- •Элементы viia подгруппы
- •Работа №1 Галогены
- •Опыт 1. Получение хлора из соляной кислоты действием различных окислителей
- •Опыт 2. Получение брома
- •Опыт 3. Растворимость брома и йода в органических растворителях
- •Опыт 4. Окислительные свойства галогенов
- •Опыт 5. Сравнительная характеристика окислительных cвойств свободных галогенов
- •Опыт 6. Сравнительная характеристика восстановительных свойств галогенид-ионов
- •Опыт 7. Гипохлориты и их окислительные свойства
- •Опыт 8. Хлораты и йодаты
- •Контрольные вопросы и задания
- •2. Элементы via подгруппы
- •Работа №2 Сера
- •Опыт 2. Получение малорастворимых сульфидов металлов.
- •Опыт 3. Окислительно – восстановительные свойства сернистой кислоты и сульфит - ионов ()
- •Опыт 4. Окислительные свойства персульфатов.
- •Опыт 5. Гидролиз солей.
- •Опыт 6. Качественное определение ионов серы.
- •Контрольные вопросы и задания
- •3.Халькогениды металлов
- •Значения пр некоторых сульфидов металлов
- •Растворители сульфидов
- •Работа № 3 Получение сульфидов металлов и исследование их свойств
- •Опыт 1. Получение осадков сульфидов металлов и исследование их растворимости
- •Опыт 2. Изучение растворимости осадков сульфидов металлов
- •Опыт 3 (контрольная задача). Качественное определение ионов металлов
- •Опыт 4. Получение пленки CdS методом осаждения из растворов
- •Контрольные вопросы и задания
- •4. Элементы vа подгруппы
- •Мышьяк. Сурьма. Висмут.
- •Работа № 4 а. Азот. Фосфор
- •Опыт 1. Восстановительные свойства аммиака.
- •Опыт 2. Свойства азотистой кислоты и нитритов.
- •Опыт 3. Качественное определение ионов азота
- •Опыт 4. Качественная реакция на фосфат-ион (po43-)
- •Опыт 7. Получение гидроксида висмута (III) и исследование его свойств
- •Опыт 8. Окислительно-восстановительные свойства соединений висмута (III)
- •Опыт 9. Окислительные свойства соединений висмута (V)
- •Контрольные вопросы и задания
- •5. Элементы iva подгруппы
- •Гидролиз солей олова и свинца протекает с образованием основных солей. Например:
- •Работа № 5 а. Кремний. Германий
- •Опыт 1 (демонстрационный). Получение аморфного кремния восстановлением диоксида кремния металлическим магнием Получение аморфного кремния основано на реакции
- •Опыт 2. Получение геля кремниевой кислоты
- •Опыт 3. Гидролиз силиката натрия
- •Опыт 7. Определение химической природы диоксида германия
- •Б. Олово. Свинец Опыт 8. Взаимодействие олова с концентрированными кислотами
- •Опыт 9. Получение гидроксида олова (II) и исследование его свойств
- •Опыт 10. Гидролиз солей олова (II)
- •Опыт 11. Восстановительные свойства соединений олова (II). Восстановление железа (III)
- •Опыт 12. Вытеснение свинца из раствора его соли более активными металлами
- •Опыт 13. Отношение свинца к разбавленным кислотам
- •Опыт 14. Малорастворимые соли свинца (п)
- •Опыт 15. Получение гидроксида свинца (п) и изучение его свойств
- •Опыт 16. Амфотерные свойства диоксида свинца
- •Опыт 17. Окислительные свойства соединений свинца (IV)
- •Контрольные вопросы и задания
- •6. Комплексные соединения
- •Работа №6. А Свойства комплексных соединений
- •Опыт 1. Получение и свойства аммиаката никеля.
- •Опыт 2. Получение и свойства ацидокомплекса ртути и изучение его свойств.
- •Опыт 3. Получение соединения,
- •Опыт 6. Разрушение комплексов.
