Содержание отчета по лабораторной работе

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Уравнения реакций в молекулярной и ионной форме, результаты проведения реакций, ответы на вопросы.

Лабораторная работа № 13. VIII в группа. Подгруппа железа

Цель работы: изучение химических свойств элементов подгруппы железа.

Общие сведения

Восьмая группа побочная подгруппа включает три группы элементов, по три элемента в каждой, которые расположены друг за другом: железо – кобальт – никель; рутений – родий – палладий и осмий – иридий – платина. Три первых элемента по химическим свойствам чрезвычайно близки между собой, их объединяют в подгруппу железа. Остальные шесть элементов составляют металлы платиновой группы МПГ, которые по сходству свойств делят на три двойки: рутений + осмий, родий + иридий и платина + палладий.

Общими свойствами всех элементов являются: металлический характер; цвет в металлическом состоянии – серый; тугоплавкость; малый атомный объем; адсорбция водорода; каталитическая активность; способность проявлять различные валентные состояния и легкость перехода между степенями окисления; отличные комплексообразователи; образуют окрашенные соединения; гидроксиды обладают либо основным либо слабо амфотерным характером; активность металла в тройках убывает слева направо; образование прочных сульфидов.

По химическим свойствам железо, кобальт и никель являются металлами средней активности. В отсутствие воды при обычных условиях металлы подгруппы железа слабо взаимодействуют с типичными неметаллами, такими как кислород, сера, хлор, бром. В ряду напряжений все три металла находятся до водорода в последовательности Fe–Co–Ni, соответственно все три элемента растворяются в кислотах. Со щелочами не реагируют. По отношению к воздуху элементы подгруппы железа проявляют устойчивость в отсутствии воды.

Устойчивыми валентными состояниями являются IIиIII. Двухвалентное состояние характерно для всех элементов. Для железа более стабильным является трехвалентное состояние. Кобальт и никель проявляют степень окисления +3 в составе комплексных соединений.

Оксиды двухвалентных металлов имеют общую формулу MeO, практически не растворимы в воде, носят чисто основной характер. Гидроксиды состава Ме(ОН)₂относятся к классу слабых оснований. Гидроксид железа (II) во влажной атмосфере легко окисляется кислородом воздуха доFe(OH)₃. Гидратированные ионыMe²⁺окрашены. КатионFe²⁺не устойчив и легко окисляется доFe³⁺.

Оксид железа (III) может быть получен при непосредственном взаимодействии простых веществ. Для кобальта и никеля такой процесс не характерен. Гидроксиды состава Ме(ОН)₃могут быть получены для всех трех элементов действием щелочи на соответствующие соли. Имеют основной характер.

Отличительной особенностью кобальта и никеля является способность образовывать аммиачные комплексы как в двух- так и в трехвалентном состоянии. Для железа образование комплексов с аммиаком возможно только в двухвалентном состоянии.

Выполнение работы

Опыт 1. Образование осадков гидроксидов.В 4 пробирки налить по 3–4 капли растворов сульфата железа (II), хлорида железа (III), сульфата никеля и сульфата кобальта. К каждой пробирке прибавить по нескольку капель раствора щелочи. К образовавшимся осадкам гидроксидов прибавить разбавленную соляную кислоту до их растворения.

Опыт 2. Образование аммиачных комплексов металлов.В 3 пробирки отобрать по 3–4 капли растворов сульфата железа (II), сульфата никеля и сульфата кобальта. Прибавить к каждой пробирке по несколько капель раствора гидроксида аммония до образования осадков. Растворить осадки в избытке аммиака (в присутствииNH₄Cl).

Опыт 3. Образование и свойства сульфидов.В 3 пробирки отобрать по 3–4 капли растворов сульфата железа (II), сульфата никеля и сульфата кобальта. Прибавить к каждой пробирке по несколько капель раствора соляной (или разбавленной серной) кислоты и раствор сульфида натрия до образования осадков. На полученные осадки сульфидов подействовать 20 %-ной соляной кислотой (должен раствориться толькоFeS).

Опыт 4. Окисление Fe (II) в Fe (III).В одну пробирку налить 4–5 капель бромной воды, во вторую – 2 капли раствора перманганата калия. Добавить в каждую пробирку по две капли 20 %-ной серной кислоты и прилить по 3–4 капли раствора сульфата железа (II). Отметить обесцвечивание растворов. Убедиться в образовании ионов Fe³⁺с помощью качественной реакции с тиоцианатом аммония, при добавлении которого должен образоваться растворимый комплекс красного цвета.

Опыт 5. Восстановление Fe (III) в Fe (II).

А.В пробирку с 3-4 каплями раствора хлорида железа (III) прилить 3–4 капли сероводородной воды (или по 3–4 капли 2 н. серной кислоты и раствора сульфида натрия). Объяснить помутнение раствора.

Б.В пробирку с 3–5 каплями раствора хлорида железа (III) добавить 2–3 капли раствора иодида калия. Объяснить изменение окраски раствора.

Опыт 6. Образование осадков гексацианоферратов.К растворам солей серебра, меди (II), железа (III), цинка прибавить раствор гексацианоферрата (II) калия (K₄[Fe(CN)₆], желтая кровяная соль). Полученные осадки отделить на центрифуге и растворить в гидроксиде калия или натрия.

Опыт 7. Образование гексанитрокобальтата. К раствору соли кобальта прибавить избыток сухого нитрита калия (или нитрита натрия). Подкислить уксусной кислотой и наблюдать образование желтого осадкаK₃[Co(NO₂)₆]. Выделяющаяся при подкислении азотистая кислота окисляет Со²⁺до Со³⁺, который с избыткомNO₂⁻дает комплексный гексанитрокобальтат:

Опыт 8. Реакции обнаружения кобальта и никеля

А.К 2–3 каплям раствора соли кобальта (II) добавить 1–2 капли ацетатного буфера (pH5), 1–2 капли соли цинка и избыток тетрароданомеркурата аммония. Образуется синий кристаллический осадок тетрароданомеркурата кобальта (III):

.

Б.Никель определяется по реакции с диметилглиоксимом в аммиачной среде (рН8–10), с которым он образует малиновый осадок внутрикомплексной солидиметилглиоксимата натрия

К 2-3 каплям раствора соли никеля добавить 1–2 капли раствора диметилглиоксима и несколько капель разбавленного раствора гидроксида аммония до рН 8–10.