоты. Наблюдать выделение хлора. Написать уравнение реакции.

б) В пробирку насыпать небольшое количество оксида свинца(IV). Добавить 1-2 мл азотной кислоты (1:3) и нагреть до кипения. Прибавить 1каплю (не больше) разбавленного раствора сульфата марганца, прокипятить смесь и дать раствору отстояться. Наблюдать появление красно-фиолетовой окраски (ион MnO4-). Написать уравнение реакции.

Вопросы для самоподготовки

1.Общая характеристика подгруппы германия.

2.Элементы подгруппы германия в природе. Получение и применение германия, олова, свинца.

3.Физические и химические свойства элементов подгруппы германия.

4.Соединения германия в степени окисления +2 и +4.

5.Соединения олова в степени окисления +2.

6.Соединения олова в степени окисления +4.

7.Соединения свинца в степени окисления +2.

8.Соединения свинца в степени окисления +4.

46

Тема: ХИМИЯ d-МЕТАЛЛОВ

Лабораторная работа № 19

Соединения ванадия

1. Получение и свойства оксида ванадия(V)

а) Нагреть в фарфоровой лодочке около 0,5 г метаванадата аммония NH4VO3. Наблюдать разложение соли с образованием V2O5, цвет которого может меняться от оранжевого до красного.

б) Несколько крупинок оксида ванадия(V) растворить в дистиллированной воде, определить рН полученного раствора. Жёлтый цвет раствора обусловлен тем, что бесцветные ионы VO3− легко полимеризуются в триметаванадат-ионы V3O93−, имеющие жёлтый цвет. Нагреть полученный раствор, объяснить наблюдаемые при этом явления. Написать уравнения протекающих реакций.

в) Испытать отношение V2O5 к разбавленному раствору NaOH и к концентрированной серной кислоте. Пробирку с серной кислотой слегка подогреть. Объяснить наблюдаемые явления и написать уравнения реакций.

2. Превращение триметаванадат-иона в гексаванадат К раствору метаванадата аммония добавить по каплям раз-

бавленную серную кислоту. Наблюдать изменение окраски раствора от желтой до оранжевой в результате протекания реакций:

3VO33− = V3O93−; 2V3O93− + 2Н+ = V6O174− + H2O

3. Восстановление соединений ванадия(V)

К 1-2 мл раствора метаванадата аммония добавить 1-2 мл 20 %-ного раствора HCl и 4-5 гранул цинка. Наблюдать восстановление иона VO3− атомарным водородом, сопровождающееся изменением окраски раствора. Сначала раствор приобретает синий цвет (ионы VO2+), затем зеленый (ионы V3+) и, наконец, фиолетовый (ионы V2+). Написать уравнения протекающих реакций. Раствор VCl2 сохранить для работы 4.

4. Получение и свойства гидроксида ванадия(II)

К раствору VCl2, полученному в работе 3, прибавить раствор NaOH. Образовавшийся осадок разделить на две части и испы-

47

тать его отношение к кислоте и избытку щелочи. Написать уравнения реакций.

5. Получение сульфата ванадия(III)

Краствору ванадата аммония, подкисленному серной кислотой, прилить раствор иодида калия. Доказать, что реакция сопровождается выделением йода. Для перевода йода в бесцветное соединение к смеси добавить раствор тиосульфата натрия. Какую окраску имеет гидратированный катион ванадия(III)? Написать уравнения реакций.

6. Получение тиованадата натрия

Краствору ванадата аммония добавить по каплям раствор сульфида натрия до появления красно-коричневой окраски, обусловленной образованием растворимой тиосоли Na3VS4. Написать уравнение реакции.

7. Получение пероксидных соединений ванадия(V)

а) В пробирку добавить 5-6 капель раствора метаванадата аммония и прилить 1-2 мл 30 %-ного раствора NaOH. Затем медленно по каплям добавить 30 %-ный раствор пероксида водорода. Наблюдать изменение окраски раствора, связанное с об-

разованием ионов [V(O2)4]3− сине-фиолетового цвета.

б) Налить в пробирку 1-2 мл раствора метаванадата аммония и добавить по каплям 30 %-ный раствор пероксида водорода. Изменение цвета раствора до ярко-желтого связано с образованием анионов [VO2(O2)2]3−. Написать уравнения реакций.

Вопросы для самоподготовки

1.Общая характеристика элементов подгруппы VB.

2.Элементы подгруппы ванадия в природе. Получение и применение ванадия, ниобия и тантала.

