Лабораторная работа Основные классы неорганических соединений
 Скачать 2.63 Mb.
|
Выполнение работыОпыт 1. Получение комплексной соли меди Налить в пробирку 1–2 мл раствора сульфата меди CuSO4 и по каплям прибавить раствор аммиака NH4OH. Наблюдать образование осадка основной соли меди (CuOH)2SO4. Отметить цвет осадка. Прилить избыток раствора аммиака. Получается раствор, содержащий комплексный ион [Cu(NH3)4]2+. Отметить цвет раствора. Требования к результатам опыта 1. Написать уравнение реакции образование основной соли (CuOH)2SO4. 2. Составить уравнение реакции получения комплексной соли меди. Опыт 2. Получение комплексной соли ртути Налить в пробирку 1–2 мл раствора нитрата ртути Hg(NO3)2 и добавить по каплям раствор иодида калия KI до появления ярко оранжевого осадка HgI2. Слить с осадка жидкость. К осадку добавить раствор KI. Осадок растворяется с образованием комплексного иона [HgI4]2−. Требования к результатам опыта 1. Написать уравнение реакции образования иодида ртути. 2. Составить уравнение реакции получения комплексного соединения ртути. Опыт 3. Получение комплексной соли серебра Налить в пробирку 1–2 мл раствора AgNO3 и добавить такой же объем раствора хлорида натрия NaCl. Отметить цвет осадка. Слить с образовавшегося осадка жидкость. К осадку добавить раствор аммиака NH4OH. Наблюдать растворение осадка хлорида серебра. Раствор сохранить для следующего опыта. Требования к результатам опыта 1. Написать уравнение реакции взаимодействия AgNO3 и NaCl. 2. Составить уравнение реакции образования [Ag(NH3)2]Cl. Опыт 4. Разрушение комплексных соединений К раствору комплексной соли серебра, полученной в предыдущем опыте, прибавить несколько капель концентрированной азотной кислоты до кислой реакции. Наблюдать выпадение белого осадка хлорида серебра Требование к результату опыта 1. Закончить уравнение реакции [Ag(NH3)2]Cl + НNO3 → …. 2. Объяснить разрушение комплексного иона. Опыт 5. Комплексные соединения в реакциях обмена Налить в пробирку 1–2 мл раствора гексацианоферрата (III) калия K3[Fe(CN)6] и добавить несколько капель раствора сульфата железа (II) FeSO4. Наблюдать образование осадка гексацианоферрата (III) железа (II) калия KFe[Fe(CN)6] синего цвета, получившего название турнбулевой сини. Налить в пробирку 1–2 мл раствора гексацианоферрата (II) калия K4[Fe(CN)6] и добавить несколько капель раствора хлорида железа (III) FeCl3. Наблюдать образование осадка гексацианоферрата (II) железа (III) калия KFe[Fe(CN)6] синего цвета, называемого берлинской лазурью. Требование к результатам опыта Написать молекулярные и ионные уравнения реакций образования осадков гексацианоферрата (III) железа (II) калия и гексацианоферрата (II) железа (III) калия. Опыт 6. Комплексные соединения в реакциях окисления-восстановления Смешать в пробирке по 1–2 мл растворов пероксида водорода H2O2 и разбавленного раствора щелочи, прилить несколько капель K3[Fe(CN)6]. Какой газ выделяется (испытать тлеющей лучинкой)? К подкисленному раствору перманганата калия KMnO4 прибавить 1–2 мл раствора гексацианоферрата (II) калия K4[Fe(CN)6]. Наблюдать обесцвечивание раствора. Требование к результатам опыта Закончить уравнения реакций: K3[Fe(CN)6] + Н2О2 + КОН = …; K4[Fe(CN)6] + KMnO4 + Н2SO4 = … В каждой реакции указать окислитель и восстановитель. Примеры решения задач Пример 15.1. Определить заряд комплексного иона, координационное число комплексообразователя (к.