- •Б Синтез двойных и комплексных солей
- •Синтез двойных солей.
- •Частные реакции на ионы
- •Синтез комплексных солей
- •Контрольные вопросы и задания
- •7. Металлы
- •Ib. Медь, серебро, золото
- •Iib. Цинк, кадмий, ртуть
- •Iiia. Элементы iiia подгруппы
- •Алюминий, галлий, индий, таллий
- •Viiib. Железо, кобальт, никель
- •Работа № 7. Химические свойства металлов
- •Опыт 1. Растворение металлов в кислотах и щелочах
- •Опыт 2. Получение гидроксидов металлов и исследование их свойств
- •Опыт 3. Получение сульфидов металлов
- •Опыт 4. Гидролиз солей некоторых металлов
- •Опыт 5. Комплексные соединения d-элементов
- •Опыт 6. Окислительно-восстановительные свойства ионов металлов
- •Индивидуальные задания.
- •Контрольные вопросы и задания
- •8. Элементы iа подгруппы
- •Работа № 8. Натрий
- •Опыт 1. Взаимодействие натрия с водой.
- •Опыт 2. Свойства пероксида натрия.
- •Опыт 3. Гидролиз карбоната и гидрокарбоната натрия.
- •Контрольные вопросы и задания
- •9. Элементы iiа подгруппы
- •Работа №9. Свойства металлов iia подгруппы и их соединений
- •Опыт 1. Получение гидроксида бериллия и исследование его свойств.
- •Опыт 2. Гидролиз хлорида бериллия.
- •Контрольные вопросы и задания
- •10. Элементы vib подгруппы
- •Изменение характера оксидов и гидроксидов хрома
- •Работа № 8. Хром
- •Опыт 1. Получение оксида хрома (ш) разложением бихромата аммония
- •Опыт 2. Получение гидроксида хрома (III) и исследование его свойств
- •Опыт 3. Гидролиз солей хрома
- •Опыт 4. Окисление хрома (III) до хрома (VI)
- •Опыт 5. Хроматы и бихроматы
- •Опыт 6. Получение малорастворимых хроматов бария, свинца, серебра
- •Опыт 7. Окислительные свойства хрома (VI) в кислой среде
- •Опыт 8. Образование надхромовой кислоты h2CrO6
- •Опыт 9. Травление хромовых покрытий
- •Опыт 10. Пассивирование (оксидирование) хрома
- •Контрольные вопросы и задания
- •11. Элементы viib подгруппы
- •Работа № 11. Марганец
- •Опыт 1. Получение гидроксида марганца (II)
- •Опыт 4. Окислительно-восстановительные свойства манганатов (реакция диспропорционирования)
- •Опыт 5. Окислительные свойства перманганатов
- •Опыт 6. Влияние среды на окислительные свойства перманганата
- •Контрольные вопросы и задания
- •12. Элементы viiiв подгруппы
- •Работа 12. Железо. Кобальт. Никель
- •Опыт 1. Получение гидроксида железа (II) и исследование его свойств.
- •Опыт 2. Получение гидроксидов кобальта (II) и никеля (II) и исследование их свойств.
- •Опыт 3. Получение гидроксида железа (III) и исследование его свойств.
- •Опыт 4. Гидролиз солей железа (II) и (III).
- •Опыт 5. Получение малорастворимых сульфидов железа, кобальта, никеля.
- •Опыт 6. Восстановительные свойства соединений железа (II).
- •Опыт 7. Окислительные свойства соединений железа (III).
- •Опыт 8. Комплексные соединения железа, кобальта, никеля.
- •Контрольные вопросы и задания
- •Приложение. Таблицы физико-химических констант.
