Непереходные металлы (ia, iia групп и алюминий)

Теоретическая часть

Физические и химические свойства металлов IA и IIA групп, особенности их взаимодействия с кислородом. Амфотерный характер оксида и гидроксида алюминия. Горизонтальная и диагональная аналогия свойств.

Домашнее задание

1. Охарактеризуйте способы получения щелочных и щелочноземельных металлов.

2. Приведите примеры малорастворимых солей щелочных и щелочно-земельных металлов. Какими реакциями можно обнаружить в растворе ионы Na⁺ и К⁺?

3. Закончите уравнения реакций и расставьте коэффициенты:

Экспериментальная часть

Опыт 1. Взаимодействие металлов с кислородом

а) Щелочные металлы (демонстрационный). В железную ложечку положить кусочек металлического натрия, внести в пламя спиртовки и нагреть до воспламенения. Отметить цвет пламени.

б) Магний. Бросить немного порошка магния в пламя горелки. Наблюдать вспышку.

в) Алюминий. Пластинку очистить наждачной бумагой. На свежую поверхность металла нанести каплю раствора Hg(NO₃)₂. Когда поверхность станет серой, смоченное место слегка растереть ватой и оставить на воздухе. Наблюдать образование хлопьев гидроксида алюминия.

Опыт 2. Взаимодействие металлов с водой

а) Натрий (демонстрационный). В фарфоровую чашку с водой поместить кусочек натрия. Определить реакцию среды получившегося раствора с помощью лакмуса или фенолфталеина.

б) Магний и алюминий. В две пробирки с водой внести немного порошка магния и алюминия. Нагреть обе пробирки. Отметить интенсивность протекания реакции в каждом из случаев.

Опыт 3. Взаимодействие алюминия с кислотами и щелочами

а) В две пробирки налить 2н растворы HCl и HNO₃. В каждую из них поместить по грануле алюминия. Какие газы выделяются в процессе реакций?

б) Налить в пробирку 3–5 мл 20%-ого раствора NaOH и насыпать немного порошка алюминия. Определить выделяющийся газ.

Опыт 4. Получение и свойства гидроксидов металлов IIA-группы и алюминия

а) К растворам сульфата магния и хлоридов кальция, стронция и бария прилить раствор гидроксида натрия. Отметить образование осадков и их цвет. Растворить каждый из осадков в хлороводородной кислоте.

б) К раствору сульфата алюминия прилить раствор сульфида аммония. Полученный осадок промыть на фильтре водой и разделить на две части. К одной из них прилить хлороводородную кислоту, к другой – гидроксид натрия. Сделать вывод о природе осадка.

Опыт 5. Окрашивание пламени соединениями металлов

Очистить нихромовую проволоку, опуская ее в соляную кислоту и прокаливая в пламени спиртовки. Затем опустить проволоку в раствор хлорида кальция и снова внести в пламя. Наблюдать окрашивание пламени. Проделать аналогичный опыт с хлоридами натрия, калия, стронция и бария.

Лабораторная работа 8

Переходные металлы (хром, марганец, железо, медь)

Теоретическая часть

Изменение физических и химических свойств простых веществ в первом ряду переходных металлов. Определение максимальной степени окисления d-элемента по его положению в периодической системе.

Домашнее задание

1. Напишите первый ряд переходных металлов (Sc – Zn) и укажите характерные степени окисления для каждого элемента.

2. С позиции метода валентных схем объясните, почему кобальт (III) устойчив в цианидном комплексе [Со(CN)₆]^3- и неустойчив в аквакомплексе [Со(Н₂О)₆]³⁺.

3.Расставьте коэффициенты:

Экспериментальная часть

Хром

Опыт 1. Получение и свойства оксида хрома (III)

а) (Демонстрационный). Насыпать в небольшой алундовый тигель на 2/3 объема дихромат аммония. С помощью спички нагреть верхний слой соли. Объяснить наблюдаемые явления.

б) Подействовать на полученный порошок оксида хрома (III) водой, разбавленными растворами кислот и щелочей. Происходит ли растворение? Сделать вывод о прочности кристаллической решетки данного оксида.

Опыт 2. Получение и свойства гидроксида хрома (III)

а) В пробирку с раствором хлорида хрома (III) прилить по каплям раствор гидроксида натрия до образования осадка. Отметить цвет осадка.