ч.) и степень окисления комплексообразователя в соединениях: а) [Cr(H2O)4Cl2]Cl, б) K3[Fe(CN)6], в) [Cu(NH3)4]SO4. Решение. Заряд комплексного иона равен заряду внешней сферы, но противоположен ему по знаку. Координационное число комплексообразователя равно числу лигандов, координирующихся вокруг него. Степень окисления комплексообразователя определяется так же, как степень окисления атома в любом соединении, исходя из того, что сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю. Заряды нейтральных молекул (Н2О, NH3) равны нулю. Заряды кислотных остатков определяют из формул соответствующих кислот. Отсюда: заряд иона а) +1, б) −3, в) +2; координационное число а) 6, б) 6, в) 4; степень окисления а) +3, б) +3, в) +2 Пример 15.2. Назвать комплексные соли: [Cu(NH3)4]SO4, [Co(Н2О)4(NO2)2]Cl, K4[Fe(CN)6], Na2[Pt(OH)5Cl], [Pt(NH3)2Cl2], [Cu(NH3)2(SCN)2]. Решение. При составлении названия комплексного соединения первым в именительном падеже называется анион, в потом в родительном – катион, независимо, который из них является комплексным. 1. Соль содержит комплексный катион. Название комплексного катиона составляют следующим образом: сначала указывают числа (ди, три, тетра, пента, гекса и т.д.) и названия отрицательно заряженных лигандов с окончанием «о» (Cl‾ –хлоро, SO42− – сульфато, ОН− – гидроксо, CN‾ – циано. SCN− – родано, NO2− – нитро и т.п.); затем указывают числа и названия нейтральных лигандов, причем вода называется аква, аммиак – аммин; последним называют комплексообразователь, указывая его степень окисления (в скобках римскими цифрами после названия комплексообразователя). Например, [Cu(NH3)4]SO4 – сульфат тетраамминмеди (II); [Co(Н2О)4(NO2)2]Cl – хлорид динитротетрааквакобальта (III). 2. Соль содержит комплексный анион. Название комплексного аниона составляют аналогично названию катиона и заканчивают суффиксом «ат». Например, K4[Fe(CN)6] − гексацианоферрат (II) калия; Na2[Pt(OH)5Cl] – хлоропентагидроксоплатинат (IV) натрия. 3. Наименование нейтральных комплексов образуют так же, как и катионов, но комплексообразователь называют в именительном падеже, а его степень окисления не указывают. Например, [Pt(NH3)2Cl2] – дихлородиамминплатина; [Cu(NH3)2(SCN)2] – дироданодиамминмеди. Задачи и упражнения для самостоятельного решения 15.1. Написать формулы следующих соединений: а) хлорид дибромотетраамминплатины (IV); б) тетрароданодиаквахромат (III) калия; в) сульфат пентаамминакваникеля (II); г) трихлоротриамминкобальт (III). К какому типу относится каждое из комплексных соединений по электрическому заряду комплексного иона? 15.2. Составить координационные формулы следующих комплексных соединений платины: а) PtCl4 ∙ 6NH3; б) PtCl4 ∙ 4NH3; в) PtCl4 ∙ 2NH3. Координационное число платины (IV) равно 6. Написать уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах. Какое соединение является комплексным неэлектролитом? 15.3. Написать молекулярные и ионные уравнения реакций обмена с образованием нерастворимых комплексных соединений: а) СuSO4 + K4[Fe(CN)6] = …; б) KCl + Na2[PtCl6] = …; в) AgNO3 + K3[Fe(CN)6] = …; г) FeSO4 + Na3[Co(CN)6] = …. Назвать образующиеся при реакциях комплексные соли. 15.4. Определить степень окисления и координационное число комплексообразователя в следующих комплексных ионах: а) [Ni(NH3)5Cl]2+; б) [Co(NH3)2(NO2)4]‾; в) [Cr(H2O)4Br2]+; г) [AuCl4]‾; д) [Cd(CN)4]2−. 