15.2. Окислительные свойства азотной кислоты и нитратов

Опыт 6. Взаимодействие азотной кислоты с металлами

В одну пробирку поместите несколько кусочков медной стружки, в другую – несколько кусочков магниевой стружки, налейте в обе пробирки по 1 - 2 мл концентрированной азотной кислоты, пробирку с медной стружкой нагрейте (для инициирования реакции). Отметьте окраску выделяющихся газов. Составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций методом полуреакций.

Опыт 7. Восстановление нитрат-ионов металлической медью

Медь в присутствии серной кислоты восстанавливает нитрат-ион до монооксида азота NО, который окисляется кислородом воздуха до диоксида азота бурого цвета. К 2 - 3 каплям раствора нитрата натрия добавьте 1 - 2 капли концентрированной серной кислоты, кусочек меди и нагрейте пробирку на водяной бане. Для того чтобы бурая окраска диоксида азота было более заметной, поместите позади пробирки лист белой бумаги. Запишите уравнение протекающей окислительно-восстановительной реакции.

Опыт 8. Восстановление нитрат-ионов металлическим алюминием

Алюминий в присутствии щёлочи восстанавливает NО₃^- до аммиака. К 2 - 3 каплям раствора нитрата натрия добавьте несколько кусочков алюминиевой стружки, несколько капель 2 н. раствора NаОН, закройте ватной пробкой и нагрейте на водяной бане. На ватную пробку положите влажную индикаторную бумагу. Чем Вы объясните изменение цвета индикаторной бумаги?

Опыт 9. Качественная реакция на нитрат-ион

Сульфат железа(II) так же, как и металлическая медь, восстанавливает нитрат-ионы в кислой среде до диоксида азота NО, который даёт с сульфатом железа комплексное соединение [Fe(NО)SО₄]:

NО + FeSО₄ = [Fe(NО)SО₄].

Поместите на предметное стекло 2 - 3 капли раствора нитрата натрия, добавьте кристалл сульфата железа(II) и каплю концентрированной серной кислоты. Вокруг кристалла появляется бурое кольцо [Fe(NО)SО₄]. (Следует отметить, что анион NО₂^- даёт такую же реакцию)

Опыт 10. Окисление дифениламина (С₆Н₅)₂NН

На часовое или предметное стекло поместите 3 - 4 капли раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте, добавьте 1 каплю раствора нитрата натрия NаNО₃. Какой цвет имеет образовавшееся окисленное соединение?

15.3. Свойства азотистой кислоты и нитритов

Опыт 11. Вытеснение азотистой кислоты из солей и её разложение

В пробирку налейте 5 - 10 капель насыщенного раствора нитрита калия, охладите и добавьте 1 - 2 капли Н₂ЅО₄, разбавленной водой в отношении 1:2. Отметьте появление в растворе голубой окраски триоксида диазота Ν₂О₃. Объясните образование над раствором бурого газа. Сопроводите наблюдения уравнениями соответствующих химических реакций.

Опыт 12. Восстановительные свойства азотистой кислоты

В пробирку налейте 5 - 10 капель разбавленного раствора Н₂ЅО₄, 1 - 2 капли раствора перманганата калия КМnО₄ до образования розовой окраски, а затем по каплям добавьте раствор нитрита калия КΝО₂. Отметьте изменение окраски раствора. Закончите уравнение реакции методом полуреакций:

КМnО₄ + КΝО₂ + Н₂ЅО₄ → …

Опыт 13. Окислительные свойства азотистой кислоты

Налейте в пробирку 5 - 10 капель воды, 2 - 3 капли 2 н. Н₂ЅО₄, 1 - 2 капли иодида калия КI, 2 - 3 капли 1%-го свежеприготовленного раствора крахмала и хорошо перемешайте содержимое пробирки. После этого по каплям добавьте раствор КΝО₂ и наблюдайте изменение окраски раствора. Закончите уравнение реакции методом полуреакицй:

КI + КΝО₂ + Н₂ЅО₄ → …

Эта реакция, характерная для иона ΝО₂^-, позволяет обнаружить в растворе его незначительные количества.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 16. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ ФОСФОРА

Литература: учебник, глава 19, раздел 19.4

Оборудование: штатив с пробирками, водяная баня, газовая горелка

Реактивы: хлорид бария BaCl₂, молибдат аммония (NH₄)₂MoO₄, магнезиальная смесь (хлорид магния, гидроксид аммония, хлорид аммония), 2н. хлороводородная кислота, 2н. уксусная кислота, 1 М азотная кислота, пентаоксид дифосфора Р₂О₅, фосфорная кислота Н₃РО₄, гидроксид кальция Са(ОН)₂, фосфат Na₃PO₄, гидро- Na₂HPO₄ и дигидрофосфат NaH₂PO₄ натрия, водный раствор яичного белка, нитрат серебра AgNO₃, сульфат железа(II) FeSO₄, хлориды железа(III) FeCl₃, алюминия AlCl₃, хрома CrCl₃, никеля NiCl₂

Опыт 1. Получение метафосфорной и ортофосфорной кислоты

Немного пентаоксида дифосфора (микрошпатель) растворите в небольшом количестве (5 – 6 мл) дистиллированной воды и разделите раствор на две части. Первую половину полученного раствора оставьте для проведения качественных реакций на метафосфорную кислоту (опыт 2), а вторую – прокипятите, установите реакцию среды с помощью универсальной индикаторной бумаги и оставьте для проведения качественных реакций на ортофосфорную кислоту (опыт 4).

