Лабораторная работа №2

Периодическая система химических элементов

Цель работы. Изучить и установить изменение свойств элементов, их оксидов и гидроксидов в периоде и группе.

Экспериментальная часть.

Опыт 1. Изменение химического характера оксидов и гидроксидов третьего периода.

1. Взаимодействие металлического натрия с воздухом и водой. Вынули пинцетом из банки с керосином кусочек металлического натрия, положили его на фильтровальную бумагу и сделали надрез. Из-за своей высокой активности, блестящая металлическая поверхность свежего надреза натрия потускнела.

4Na + O₂ = 2Na₂O

Натрий легко окисляется на воздухе, покрываясь оксидной пленкой.

Сначала в воду добавили 2 капли фенолфталеина. Отрезали кусочек металла величиной со спичечную головку и бросили его в химический стакан с водой. Пронаблюдали реакцию. Раствор окрасился в розовый цвет, следовательно, среда щелочная. Изменение окраски объясняется присутствием в растворе едкого натра (NaOH), полученного в ходе химической реакции

2Na + 2H₂О = 2NaOH + H₂↑

2. Взаимодействие оксида магния с водой.

Сначала в воду добавили 2 капли фенолфталеина. Поместили в пробирку с водой немного сухого оксида магния (MgO). Произошло изменение окраски на розовый цвет, следовательно, среда щелочная. Изменение окраски объясняется присутствием в растворе гидроксида магния (Mg(OH)₂) полученного в ходе химической реакции

MgO + HOH = Mg(OH)₂

3. Горение серы. В колбу на 1/3 объема налили дистиллированной воды и добавили 3 капли метилоранжа, затем поместили в металлическую ложку кусочек серы величиной с горошину и нагрели в пламени горелки. Как только сера загорелась синим пламенем, внёсли ложечку в колбу с водой, при этом не касаясь воды. Отверстие в колбе закрыли ватным тампоном. Когда сера сгорела, ложку вынули и воду в колбочке взболтали. Цвет воды изменился на желтый, следовательно, среда кислая. Изменение окраски объясняется присутствием в растворе сернистой кислоты (H₂SO₃), полученной в ходе химической реакции

S + O₂ = SO₂

SO₂ + H₂O = H₂SO₃

4. В третьем периоде нашли амфотерный элемент – алюминий, и в пробирке получили его гидроксид, используя раствор соли сульфата алюминия (Al₂(SO₄)₃) и гидроксид натрия (NaOH). Содержимое пробирки разделили на две другие пробирки. В первую прилили раствор соляной кислоты (HCl), во вторую – раствор гидроксида натрия (NaOH) до полного растворения осадков.

Al₂(SO₄)₃ + NaOH = 2Al(OH)₃↓ + Na₂SO₄ – в ходе реакции выделился белый осадок гидроксида алюминия (Al(OH)₃).

1)Al(OH)₃ + HCl = AlCl₃ + H₂О – в ходе реакции растворился осадок,

2)Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄] – в ходе реакции растворился осадок и образовался, тетрагидроксоалюминат натрия (Na[Al(OH)₄]),

что подтверждает амфотерность алюминия.

Все данные опыта занёсли в таблицу 1.

Таблица 1

Элемент	Na	Mg	Al	S	Cl
Формула высшего оксида	Na2O	MgO	Al2O3	SO3	Cl2O7
Формула гидроксида	NaOH	Mg(OH)2	Al(OH)3	H2SO4	HClO4
Химический характер оксидов и гидроксидов	щелоч-ной	основ-ной	амфо-терный	кислот-ный	кислот-ный
Вывод об изменении свойств элементов и их соединений в периоде	С увеличением порядкового номера в периоде увеличивается заряд ядра, что вызывает увеличение сил притяжения электронов к ядру. В результате радиусы атомов уменьшаются, поэтому способность атомов отдавать электроны (металлические свойства) постепенно ослабевает.

Опыт 2. Изменение химического характера оксидов и гидроксидов элементов V группы.

2.1 Свойства гидроксида сурьмы. В пробирку налили 2 см³ раствора хлорида сурьмы (III) (SbCl₃) и к нему по каплям добавили раствор гидроксида натрия (NaOH) до выпадения белого осадка. Осадок распределили в две пробирки. В одну налили 2%-ный раствор гидроксида натрия (NaOH), а в другую 2%-ный раствор соляной кислоты (HCl). В обоих случаях добились полного растворения осадка.

SbCl₃ + 3NaOH = Sb(OH)₃↓ + 3NaCl – в ходе реакции выделился белый осадок гидроксида сурьмы (Sb(OH)₃)

1)Sb(OH)₃ + 3HCl = SbCl₃ + 3H₂O – в ходе реакции растворился осадок,

2)Sb(OH)₃ + NaOH = Na₃[Sb(OH)₆] – в ходе реакции растворился осадок и образовался гексагидроксостибат натрия (Na₃[Sb(OH)₆]).

Гидроксид сурьмы (Sb(OH)₃) реагировал как с соляной кислотой (HCl), так и с гидроксидом натрия (NaOH), что позволяет сделать вывод об амфотерности данного элемента.

2.2 Свойства гидроксида висмута. В пробирку налили 2 см³ раствора нитрата висмута (III) (Bi(NO₃)₃) и к нему по каплям добавили раствор гидроксида натрия (NaOH) до выпадения белого осадка. Осадок распределили в две пробирки. В одну налили 2%-ный раствор гидроксида натрия (NaOH), а в другую - раствор азотной кислоты (HNO₃).

Bi(NO3)₃ + 3NaOH = Bi(OH)₃↓ + 3NaNO₃ – в ходе реакции выделился легкий белый осадок гидроксида висмута (Bi(OH)₃)

1) Bi(OH)₃ + 3HNO₃ = Bi(NO₃)₃ + 3H₂O – в ходе реакции растворился осадок

2) Bi(OH)₃ + NaOH ≠ – реакция не идет, отсюда следует, что гидроксид висмута не амфотерен

Все данные опыта занёс в таблицу 2.

Таблица 2

Элемент	N	P	Sb	Bi
Формула высшего оксида	N2O5	P2O5	Sb2O3	Bi2O3
Формула гидроксида	HNO3	H3PO4	Sb(OH)3	Bi(OH)3
Химический характер оксидов и гидроксидов	кислот-ный	кислот-ный	амфо-терный	основ-ной
Вывод об изменении свойств элементов и их соединений в периоде	Физические и химические свойства элементов подгруппы азота изменяются с увеличением порядкового номера. Но так как неметаллические свойства выражены у азота слабее, чем у кислорода и тем более фтора, то ослабление этих свойств при переходе к следующим элементам влечет за собой появление и нарастание металлических свойств. Сурьма приблизительно в равной степени обладает теми и другими свойствами, а у висмута металлические свойства преобладают над неметаллическими.

Вывод: В ходе лабораторной работы, мы изучили и установили изменение свойств элементов, их оксидов и гидроксидов в периоде и группе. В периоде слева направо свойства оксидов и гидроксидов элементов закономерно меняются от основных через амфотерные к кислотным. В группе сверху вниз свойства оксидов и гидроксидов элементов закономерно меняются от кислотных через амфотерные к основным.