Часть 2. D-элементы VIII группы (Железо. Кобальт. Никель)

Цель работы

Изучение способов получения и физико-химических свойств d-элементов VIII группы.

Оборудование и реактивы

Пробирки, пробиркодержатель, спиртовка, спички, штатив, воронка, фильтровальная бумага.

Железо Fe (к); дистиллированная вода; растворы: серная кислота H₂SO₄ (разб. и конц.), соляная кислота HCl (разб. и конц.), азотная кислота HNO₃ (разб. и конц.), гидроксид натрия NaOH, сульфат железа (II) FeSO₄, бромная вода, бихромат калия K₂Cr₂О₇, перманганат калия KMnO₄, сульфата кобальта CoSO₄, сульфата никеля NiSO₄, роданид аммония NH₄CN, гексацианоферрат (II) калия K₄[Fe(CN)₆], сульфид натрия Na₂S, иодид калия KI; лакмус.

Экспериментальная часть ¹³

Опыт 1. Взаимодействие железа с кислотами

Испытайте действие на железо разб. и конц. кислот: серной, соляной и азотной.

Кислота	Уравнения реакций
	разбавленная	концентрированная
серная кислота H2SO4
соляная кислота HCl
азотная кислота HNO3

Опыт 2. Свойства солей Fe (II)

2.1. В три пробирки налейте по 1 мл раствора сульфата железа (II) FeSO₄, подкисленного серной кислотой, и добавьте в первую пробирку бромную воду, во вторую – раствор дихромата калия K₂Cr₂О₇, в третью – раствор перманганата калия KMnO₄.

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

2.2. Раствор сульфата железа (II) FeSO₄ испытайте лакмусом.

________________________________________________________________________________

Опыт 3. Получение и свойства гидроксидов Fe, Co, Ni (II)

Возьмите по 2 мл растворов сульфата железа (II) FeSO₄, сульфата кобальта CoSO₄ и сульфата никеля (II) NiSO₄ и осадите в каждом из растворов соответствующий гидроксид при помощи щелочи NaOH.

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Отметьте цвет осадков. Отделите часть осадков и испытайте их на растворимость в кислотах и избытке щелочи (при нагревании).

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Опыт 4. Свойства солей железа (III)

4.1. Напишите уравнение реакции гидролиза FeCl₃ и определите рН лакмусом.

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

4.2. К небольшим количествам хлорида железа (III) FeCl₃ в отдельных пробирках прилейте растворы роданида аммония NH₄CN и гексацианоферрата (II) калия K₄[Fe(CN)₆].

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

4.3. В три пробирки налейте по 2–3 мл раствора хлорного железа. FeCl₃ В одну пробирку прибавьте раствор сульфида натрия Na₂S, в другую – раствор иодида калия KI, третью оставьте для сравнения.

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Вывод: ___________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Контрольные задания

Напишите уравнения реакций, в результате которых можно осуществить следующие превращения, назовите вещества:

1. Сu → Cu(NO₃)₂ → CuO → CuSO₄ → [Cu(NH₃)₄]SO₄ → CuSO₄ → CuCl₂ → Cu(NO₃)₂ → Cu

2. Fe → FeCl₂ → Fe(OH)₂ → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ → Fe₂(SO₄)₃ → Fe(OH)₃

3. Fe → Fe(NO₃)₃ → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ → Fe → FeSO₄ → Fe(OH)₂ → Fe(OH)₃ → Na[Fe(OH)₄]

4. Cr → CrCl₃ → Cr(OH)₃ → K[Cr(OH)₄] → K₂CrO₄ → K₂Cr₂O₇ → K₂CrО₄

5. Zn → Zn(NO₃)₂ → Zn(OH)₂ → ZnO → ZnSO₄ → [Zn(NH₃)₄]SO₄

6. Fe → FeSO₄ → Fe(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₃ → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ → Fe

Закончите уравнения реакций, расставьте коэффициенты методом электронного баланса, назовите вещества:

7. Mn(NO₃)₂ + Na₂S₂O₈ + H₂O → HMnO₄ +...

8. NaI + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ →

9. KClO₃ + MnO₂ + KOH → K₂MnO₄ + ...

10. As + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → H₃AsO₄ +

11. Растворимость сульфида железа при некоторой температуре составляет 5,35 • 10^–9 в 100 см³ раствора. Рассчитайте произведение растворимости сульфида железа.

12. Какие массы KMnO₄ и H₂O₂ необходимы для получения кислорода объемом 11,2 дм³ (н.у.) при проведении реакции в кислой среде.

13. Для рафинирования была взята черновая медь массой 1000 кг, в которой массовая доля примесей составляет 4%. Какая масса рафинированной меди может быть получена из нее, если выход по току составляет 92%?

14. Медно – калийное удобрение содержит в массовых долях: K₂O – 56,8%; Cu – 1,0%. Какой процент это составляет в пересчете на хлорид калия и технический медный купорос, в котором массовая доля меди составляет 24%?

15. Газом, выделившимся при обработке латуни массой 150 г избытком раствора соляной кислоты при нагревании, полностью восстановили оксид железа(III), при этом масса оксида железа (III) уменьшилась на 14,4 г. Определите состав смеси (ω,%).

16. Сплав меди с алюминием представляет собой химическое соединение, содержащее 12,3% алюминия. Определите формулу этого соединения.

17. На растворение смеси меди и оксида меди (II) массой 18 г израсходован раствор серной кислоты массой 50 г с массовой долей 90%. Вычислите массу меди в смеси.

18. Какая масса хромистого железняка, содержащего 30% Fe(CrO₂)₂ потребуется для получения хрома массой 0,5 т?

19. Какой объем 0,5 н раствора дихромата калия потребуется для полного окисления в кислой среде иодида калия массой 22 г?

20. Какую массу CrO₃ можно получить из дихромата калия массой 147 г? Какую массу этилового спирта можно окислить им до альдегида?

Пример. При нагревании смеси железа и цинка массами 11,2 г и 26,0 г соответственно с избытком серы и последующей обработкой продуктов реакции избытком раствора соляной кислоты выделился газ, который пропустили через раствор сульфата меди (II). Рассчитайте объем сульфата меди с массовой долей 10% (ρ = 1,10 г/мл) израсходованный на поглощение образовавшегося газа.

Решение

Дано: m(Fe)= 11,2 г m(Zn) = 26,0 г ω(CuSO4) = 10% ρ(CuSO4) = 1,1 г/мл Vр-ра(CuSO4) – ?

Решение: 1) Fe + S = FeS 2) Zn + S = ZnS 3) FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S↑ 4) ZnS + 2HCl = ZnCl2 + H2S↑ 5) H2S + CuSO4 = CuS↓ + H2SO4 M(Fe) = 56 г/моль; M(Zn) = 65 г/моль; M(CuSO4) = 160 г/моль Находим количество железа и цинка 11,2 / 56 = 0,2 моль Fe, 26 / 65 = 0,4 моль Zn. Тогда из уравнений (1 и 2) количество FeS равно 0,2 моль, а ZnS – 0,4 моль. Количество H2S, по реакции (3 и 4) равно 0,2 + 0,4 = 0,6 моль. Следовательно, по реакции (5) образуется и израсходуется такое же количество, т.е. 0,6 моль CuSO4 или 0,6 • 160 = 96 г. Vр-ра(CuSO4) с массовой долей соли 10% равен 96 • 100 / 10 • 1,1 = 872,7 мл. Ответ: Vр-ра(CuSO4) = 872,7 мл.

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________