- •Константы нестойкости некоторых комплексных ионов
- •Растворимость некоторых солей и оснований в воде
- •Оглавление
Частные реакции на ионы
Реакции NH4+-ионов
1. Реактив Несслера - раствор комплексной соли K2[HgI4] в КОН образует с растворами солей аммония характерный красно-бурый осадок:
Реактив Несслера содержит щелочь, из-за чего в присутствии ионов тяжелых металлов наблюдается выпадение гидроксидов этих металлов. Поэтому реакцию проводят следующим образом: к 2 - 3 каплям анализируемого раствора прибавляют избыток NaOH для осаждения гидроксидов металлов, затем, отцентрифугировав осадок, к отделенному от него центрифугату прибавляют реактив Несслера.
2. Едкие щелочи NaOH, КОН при нагревании выделяют из растворов соли аммония газообразный аммиак:
NaOH + NH4Cl NaCl + NH3↑ + Н2О
ОН- + NH4+ ⇄ NH3↑ + Н2О
Поместить на часовое стекло 1 - 2 капли раствора соли аммония, 3 - 4 капли раствора щелочи и слегка нагреть. Выделяющийся аммиак можно обнаружить по запаху.
Реакции К+ - ионов
1. Кобальтинитрит натрия Na3[Co(NO2)6] дает с растворами солей калия желтый осадок К2Na[Со(NO2)6]. К 1 капле Na3[Со(NO2)6] анализируемого раствора прибавить 1 - 2 капли реагента и перемешать.
2. Винная кислота Н2С4O6, и ее кислая соль - гидротартрат натрия NaHC4H4O6 - дают с растворами солей калия белый кристаллический осадок NaHC4H4O6.
К 4 - 5 каплям анализируемого раствора прибавить такое же количество раствора NaHC4H4O6. Перемешать содержимое стеклянной палочкой и слегка потереть палочкой о стенки пробирки для ускорения образования осадка.
Реакции Cu2+, Ni2+, Аl3+ - ионов
1. Едкие щелочи NaOH и КОН образуют с Cu2+ голубой осадок Cu(OH)2, чернеющий при нагревании.
2. Диметилглиоксим (реактив Чугаева) образует с Ni2+ внутрикомплексное соединение - осадок ярко-красного цвета.
На 1 каплю раствора, содержащего Ni2+ подействовать 1 каплей реагента в присутствии 1 капли NH4OH.
3. 8-оксихинолин образует с ионами Al3+ в присутствии ацетатного буферного раствора (рН=5) зеленовато-желтый кристаллический осадок (C9H6NO)3Al.
Реакции SO42–, Сl – и NO3– -ионов
1. Хлорид бария BaCl2 образует с ионом SO42– белый осадок ВаSO4, нерастворимый в кислотах.
2. Микрокристпаллоскопическая реакция. К 1 капле исследуемого на SO42- раствора прибавить 1 каплю раствора Са(СН3СОО)2 или Ca(SO4)·2H2O и нагреть до появления каемки. Образуются кристаллы гипса CaSO4·2Н2O.
3. Нитрат серебра AgNO3 дает с Сl– белый творожистый осадок AgCl.
4. Дифениламин (C6H5)2NH является реагентом на NO3– - ион.
На тщательно вымытое и досуха вытертое часовое стекло поместить 1 каплю раствора дифениламина в концентрированной H2SO4. Туда же на кончике чистой стеклянной палочки внести немного испытуемого раствора нитрата и перемешать. В присутствии NO3– появляется интенсивно синяя окраска вследствие окисления дифениламина образующейся азотной кислотой.
Эту же реакцию дают ионы NO2–, CrO42–, MnO4–, Fe3+ и другие окислители, имеющие достаточно высокий стандартный электродный потенциал.
Синтез комплексных солей
Получить комплексную соль согласно индивидуальному заданию. Рассчитать, если требуется по заданию, нужное количество компонентов, теоретический выход продукта. Рассмотреть полученные кристаллы под микроскопом, провести качественный анализ на ионы. Взвесить полученную соль, определить выход продукта реакции в процентах. Сдать синтезированную соль лаборанту.
Пример. Получить комплексную соль [Ni(NH3)6]Cl2, исходя из 1 г хлорида никеля NiC12.
