Экспериментальная часть Лабораторная работа № 12

Опыт 1. Возьмите по 2 мл растворов солей железа (II), кобальта (II), никеля (II) одинаковой концентрации. В пробирку с раствором соли железа (II) добавьте 1 мл бензола или хлороформа для предохранения иона Fe²⁺ от действия кислорода воздуха. Осадите в каждом из растворов соответствующий гидроксид при помощи NaOH. Отметьте цвет осадков. Отделите часть осадков и испытайте их на растворимость в кислотах и в избытке щелочи. Оставшуюся часть осадков сохраните для следующих опытов.

Опыт 2. К растворам солей, указанных в опыте № 1, прилейте раствор гексациано(II)феррата калия K₄[Fe(CN)₆]; наблюдайте образование комплексных соединений. Напишите соответствующие уравнения реакций.

Опыт 3. Получение железоаммонийных квасцов.

Приготовьте две пробирки. В одной при нагревании растворите 2 г сульфата железа (III) в 1 мл воды, в другой - 1 г сульфата аммония в 1 мл воды. Растворы смешайте и охладите под струей холодной воды, при этом наблюдайте кристаллизацию железоаммонийных квасцов белого цвета. Напишите уравнение реакции.

Опыт 4. Гидроксиды типа Э(ОН)₂, полученные в опыте № 1, переведите с помощью описанных ниже методик в состояние Э(ОН)₃, а именно: с осадка гидроксида железа Fe(OH)₂ слейте бензол (хлороформ) и оставьте на некоторое время на воздухе.

К гидроксидам кобальта и никеля прилейте по 1 мл 3%-ного раствора Н₂О₂. Наблюдайте изменение цвета гидроксида кобальта Со(ОН)₂ в связи с переходом в состояние со степенью окисления +3.

В отдельной пробе прилейте к гидроксиду никеля Ni(OH)₂ более сильный окислитель - бромную воду. Наблюдается ли изменение цвета осадка? Что можно сказать об изменении устойчивости степени окисления переходного элемента в ряду Fe(OH)₂ - Co(OH)₂ - Ni(OH)₂.

Опыт 5. 1 г железа в виде порошка растворите при нагревании в 5 мл 15-20%-ного раствора серной кислоты. Кислый раствор отфильтруйте и дайте охладиться; затем в течение 15 мин пропускайте через него ток H₂S. Для удаления запаха H₂S жидкость нагревайте 1 час на водяной бане, непрерывно пропуская над ней ток СО₂ для избежания окисления Fe²⁺ в Fe³⁺. В полученный таким образом раствор FeSO₄ прилейте 2-3 мл ацетона для того, чтобы понизить растворимость соли. При этом будет кристаллизоваться FeSO₄7H₂O, для которого характерна серо-зеленая окраска. Хранить FeSO₄7H₂O следует в инертной атмосфере.

Опыт 6. К раствору соли Fe (III) прилить раствор соли K₄[Fe(CN)₆]. К раствору соли Fe (II) прилить раствор соли K₃[Fe(CN)₆]. Имеются ли отличия в окраске осадков? Написать уравнения реакций.

Вопросы и задачи

1. Как можно получить соединения закиси железа? Какие труднорастворимые соли железа (II) известны?

2. Будет ли осаждаться FeS при действии сероводорода (раствора сульфида натрия) на раствор FeSO₄?

3. Как получается хлористое и хлорное железо?

4. Как перевести соединения Fe (II) в соединения Fe (III) и наоборот?

2. Почему не существуют иодид и цианид железа (III)?

3. Могут ли в водном растворе сосуществовать Fe³⁺ и Sn²⁺? Fe²⁺ и MnO₄^-? Fe²⁺ и Cr₂O₇^2-?

7. Как получаются ферриты, ферраты? Какими свойствами они обладают?

8. Какие соли наиболее гидролизованы: FeSO₄ или Fe₂(SO₄)₃, ферриты или ферраты?

