Стась Н. Ф. Князева ем лабораторных работ по неорганической химии
 Скачать 0.67 Mb.
|
|
Получение и обнаружение фосфорной кислоты Подействовать концентрированной азотной кислотой на небольшое количество красного фосфора (опыт проводить под тягой, обратить внимание на окраску выделяющегося газа. К полученному раствору прибавить 1 - 2 капли молибдата аммония. В отчете описать опыт и написать уравнение реакции фосфора с HNO 3 , уравняв его методом полуреакций. Найти в учебных пособиях (например, у Кара- петьянца и Дракина, гл. 84) формулу окрашенного комплексного соединения, которое образуется при взаимодействии H 3 PO 4 с молибдатом аммония и написать уравнение его образования. Как называется класс неорганических соединений, к которым принадлежит это вещество Опыт 7. Гидролиз фосфатов С помощью универсального индикатора определить рН раствора Na 3 PO 4 или K 3 PO 4 . Написать молекулярные и ионные уравнения ступенчатого гидролиза этой соли. Используя табличные значения констант ступенчатой диссоциации фосфорной кислоты (К = 7,1·10 -3 , К = 6,2·10 -8 , К = 5,0·10 -13 ), вычислить константу гидролиза и степень гидролиза в одномолярном растворе по каждой ступени. В отчете привести все уравнения реакций и все расчеты. В выводе указать, какая из ступеней гидролиза имеет практическое значение, а какие можно в общем случае не учитывать. Опыт 8. Получение нерастворимых фосфатов Используя раствор ортофосфата натрия (или калия) и растворы других солей, имеющихся в штативе, провести по своему выбору не менее пяти ионообменных реакций получения нерастворимых фосфатов. В отчете написать уравнения реакций и привести после каждой из них справочную величину произведения растворимости (ПР) полученной соли например Na 3 PO 4 + 3AgNO 3 = 3NaNO 3 + Ag 3 PO 4 ↓; ПР) = В выводе указать практическое значение проведенных реакций. Соединения мышьяка, сурьмы, висмута У мышьяка, сурьмы и висмута, вследствие увеличения радиуса атомов, изменяются химические свойства мышьяк является неметаллом, сурьма – сильно амфотерный металла висмут – металл со слабыми признаками амфотерности. С соединениями мышьяка в учебных лабораториях опытов не проводят, так как они очень ядовиты. У сурьмы и висмута наибольший интерес представляют их соединения в степенях окисления +3 и +5: гидроксиды, соли и сульфиды. Опыт 9. Получение гидроксидов сурьмы (III) и висмута (III) и исследование их свойства Получение гидроксида сурьмы (III). В две пробирки налить по 3 - 4 капли раствора хлорида сурьмы (III). В каждую пробирку прибавить по 3 - 5 капель раствора щелочи до выпадения осадка. В одну из пробирок с осадком гидроксида сурьмы (III) добавить несколько капель соляной кислоты, в другую – щелочи. Наблюдать растворение осадков в обоих случаях. В отчете описать опыт, написать все уравнения проделанных реакций в молекулярном и ионно-молекулярном виде. Сделать вывод об основно-кислотных свойствах гидроксида сурьмы (III). б Получение гидроксида висмута (III). Получить Bi(OH) 3 взаимодействием нитрата висмута (III) с раствором щелочи. Испытать растворимость осадка в растворах азотной кислоты и щелочи. В обоих ли случаях растворяется осадок В отчете описать опыт, указать окраску гидроксида висмута (III), написать уравнения реакций получения Bi(OH) 3 и его растворения в азотной кислоте в молекулярном и ионно-молекулярном виде. Опыт 10. Гидролиз солей сурьмы (III) и висмута (III) В две пробирки налить 4 - 5 капель раствора хлорида сурьмы) и нитрата висмута (III). В каждую пробирку добавлять по каплям воду, перемешивая раствор стеклянной палочкой. Наблюдать помутнение растворов и выпадение осадков основных солей. Прибавить несколько капель концентрированной соляной кислоты к хлориду сурьмы (III) и концентрированной азотной кислоты к нитрату висмута (III); осадки при этом растворяются. Снова прилить воду – наблюдается вторичное образование осадка. Объяснить это явление. В отчете написать в молекулярном и ионно- молекулярном виде уравнения следующих реакций а) гидролиза хлорида сурьмы (III) и нитрата висмута (III) с образованием основных солей хлорида дигидроксосурьмы (III) и нитрата дигидроксовисмута (III); б) разложения основных солей с образованием хлорида оксосурьмы (III) SbOCl и нитрата оксовисмута (III) BiONO 3 ; в) растворения осадков оксосолей при приливании кислот. В выводе объяснить причину гидролиза солей сурьмы (III) и висмута (III), а также указать, какая из солей гидролизуется в большей степени и