Расчет выхода соли.
Из 129,6 г NiCI2 (1 моль) образуется 231,6 г [Ni(NH3)6]Cl2 (1 моль).
Тогда из l г NiCI2 образуется ,
то есть теоретический выход соли составляет 1,9 г.
Выполнение опыта. Навеску исходной соли, взвешенную на технических весах, растворить в небольшом количестве дистиллированной воды. К раствору прибавить концентрированный раствор аммиака до полного растворения выпадающего осадка. Приготовить 20 мл аммиачного раствора хлорида аммония, для чего смешать 10 мл концентрированного аммиака с 10 мл концентрированного раствора NiCl2. Затем 12 мл этого раствора прибавить к ранее полученному. Дать отстояться образовавшемуся осадку, отфильтровать на воронке Бюхнера, осторожно промыть раствором хлорида аммония, а затем небольшим количеством этилового спирта. Высушить полученную соль в сушильном шкафу, взвесить и сдать лаборанту. Вычислить процент выхода соли.
Задание 1
1. Получить двойную соль сульфатов аммония и меди (NH4)2SO4·CuSO4·6Н2О.
Для этого 0,5 г медного купороса CuSO4·5Н,О взвесить на технических весах и растворить при нагревании в 2 - 3 мл воды. Из рассчитанного количества сульфата аммония приготовить насыщенный при 373К раствор (см. таблицу растворимости солей). Слить горячие растворы сульфатов меди и аммония, перемешать стеклянной палочкой и поставить кристаллизоваться при 0ºС. Выпавшие кристаллы отделить фильтрованием, рассмотреть под микроскопом и сравнить с кристаллами медного купороса. Провести качественный анализ на ионы. Для этого несколько кристаллов полученной соли растворить в воде и проделать качественные реакции на ионы NH4+, Cu2+, SO42-.
2. Ответить на следующие вопросы:
• написать формулу аквасульфата тетраамминмеди(II), объяснить, на какие ионы эта соль диссоциирует в водном растворе; написать выражение константы нестойкости этой соли и привести ее численное значение;
• с точки зрения метода валентных связей объяснить, какую форму имеют молекулы этого комплексного соединения;
• с точки зрения теории кристаллического поля рассчитать окраску этого комплексного соединения, если энергия расщепления Δ = 209 кДж·моль-1.
Задание 2
1. Получить комплексную соль [Ni(NH3)6]Cl2.
Для этого 5 г NiCI2, взвешенного на технических весах, растворить в 5 мл дистиллированной воды. К раствору прибавить концентрированный раствор аммиака до полного растворения выпадающего осадка. Приготовить 20 мл аммиачного раствора хлорида аммония, для чего смешать 10 мл концентрированного раствора аммиака с 10 мл концентрированного раствора NH4Cl; 12 мл этого раствора прибавить к ранее полученному раствору NiCI2.
Дать осадку отстояться, отфильтровать его на воронке Бюхнера и осторожно промыть сначала приготовленным аммиачным раствором NH4Cl, а затем небольшим количеством этилового спирта. Высушить полученную соль фильтровальной бумагой, взвесить и сдать лаборанту. Вычислить процент выхода соли.
2. Ответить на следующие вопросы:
• написать уравнение диссоциации этой комплексной соли;
• написать выражение константы нестойкости комплексного иона и привести ее численное значение;
• написать название комплексной соли и указать комплексообразователь, лиганды, координационное число, внутреннюю и внешнюю сферы;
• с точки зрения метода валентных связей объяснить, какую форму имеет ион [Ni(NH3)6]2+, если известно, что он парамагнитен;
• вычислить энергию расщепления d-подуровня комплексного иона [Cu(H2O)4]2+, если для него максимум поглощения видимого света соответствует длине волны 365 нм.
Задание 3
1. Получить двойную соль сульфатов калия и меди К2SО4·CuSO4·6Н2О.