9. Напишите уравнения реакций:

FeSO₄ + NH₃ (в водном растворе, на воздухе) 

FeSO₄ + HNO₃ 

FeS₂ + HNO₃ 

FeCl₂ + Na₂CO₃ 

FeCl₃ + H₂O + Na₂CO₃ 

FeCl₃ + H₂S (в водном растворе) 

FeCl₂ + (NH₄)₂S 

FeCl₃ + (NH₄)₂S 

FeCl₃ + KJ 

FeCl₃ + NH₄SCN

FeCl₃ + KOH + Br₂ 

Na₂FeO₄ + H₂SO₄ 

Na₂FeO₄ + CO₂ (в водном растворе) 

Na₂FeO₄ + NH₃ (в водном растворе) 

Na₂FeO₄ + MnSO₄ + HNO₃ 

10. Разложение нитрата кобальта может происходить по следующей схеме:

Co(NO₃)₂  Co₃O₄ + NO₂ + O₂.

Как доказать, что в образовавшемся оксиде атомы кобальта имеют разные степени окисления?

11. Напишите уравнения реакций:

CoCl₂ + K₂S₂O₈ + KOH (в водном растворе) 

СоCl₂ + NH₃ + H₂O + O₂ 

NiCl₂ + NH₃ + H₂O + O₂ 

CoCl₂ + KNO₂ + CH₃COOH 

СoCl₂ + KCN (избыток, в водном растворе) 

Co₃O₄ + HCl 

Co₃O₄ + H₂SO₄ 

Ni(OH)₃ + HCl (конц.) 

Ni(OH)₃ + H₂SO₄ 

NiSO₄ + NaOH + CaOCl₂ 

Co(OH)₂ + H₂O₂ 

12. Комплексные соединения кобальта, никеля и железа.

а) Напишите уравнения реакций:

Fe(CO)₅ + H₂SO₄ 

K₄[Fe(CN)₆] + KMnO₄ (в водном растворе) 

K₃[Fe(CN)₆] +KI 

[Co(NH₃)₆]Cl₂ + O₂ + NH₄Cl 

[Ni(NH₃)₆]Cl₂ + KCN 

б) Напишите названия комплексных соединений: K₄[Fe(CN)₆], K₃[Fe(CN)₆], K₄[CoF₆], K₃[CoF₆], [Co(NH₃)₆]Cl₂, [Co(NH₃)₆]Cl₃, [Ni(NH₃)₆]Cl₂, K₂[Ni(CN)₄], Fe(CO)₅, Ni(CO)₄, Co₂(CO)₈, H[Co(CO)₄], K₂[NiCl₄].

К какому классу комплексных соединений их можно отнести?

в) Рассмотрите строение комплексов с позиций метода валентных связей; напишите схему распределения электронов, обуславливающих связь центрального атома и лигандов по орбиталям (ячейкам).

г) Какой тип гибридизации орбиталей осуществляется при образовании этих комплексов? Какой пространственной конфигурации это соответствует?

д) Чем объясняется, что «красная кровяная соль» более ядовита, чем «желтая кровяная соль»?

13. Сравнить устойчивость и магнитные моменты тетрахлороникколата (II) и тетрацианоникколата (II), гексацианоферрата (II) и гексацианоферрата (III).

14. Вычислить концентрацию ионов Со³⁺ в 0,1 М водном растворе хлорида гексамминкобальта (III).

15. Определить направление протекания в водном растворе реакции

[Ni(H₂O)₆]²⁺ + 6 NH₃  [Ni(NH₃)₆]²⁺ + 6 H₂O

при некоторой температуре, если при этой температуре стандартная энтальпия реакции равна -79 кДж/моль, а стандартная энтропия составляет -92 Дж/мольК.

16. Определить направление протекания в водном растворе в стандартных условиях реакции

[Co(NH₃)₆]³⁺ + 6 CN^-  [Co(CN)₆]^3- + 6 NH₃