15.5. Составить координационные формулы следующих комплексных соединений кобальта: а) CoCl3 ∙ 6NH3; б) CoCl3 ∙ 5NH3; в) CoCl3 ∙ 4NH3. Координационное число кобальта (III) равно 6. Написать уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах. 15.6. Написать координационные формулы следующих комплексных соединений: а) гексанитрокобальтат (III) калия; б) хлорид гексаамминникеля (II); в) тетрахлородиамминплатина; г) трифторогидроксобериллат магния. К какому типу относится каждое из комплексных соединений по заряду комплексного иона? 15.7. Из сочетания частиц Cr3+, H2O, Cl‾, K+ можно составить семь координационных формул комплексных соединений хрома, одно из которых [Cr(H2O)6]Cl3. Составить формулы других шести соединений и написать уравнения их диссоциации в водных растворах. 15.8. Написать молекулярные и ионные уравнения реакций обмена, происходящих между: а) гексацианоферратом (II) калия и сульфатом меди; б) гексацианокобальтатом (II) натрия и сульфатом железа; в) гексацианоферратом (III) калия и нитратом серебра; г) гексахлороплатинатом (II) натрия и хлоридом калия. Образующиеся в результате реакций комплексные соединения нерастворимы в воде. 15.9. Константы нестойкости комплексных ионов [Co(CN)4]2−, [Hg(CN)4]2−, [Cd(CN)4]2− соответственно равны 8∙10−20, 4∙10−41, 1,4∙10−17. В каком растворе содержание ионов CN‾ больше? Написать выражения для констант нестойкости указанных комплексных ионов. 15.10. Определить, чему равен заряд комплексных ионов: а) [Сr(NH3)5NO2], б) [Pd(NH3)Cl3], в) [Ni(CN)4], если комплексообразователями являются Cr3+, Pd2+, Ni2+. Написать формулы комплексных соединений, содержащих эти ионы. 15.11. Из сочетания частиц Co3+, NH3, NO2‾, K+ можно составить семь координационных формул комплексных соединений кобальта, одно из которых [Co(NH3)6](NO2)3. Составить формулы других шести соединений и написать уравнения их диссоциации в водных растворах. 15.12. Составить координационные формулы следующих комплексных соединений платины (II), координационное число которой равно 4: а) PtCl2 ∙ 3NH3; б) PtCl2 ∙ NH3 ∙ KCl; в) PtCl2 ∙ 2NH3. Написать уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах. Какое соединение является комплексным неэлектролитом? 15.13. Константы нестойкости комплексных ионов [Co(NH3)6]3+, [Fe(CN)6]4−, [Fe(CN)6]3− соответственно равны 6,2∙10−36, 1,0∙10−37, 1,4∙10−44. Какой из этих ионов наиболее прочный? Написать выражения для констант нестойкости указанных комплексных ионов и молекулярные формулы соединений, содержащих эти ионы. 15.14. Известны две комплексные соли кобальта, отвечающие одной и той же эмпирической формуле CoClSO4∙5NH3. Одна из них в растворе с BaCl2 дает осадок BaSO4, но не дает осадка с AgNO3, другая с AgNO3 дает осадок AgCl, а с BaCl2 осадка не дает: а) написать формулы обоих комплексных соединений; б) назвать эти комплексные соединения и написать уравнения их диссоциации; в) написать молекулярные и ионные уравнения реакций взаимодействия комплексных соединений с образованием осадка – в одном случае AgCl, а в другом – BaSO4. 15.15. Определить заряд комплексообразователя и назвать комплексные соединения: а) Cu2[Fe(CN)6]; б) [Ag(NH3)2]Cl; в) [Co(NH3)3(NO2)3]; г) Na2[PtCl4]. 15.16. Назвать каждое из следующих соединений: а) K3[Ni(CN)6]; б) [Cr(NH3)4(SCN)Cl]NO3; в) [Pt(NH3)2(H2O)2Br2]Cl2; г) K4[CoF6]. 