4.2 Химические свойства соединения хрома и марганца.

Опыт 1.

Осторожно нагрейте несколько растёртых кристалликов дихромата аммония. Как только начнётся реакция, прекратите нагревание. Отметьте внешний эффект реакции и изменение цвета содержимого пробирки. Напишите уравнение реакции с учётом того, что кроме Cr₂O₃получается вода и молекулярный азот. Укажите окислитель и восстановитель в этой реакции.

Опыт 2. Получение тригидроксида хрома и изучение его свойств.

В пробирку с раствором сульфата хрома (III) прилейте немного гидроксида натрия до появления осадка. Напишите уравнение реакции с точки зрения диссоциации растворов. Разделите осадок на две части, испытайте его растворимость в соляной кислоте и в избытке гидроксида натрия. Что произошло с осадком? Напишите уравнение соответствующих реакций. Координационное числоCr³⁺равно 6. Назовите получившиеся в растворе соли.

Опыт 3. Гидролиз сульфата хрома (III).

В пробирку с нейтральным раствором лакмуса опустите несколько кристаллов соли – сульфата хрома (III) и полностью их растворите. Отметьте изменение окраски раствора лакмуса и напишите уравнение реакции гидролиза соли, объясняющее это изменение, учитывая, что гидролиз идёт только по первой ступени.

Опыт 4.Превращение хроматов в дихроматов и наоборот.

В пробирку возьмите 4 – 5 капель раствора хромата калия. Отметьте цвет раствора. Прибавьте немного серной кислоты. Каков цвет получкнного раствора дихромата калия K₂Cr₂O₇? К полученному дихромату прибавьте щёлочи. Изменился ли цвет раствора? Напишите уравнение реакций перехода хромата в дихромат с т.зр. диссоциации. Чем объясняется взаимный переход этих солей? При каких значениях рН хроматы переходят в дихроматы и наоборот?

Опыт 5. Окислительные свойства дихроматов.

1. В пробирку возьмите немного дихромата калия. Прибавьте серной кислоты и опустите несколько кристалликов сульфита натрия. Как изменился цвет раствора? Напишите уравнение реакций с т.зр. окисления – восстановления.

2. К раствору дихромата калия (1 – 2 мл) прибавьте 2 – 3 капли конц. соляной кислоты (пл. 1,19 г/см). Пробирку закрепите наклонно в штативе и осторожно нагрейте маленьким пламенем на спиртовке до перехода оранжевой окраски раствора в зелёную. Какой газ Выделяется? Какое получено соединение хрома? Напишите уравнение происходящей реакции с точки зрения окисления – восстановления.

Перманганаты – сильные окислители, при чём в зависимости от рН среды: марганец меняет окислительное число

При рН >7 Мn⁺⁷→Mn⁺²

При рН ≈7 Мn⁺⁷→Mn⁺⁴

При рН <7 Мn⁺⁷→Mn⁺⁶

Опыт 6. Получение гидроксида марганца (II) и его свойства.

К 2 – 3 мл сульфата марганца (II) прилейте гидроксида натрия. Обратите внимание на цвет осадка в первый момент. Напишите уравнение реакции. Оставьте осадок стоять в штативе на несколько минут. Что с ним происходти? Напишите превращение дигидроксида марганца на воздухе в оксид гидроксидMn(IV).

Опыт 7.Восстановительные свойства соединений марганца (II).

К раствору марганца (II) добавте ратвора щелочи и несколько капель пероксида водорода (10% - го). Осторожно нагрейте смесь до полного разложения избытка пероксида. Наблюдайте образование осадка H₂MnO₃. Напишите уравнение реакции с т.зр.ок – восстановления.

Опыт 8. Разложение перманганата калия.

Несколько кристалликов перманганата калия положите в пробирку и укрепите её горизонтально в штативе. Нагрейте осторожно перманганат калия на спиртовке. Проверьте, какой газ выделяется, поднося к отверстию пробирки тлеющую лучинку. Напишите уравнение реакции с точки зрения окисления ‑ восстановления. Укажите окислитель и восстановитель. К охлаждённому содержимому пробирки прилейте 2 мл воды. Зелёная окраска раствора указывает на присутствие иона, а осадок – на диоксид марганца.