Опыт 2. Качественная реакция на метафосфорную кислоту

Раствор метафосфорной кислоты, полученной в опыте 1, разлейте в две пробирки по 1 - 2 мл в каждую. В одну из них добавьте 1 мл водного раствора белка. Что происходит с раствором белка? Вторую пробирку оставьте для проведения опыта 3.

Опыт 3. Качественная реакция на метафосфат-ион

В пробирку с раствором метафосфорной кислоты добавьте 3 - 4 капли

1 М раствора аммиака до слабокислой реакции (рН около 6 по универсальной индикаторной бумаге) и несколько капель 0,1 М раствора нитрата серебра. Отметьте цвет и структуру образовавшегося осадка. В пробирку с полученным осадком добавьте 2 - 3 мл 1М раствора азотной кислоты НNО₃. Наблюдайте растворение осадка. Сделайте вывод о том, в какой среде можно осаждать метафосфат серебра.

Опыт 4. Качественные реакции на ортофосфорную кислоту и её соли

Раствор, полученный после кипячения в опыте 1, охладите и разделите по 5 - 6 капель раствора Н₃РО₄ в 4 пробирки (для проведения опытов можно использовать раствор гидрофосфата натрия Nа₂НРО₄).

В первую пробирку добавьте 2 - 3 капли раствора хлорида бария. Испытайте растворимость осадка в 2 н. растворах хлороводородной и уксусной кислот.

Во вторую пробирку добавьте 15 - 20 капель молибденовой жидкости – раствора молибдата аммония (NН₄)₂МоО₄ в азотной кислоте и нагрейте до осаждения (NН₄)₃[РМо₁₂О₄₀]· 6 Н₂О.

Н₃РО₄ + 12 (NН₄)₂МоО₄ + 21НNО₃ = (NН₄)₃[РМо₁₂О₄₀]+ 21NН₄NО₃ + 12Н₂О

Проверьте растворимость осадка в 2 н. растворах NаОН и NН₄ОН.

В третью пробирку добавьте 1 - 2 капли 0,1 М AgNО₃ и нагрейте раствор. Отметьте цвет образовавшегося осадка.

В четвёртую пробирку добавьте 1 мл магнезиальной смеси (МgС1₂ + + NН₄ОН + NН₄С1) до осаждения фосфата магния-аммония МgNН₄РО₄. Испытайте растворимость полученного осадка в хлороводородной и уксусной кислотах.

Опыт 5. Качественные реакции на пирофосфорную кислоту и её соли

К 1 мл 0,1М раствора пирофосфорной кислоты или пирофосфата натрия добавьте 1 мл водного раствора белка. Происходит ли свёртывание белка? Результат теста сравните с результатом опыта 2.

К 5 - 6 каплям 0,1 М раствора Nа₂Н₂Р₂О₇ добавьте 1 - 2 капли раствора AgNО₃. Отметьте цвет образовавшегося осадка.

Опыт 6. Получение малорастворимых фосфатов

Налейте в пробирки по 5 - 6 капель 0,1 М растворов солей железа(II) и (III), алюминия, хрома, никеля, кобальта, марганца и добавьте по 5 - 6 капель 0,1 М раствора гидрофосфата натрия Nа₂НРО₄. Отметьте цвет выпавших осадков и сопроводите наблюдения уравнениями химических реакций. Испытайте растворимость полученных фосфатов в 2н.растворах уксусной и хлороводородной кислот.

Опыт 7. Гидролиз солей фосфорной кислоты

Четыре полоски универсальной индикаторной бумаги положите на предметное стекло. На одну из них поместите 1 - 2 кристалла дигидрофосфата натрия NаН₂РО₄, на другую – столько же гидрофосфата натрия Nа₂НРО₄, на третью – несколько кристаллов фосфата натрия Nа₃РО₄. Четвёртую полоску оставьте для сравнения. На кристаллы каждой соли нанесите по одной капле дистиллированной воды. По цветной шкале определите среду, получаемую при растворении этих солей в воде. Объясните результаты опыта с помощью уравнений гидролиза. Почему среда в растворе дигидрофосфата натрия слабокислая?

Опыт 8. Термическое разложение NаН₂РО₄ и Nа₂НРО₄

Возьмите 2 фарфоровых тигля и поместите в один из них примерно 0,5 г NаН₂РО₄, а в другой – столько же Nа₂НРО₄. Тигли прокалите на пламени горелки в течение 10 минут. После охлаждения содержимое тиглей растворите в 5 мл воды, к раствору добавьте 2 - 3 капли 1 М раствора НNО₃ и 5 мл водного раствора белка и нагрейте. Отметьте свёртывание белка в первом тигле и отсутствие свертывания во втором. Подтвердите наблюдения уравнениями термического разложения NаН₂РО₄ и Nа₂НРО₄.

Форма контроля знаний студентов. Проверка протокола выполнения лабораторной работы. Опрос по теме «Фосфор».

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 17. ЭЛЕМЕНТЫ VIA-ПОДГРУППЫ

Литература: учебник, глава 20

Оборудование: штатив с пробирками, водяная баня, газовая горелка

Реактивы: перексид водорода Н₂О₂, нитрат марганца Mn(NO₃)₂, гидроксид калия KOH, азотная кислота HNO₃, хлорид бария BaCl₂, сульфид натрия Na₂S или сероводородная вода, хлориды калия KCl, кальция CaCl₂, цинка ZnCl₂, марганца MnCl₂, кадмия CdCl₂, железа(III) FeCl₃, сульфат меди CuSO₄, 2 н. хлороводородная кислота HCl, серная кислота H₂SO₄, перманганат калия KMnO₄, дихромат калия K₂Cr₂O₇