3.Физические и химические свойства элементов подгруппы ванадия.

4.Соединения ванадия со степенями окисления +2, +3, +4.

5.Оксиды и оксокислоты ванадия, ниобия, тантала в степени окисления +5.

6.Галогениды и оксогалогениды элементов подгруппы ванадия в степени окисления +5.

48

Лабораторная работа № 20

Элементы подгруппы VI B

1. Получение хлорида хрома(II)

В пробирку налить 2-3 мл раствора CrCl3 добавить 1-2 мл 20 %-ного раствора соляной кислоты и бросить 4-5 гранул цинка. Для предотвращения доступа кислорода в пробирку налить тонкий слой бензина и закрыть пробкой с газоотводной трубкой и клапаном Бунзена. Наблюдать медленное изменение цвета раствора до сине-голубого. Полученный раствор CrCl2 сохранить для работы 2.

2. Получение соединений хрома(II)

а) К свежеприготовленному раствору ацетата натрия прибавить раствор CrCl2, полученный в работе 1. Наблюдать образование ацетатного комплекса хрома(II) [Cr2(CH3COO)4(H2O)2] красного цвета, который выпадает в осадок или образует коллоидный раствор.

б) Прокипятить в пробирке 2-3 мл дистиллированной воды для удаления растворённого в ней кислорода. После охлаждения растворить в подготовленной воде несколько гранул гидроксида натрия. К раствору NaOH прилить раствор хлорида хрома(II), полученный в работе 1. Наблюдать образование жёлтокоричневого осадка гидроксида хрома(II), быстро темнеющего в результате окисления. Написать уравнения реакций.

3. Получение и свойства оксида хрома(III)

Насыпать в пробирку несколько крупинок измельчённого дихромата аммония и нагреть до начала реакции, затем нагревание прекратить. Наблюдать бурное разложение соли. Собрать образовавшийся оксид хрома(III) и испытать его отношение к воде и разбавленной серной кислоте.

4. Получение и свойства гидроксида хрома(III)

Налить в пробирку 1-2 мл раствора хлорида хрома(III) и прибавить по каплям раствор NaOH до образования серозелёного осадка гидроксида хрома(III). Полученный осадок разделить на две части; к одной части прибавить разбавленный раствор серной кислоты, к другой - избыток раствора NaOH до полного растворения осадка. Полученный во второй пробирке

49

раствор сохранить для работы 5а.

5. Свойства соединений хрома(III)

а) К 1-2 мл раствора Na3[Cr(OH)6], полученного в работе 4, прилить 1-2 мл бромной воды. Нагреть раствор, наблюдать изменение цвета из зелёного в жёлтый в результате образования ионов CrO42−. Написать уравнение реакции.

б) К раствору CrCl3 прилить раствор сульфида натрия. Полученный осадок отфильтровать, промыть на фильтре дистиллированной водой и доказать, что он не является сульфидом хрома, а представляет собой Cr(OH)3.

6. Обратимый переход хромат-аниона в дихромат-анион

а) К раствору K2CrO4 прилить разбавленный раствор серной кислоты. Наблюдать изменение окраски.

б) К раствору K2Cr2O7 прилить раствор щелочи. Наблюдать изменение цвета раствора. Какие равновесия имеют место в растворах хромата и дихромата?

7. Качественные реакции на хромат- и дихромат-ионы а) Налить в две пробирки по 1-2 мл растворов хромата и ди-

хромата калия и прибавить в каждую по 2-3 капли раствора нитрата серебра. Наблюдать образование красно-бурых осадков хромата и дихромата серебра. Написать уравнения реакций.

б) Подействовать на растворы хромата и дихромата калия раствором хлорида бария. Наблюдать в обоих случаях образование жёлтого осадка хромата бария. Объяснить образование хромата бария во втором случае.

8. Получение оксида хрома(VI)

Приготовить насыщенный раствор дихромата калия или концентрированный раствор дихромата натрия. К 2-3 мл полученного раствора прибавить небольшими порциями концентрированную серную кислоту до выпадения тёмно-красных игольчатых кристаллов оксида хрома(VI). Осадок отделить декантацией. Испытать отношение оксида хрома(VI) к воде. Написать уравнения реакций.

9. Окислительные свойства соединений хрома(VI)

а) К 1 мл раствора K2Cr2O7 прилить разбавленный раствор серной кислоты и раствор NaNO2. Смесь слабо нагреть. Наблю-

50