Для этого 0,5 г медного купороса растворить при нагревании в 1 мл воды. Вычислить эквимолекулярное количество сульфата калия и приготовить насыщенный при 100ºС раствор. Слить горячие растворы меди и калия, перемешать стеклянной палочкой и поставить кристаллизоваться при 0ºС. Выпавшие кристаллы рассмотреть под микроскопом и сравнить с кристаллами медного купороса.
Определить, какие ионы находятся в растворе. Для этого несколько кристаллов полученной соли растворить в воде и провести реакции на ионы К+, Cu2+, SO42-.
2. Ответить на следующие вопросы:
• написать уравнение диссоциации синтезированной двойной соли;
• написать формулу этой соли в виде комплексного соединения и дать название. Прочен ли этот комплекс?
• дать название комплексной соли К4[Fe(CN)6], указать комплексообразователь, лиганды, координационное число, внутреннюю и внешнюю сферы, написать выражение для константы нестойкости соли и привести ее численное значение;
• указать тип гибридизации атомных орбиталей иона Fe2+ и пространственную форму иона [Fe(CN)6]4-, если известно, что он диамагнитен;
• объяснить, почему ионы Cu+ бесцветны, а ионы Cu2+ окрашены.
Задание 4
1. Получить комплексную соль [Cu(NH3)4]SO4·Н2О.
Для этого 6 г медного купороса, взвешенного на технических весах, растворить в 10 мл дистиллированной воды. Нагреть до кипения, после чего при энергичном перемешивании стеклянной палочкой постепенно прибавить к нему концентрированный раствор аммиака до растворения выпавшего вначале осадка.
Затем к полученному раствору при перемешивании прибавить небольшими порциями 5 мл этилового спирта. Выделившуюся соль отфильтровать через воронку Бюхнера, высушить фильтровальной бумагой, взвесить и сдать лаборанту. Вычислить процент выхода соли.
Провести частные реакции на ионы Cu2+ и SO42-.
2. Ответить на следующие вопросы:
• написать уравнение диссоциации синтезированного комплексногo соединения;
• дать название комплексной соли;
• написать выражение константы нестойкости; выписать из справочника ее численное значение;
• с точки зрения метода валентных связей объяснить, какую форму имеет комплексный ион;
• для комплексного иона [Cu(NH3)4]2+ полоса поглощения находится при 3040 А, а для [Cu(H2O)4]2+ - при 3650 А; определить, какова энергия электронных переходов и как изменяется сила поля лигандов при переходе от NH3 к Н2O.
Задание 5
1. Получить двойную соль сульфата аммония и никеля (NН4)2SO4·NiSO4·6Н2O.
Для этого приготовить два насыщенных при 80 ºС раствора, содержащих 0,7 г NiSO4·7Н2О и 0,32 г (NH4)2SO4 (взвесить на технических весах и растворить в 1 - 3 мл дистиллированной воды). Растворы слить, перемешать и охладить при 0 ºС. Выпавшие кристаллы рассмотреть под микроскопом и сравнить с кристаллами NiSO4·7H2O. Несколько кристаллов двойной соли растворить в воде и определить, какие ионы находятся в растворе (проделать частные реакции на ионы Ni2+, NH4+ и SO42-).
2. Ответить на следующие вопросы:
• написать формулу синтезированной соли в виде комплексного соединения. Прочен ли этот комплекс?
• дать название комплексной соли K2[Ni(CN)4], указать комплексообразователь, лиганды, координационное число, внутреннюю и внешнюю сферы;
• написать уравнение диссоциации этой соли и выражение для константы нестойкости, привести ее численное значение;
• определить тип гибридизации атомных орбиталей в ионе Ni2+ и пространственную структуру комплексного иона [Ni(CN)4]2- если известно, что он диамагнитен;
• какова окраска соединений никеля (II) в водных растворах, если для иона [Ni(H2O)4]2+ энергия расщепления равна 180,6 кДж·моль-1?