Опыт 9.Окислительные свойства перманганата калия в кислой, нейтральной и щелочных средах или при различных значенияхpH.

В три пробирки прилейте по несколько капель перманганата калия. В первую добавьте раствора серной кислоты, во вторую ‑ столько же воды, а в третью – раствора щелочи. Во все три пробирки добавьте сульфита натрия. Наблюдайте изменение цвета раствора в каждой пробирке. Напишите уравнения реакций с точки зрения окисления – восстановления, учитывая среду.

Опыт 10Метод фотоколометрического определения марганца.

В основе метода определения марганца лежит окисление его до вида MnO₄периодатом или персульфатом.

Вычисление марганца персульфатом в присутствии ионов серебра даёт преимущество только при очень малых концентрациях марганца.

Ряд недостатков: меньшая устойчивость раствора, образование пузырьков кислорода на стенках кювет, появлениемути хлорида в пробе вследствие присутствия следов хлор-ионов.

Реактивы:

1. Серебро азотнокислое – 0,1 н раствор.

2. Серная кислота – 25% раствор.

3. Аммоний надсернокислый (персульфат) – 10% раствор (свежий).

4. Основной раствор марганца с содержанием 0,2 мг/мл. Навеску 0,2870 г марганцевокислого калия х.ч. растворяют в мерной колбе на 500 мл и доводят до метки водой.

Рабочий раствор «А» с содержанием марганца 0,02 мг/мл готовят разбавлением основного раствора в 10 раз.

Рабочий раствор «Б» с содержанием 0,002 мг/мл готовят разбавлением раствора «А» в 10 раз.

5. Натрий фосфорнокислый двухзамещённый – 10% раствор.

Построение калибровочного графика

Строят калибровочный график в интервале 0,01 – 0,1 мг/мл.

В ряд мерных колб на 100 мл отбирают микробюреткой 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0 мл рабочего раствора «Б», что соответствует содержанию марганца 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09 и 0,1 мг/л. добавляют 70 – 80 мл воды и реактивов в следующем порядке:

10 мл 25% раствора серной кислоты,

0,5 мл 0,1 н раствора персульфата аммония и

1мл 10% раствора двухзамещённого фосфорнокислого натрия.

После введения каждого реактива содержимое колб перемешивают, нагревают на кипящей водяной бане 20 –25 минут, охлаждают и добавляют до метки водой.

Проверяют оптическую плотность на фотоколориметре с зелёным светофильтром (λ = 536 нм) в 50 мм кюветах относительно воды со всеми реактивами, кроме перманганата калия.

Строят калибровочный график, откладывая по оси абсцисс содержание марганца в мг/л, а по оси ординат – оптическую плотность.

Ход анализа

Отбирают аликвоту предварительно подготовленной пробы в стакан из термоустойчивого стекла, разбавляют водой до 70 – 80 мл и добавляют реактивы в следующем порядке:

5 мл 25% раствора серной кислоты,

0,5 мл 0,1 н раствора азотнокислого серебра,

1 мл 10% раствора персульфата аммония и

1 мл 10% раствора двухзамещённого фосфорнокислого натрия.

После введения каждого реактива содержимое стакана перемешивают.

Пробу кипятят 1,5 – 2 минуты (но не больше), охлаждают, количественно переносят в мерную колбу на 100 мл и доводят до метки водой.

Измеряют оптическую плотность на фотоколориметре с зелёным светофильтром (λ = 536 нм) в 50 мм кюветах относительно воды со всеми реактивами.

Содержание марганца находят по калибровочному графику и формуле:

, где

С – содержание железа, найденное по калибровочному графику, мг/л;

100 – объём, до которого разбавлена исходная проба, мл;

V_пр– объём исходной пробы, мл.