б) Разделить осадок на две пробирки. В одну прилить разбавленную соляную кислоту, а в другую – избыток щелочи. Сделать вывод о свойствах гидроксида хрома (III).

Опыт 3. Окислительно-восстановительные свойства соединений хрома (III)

а) К раствору хлорида хрома (III) добавить раствор щелочи до растворения первоначально выпадающего осадка. При этом образуется раствор комплексного хромата (III). Добавить избыток щелочи, 2–3 мл бромной воды и нагреть. Отметить изменение цвета.

б) (Демонстрационный). В раствор хлорида хрома (III), подкисленный соляной кислотой, поместить 2–3 гранулы цинка. Налить в пробирку немного керосина и закрыть резиновой пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опустить в воду. Наблюдать через несколько минут изменение цвета. Объяснить роль керосина. Сделать выводы об участии хрома (III) в окислительно-восстановительных реакциях.

Опыт 4. Влияние реакции среды на переход хромат « дихромат

К 2–3 мл раствора хромата калия прилить раствор серной кислоты. Наблюдать изменение цвета. В ту же пробирку прилить раствор щелочи. Наблюдать восстановление первоначальной окраски. Указать, какие ионы ответственны за переходы цвета.

Марганец

Опыт 5. Получение гидроксида марганца (II) и его свойства

а) К раствору соли марганца (II) прилить гидроксид натрия. Отметить цвет образующегося осадка.

б) Разделить осадок на 2 части. Одну порцию оставить стоять на воздухе. Объяснить изменение окраски с течением времени.

в) Ко второй порции осадка из опыта (а) прилить бромной воды. Отметить, насколько быстро меняется цвет осадка.

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

К раствору соли марганца (II) прилить раствор сульфида аммония. Каков состав и цвет осадка? Что происходит при его стоянии на воздухе?

Свойства соединений марганца (VII) и марганца (VI) были рассмотрены в лабораторной работе 3 (опыт 7).

Железо

Опыт 7. Получение гидроксида железа (II) и его свойства

К свежеприготовленному раствору сульфата железа (II) добавить раствор гидроксида натрия. Наблюдать образование осадка. Отметить цвет осадка и его изменение со временем. Дать объяснение.

Опыт 8. Гидролиз солей железа (III)

К раствору хлорида железа (III) прилить раствор карбоната натрия. Наблюдать изменения. Доказать, что выпавший осадок не является карбонатом.

Опыт 9. Окислительные свойства соединений железа (III)

К раствору FeCl₃ прилить раствор иодида калия, добавить раствор крахмала. Сделать вывод о продуктах реакции.

Опыт 10. Качественные реакции на ионы железа (II) и железа (III)

а) К раствору FeCl₃ прилить раствор роданида калия. Отметить цвет полученного соединения.

б) К раствору хлорида железа (III) прилить раствор гексацианоферрата (II) калия. Отметить выпадение осадка и его цвет. Полученное вещество носит название «берлинская лазурь».

в) К раствору сульфата железа (II) прилить раствор гексацианоферрата (III) калия. Отметить выпадение осадка и его цвет. Полученное вещество носит название «турнбулева синь».

Медь

Опыт 11. Взаимодействие меди с солями менее активных металлов (демонстрационный)

В раствор нитрата ртути (II) опустить предварительно обезжиренную медную монету. Объяснить наблюдаемые явления.

Опыт 12. Получение и разрушение комплексных соединений меди (II)

а) К раствору сульфата меди (II) добавлять по каплям аммиак до растворения первоначально образующегося осадка. Отметить изменение цвета. Написать уравнение реакции образования комплексного соединения.

б) К полученному в опыте (а) раствору добавить раствор сульфида аммония. Отметить образование осадка и его цвет. Объяснить причины разрушения комплекса на основании данных о константе нестойкости комплексного соединения и произведения растворимости сульфида (см. табл. 1, 3).

Опыт 13. Окислительные свойства соединений меди (II)

К раствору сульфата меди прилить раствор иодида калия. Дать осадку осесть. Отлить часть раствора, разбавить его водой и добавить раствора крахмала. По изменению цвета сделать вывод о продуктах реакции.