Задание 6
1. Получить комплексную соль Pb2[Fe(CN)6]NO3.
Для этого к 10 мл 0,5 М раствора K3[Fe(CN)6] прибавить 15 мл 1 М раствора нитрата свинца и равный объем (25 мл) 50%-ного водного раствора ацетона. Смесь поместить для кристаллизации в снег. Кристаллы отфильтровать на воронке Бюхнера, высушить на фильтровальной бумаге и взвесить.
Рассчитать выход синтезированного вещества в процентах.
Рассмотреть вид полученных кристаллов под микроскопом. Объяснить, для чего используется водный раствор ацетона. Испытать отношение полученного вещества к воде, разбавленной серной кислоте, раствору йодида калия.
2. Ответить на следующие вопросы:
• написать уравнение диссоциации синтезированной соли, выражение константы нестойкости, привести ее численное значение;
• написать название комплексной соли, указать комплексообразователь, лиганды, координационное число, внутреннею и внешнюю сферы;
• с точки зрения метода валентных связей объяснить, диамагнитен или парамагнитен ион [Fe(CN)6]3-;
• объяснить, почему соединения меди (I) не окрашены, а соединения меди (II) окрашены;
• для комплексного иона [Fe(H2O)6]3+ энергия расщепления d-подуровня иона Fe3+ составляет 933,7 кДж·моль-1. При какой длине волны находится максимум поглощения видимого света этим ионом?
Задание 7
1. Получить алюмоаммонийные квасцы. Для этого приготовить два горячих раствора, содержащих 1,0 г сульфата алюминия в 1,0 мл воды и 0,2 г сульфата аммония в 0,4 мл воды. Растворы соединить, перемешать и охладить до 0ºС. Выпавшие кристаллы отфильтровать и высушить на фильтровальной бумаге. Полученную двойную соль взвесить и вычислить выход в процентах.
Рассмотреть полученные кристаллы под микроскопом. Часть кристаллов растворить в воде и провести частные реакции на составляющие соль ионы.
2. Ответить на следующие вопросы:
• написать уравнение диссоциации синтезированной соли;
• написать название комплексного соединения H[AuCl4];
• указать комплексообразователь, лиганды, координационное число, внутреннюю и внешнюю сферы, написать уравнение диссоциации этого соединения, выражение константы нестойкости, ее численное значение;
• определить пространственную структуру иона [Со(Н2О)6]2+, если известно, что он диамагнитен;
• для комплексного иона [Со(Н2О)6]2+ энергия расщепления d-подуровня Δ = 111,4 кДж·моль-1. Указать, при какой длине волны находится максимум поглощения видимого света ионом Со2+.
Задание 8
1. Получить комплексную соль [Cu(NH3)4]SO4·Н2О.
Для этого 8 г медного купороса растворить в 13 мл дистиллированной воды. Раствор нагреть до кипения, после чего при энергичном помешивании стеклянной палочкой прибавлять к нему концентрированный раствор аммиака, пока не растворится выпавший осадок. Затем к полученному раствору при перемешивании прибавить небольшими порциями 5 - 6 мл этилового спирта. Выделившуюся соль отфильтровать через воронку Бюхнера, высушить фильтровальной бумагой, взвесить и сдать лаборанту. Вычислить процент выхода соли. Изучить вид кристаллов под микроскопом, сравнить с кристаллами медного купороса.
2. Ответить на следующие вопросы:
• написать уравнение диссоциации синтезированной соли;
• привести выражение для константы нестойкости и ее численное значение;
• написать название комплексной соли, указать комплексообразователь, лиганды, координационное число, внутреннюю и внешнюю сферы;
• указать пространственную структуру иона [Cu(NH3)4]2+ (по методу Валентных сязей); объяснить его магнитные свойства;
• определить, при какой длине волны будет находиться максимум поглощения видимого света ионом [CoF6]3-, если известно, что энергия расщепления d-подуровня Δ = 155,3 кДж·моль-1.