15.17. Из раствора комплексной соли PtCl4 ∙ 6NH3 нитрат серебра осаждает весь хлор в виде хлорида серебра, а из раствора соли PtCl4∙3NH3 – только ¼ часть входящего в его состав хлора. Написать координационные формулы этих солей, определить координационное число платины в каждой из них. 15.18. Координационное число Os4+ и Ir4+ равно 6. Составить координационные формулы и написать уравнения диссоциации в растворе следующих комплексных соединений этих металлов: а) 2NaNO2∙OsCl4; б)Ir(SO4)2∙2KCl; в) OsBr4∙Ca(NO3)2; г) 2RbCl∙IrCl4. 15.19. Написать координационные формулы соединений а) Co(NO2)3∙3KNO2; б) Co(NO2)3∙KNO2∙2NH3; в) CoCl3∙3NH3, если координационное число кобальта 6. Составить уравнения диссоциации этих соединений. 15.20. Нижеприведенные молекулярные соединения представить в виде комплексных солей: а) KCN∙AgCN; б) 2KCN∙Cu(CN)2; в) Co(NO3)3∙6NH3; г) CrCl3∙6H2O; д) 2KSCN∙Co(SCN)2; е) 2KI∙HgI2. Написать уравнения диссоциации этих солей в водных растворах. Лабораторная работа 16 S-металлы Цель работы: изучить химические свойств s-металлов. Задание: провести реакции взаимодействия натрия, калия, магния, кальция с водой; убедиться на опыте, что пероксид натрия подвергается гидролизу и обладает двойственными окислительно-восстановительными свойствами; определить продукты горения магния. Выполнить требования к результатам опытов, оформить отчет, решить задачу. Теоретическое введение В периодической системе s-металлы расположены в IА (щелочные металлы (ЩМ)) и IIА (Ве, Мg и щелочноземельные металлы (ЩЗМ)) группах Периодической системы (табл. Б. 5). На внешнем энергетическом уровне у атомов щелочных металлов находится один электрон (ns1), у атомов Ве, Mg и ЩЗМ – два электрона (ns2). Во всех соединениях ЩМ проявляют степень окисления +1, Ве, Mg и ЩЗМ +2. Все s-металлы – сильные восстановители. Они энергично взаимодействуют с кислородом. При этом литий образует оксид Li2O, натрий − пероксид Na2O2, а калий, рубидий и цезий – надпероксиды МО2. Бериллий, магний и ЩЗМ образуют оксиды МО. Пероксиды ЩМ проявляют окислительные и восстановительные свойства, причем окислительные свойства выражены сильнее. Пероксиды являются солями пероксида водорода. Поскольку кислотные свойства Н2О2 выражены очень слабо, пероксиды, растворяясь в воде, подвергаются почти полному гидролизу. ЩМ также энергично взаимодействуют с галогенами, особонно с фтором и хлором, с образованием соответствующих галогенидов; Ве, Mg и ЩЗМ реагируют с галогенами при обычных температурах или при небольшом нагревании. Безводные галогениды ЩЗМ легко присоединяют воду и аммиак. Из ЩМ только литий непосредственно взаимодействует с азотом при комнатной температуре, образуя нитрид лития Li3N. Магний и ЩЗМ реагируют с азотом при нагревании с образованием М3N2. ЩМ энергично взаимодействуют с водой при комнатной температуре, вытесняя из нее водород и образуя гидроксиды. Активность взаимодействия с водой возрастает по мере увеличения порядкового номера элемента. Также взаимодействуют и ЩЗМ. Бериллий и магний отличаются во многих отношениях от щелочноземельных металлов. С водой они взаимодействуют очень медленно, так как образующиеся при этом гидроксиды малорастворимы в воде. Магний хорошо реагирует с водой при нагревании и при комнатной температуре в присутствии хлорида аммония NH4Cl, который удаляет с поверхности магния защитную пленку из Mg(OH)2. Гидроксиды ЩМ хорошо растворимы в воде, являются сильными основаниями и называются щелочами. Гидроксиды металлов II А группы менее растворимы и являются более слабыми основаниями. Основные свойства гидроксидов М(ОН)2 увеличиваются от Ве(ОН)2 (амфотерного) до Ва(ОН)2 (щелочь). |