почему. Опыт 11. Получение и изучение свойств сульфидов сурьмы (III) и висмута (III) а Сульфид сурьмы (III). В пробирку с 2 - 3 каплями раствора SbCl 3 прибавить 5 - 8 капель раствора сульфида натрия (или сульфида аммония, отметить яркую окраску образующегося сульфида сурьмы (III). После отстаивания осадка слить с него жидкость (или удалить пипеткой, после чего добавить раствор сульфида натрия (или аммония. Перемешивая осадок стеклянной палочкой, наблюдать его растворение с образованием сульфосоли Na 3 AsS 3 . К полученному раствору прибавить капель концентрированной соляной кислоты, при этом снова образуется сульфид сурьмы (III) и выделяется газ с характерным запахом. По запаху определить, какой газ выделяется. В отчете описать опыт и составить уравнения реакций а) получения сульфида сурьмы (III); б) его растворения в сульфиде натрия в) разложения сульфосоли соляной кислотой. В выводе привести общее название всех сульфидов, растворяющихся в растворах сульфидов щелочных металлов и аммония привести формулы подобных сульфидов. б Сульфид висмута (III). Получить сульфид висмута (III) по ионообменной реакции нитрата висмута (III) с сульфидом натрия, отметить цвет осадка. Подействовать на осадок раствором Na 2 S – осадок не растворяется. Слить раствор с осадка и подействовать на него концентрированной азотной кислотой – осадок растворяется (для ускорения реакции пробирку подогреть на пламени спиртовки. В отчете описать опыт. Составить уравнения реакций получения Bi 2 S 3 и его взаимодействия с HNO 3 , имея ввиду, что вторая реакция является окислительно- восстановительной, в которой образуются нитрат висмута (III), серная кислота и оксид азота (II). Уравнять реакцию методом полуреакций. Объяснить, почему сульфид висмута (III) не образует сульфосоль при взаимодействии с раствором сульфида натрия. Работа ЭЛЕМЕНТЫ ЧЕТВЕРТОЙ ГРУППЫ углерод, кремний, германий, олово, свинец) Главную подгруппу четвертой группы периодической системы Д.И. Менделеева составляют химические элементы углерод, кремний, германий, олово и свинец. Их простые вещества и многие соединения широко используются в жизни и деятельности человека. Углерод – основа органической химии, но ив неорганической химии его соединения представлены достаточно полно. Изучение неорганических соединений углерода начинается с получения углекислого газа и нерастворимых карбонатов, с изучения гидролиза растворимых карбонатов. При изучении соединений кремния особое внимание уделяют кремневой кислоте, так как это случай нерастворимой кислоты и гелеобразного состояния вещества, с которыми знакомятся студенты при изучении химии. Полезны также опыты по получению нерастворимых силикатов и гидролизу растворимых, так как они позволяют сравнить их с соответствующими соединениями углерода. Германий и его соединения редки ив учебных целях не используются. Олово, свинец и их соединения, наоборот, широко используются в лабораторных целях. Эти металлы можно получать из растворов их солей вытеснением более активными металлами. Оксиды и гидроксиды этих металлов амфотерны. Особое внимание заслуживают окислительно-восстановительных свойств соединений олова и свинца. Хлорид олова) используется в химических лабораториях и для технических целей как восстановитель, а диоксид свинца – как один из самых сильных окислителей. Элементы одной подгруппы – это в общем сходные элементы, но каждый из них обладает многими индивидуальными особенностями. Для олова и свинца отличие проявляется, в частности, при получении и растворении сульфидов сульфиды олова SnS и SnS 2 – сульфосоли, а PbS относится к сульфидам, растворимым в кислотах – окислителях. Дисульфид свинца PbS 2 не существует вследствие разложения в момент образования по реакции внутримолекулярного окисления- восстановления. Экспериментальная часть Цель работы. Получение и исследование свойств простых веществ и наиболее распространенных соединений углерода, кремния, олова и свинца. Опыт 1. Получение диоксида углерода и его растворение вводе. Собрать простейшую установку для получения диоксида углерода по рисунку а или б. В первом случае используется колба Вюрца (1), плотно закрывающаяся пробкой (3), а во втором – круглодонная колба (2), которая также закрывается пробкой со вставленной в нее газоотводной стеклянной трубкой (4). В обоих случаях конец газоотводной трубки опускается в пробирку с водой. 5 5 3 3 4 а) б) Рис. Установки для получения диоксида углерода 1 - колба Вюрца; 2 - колба 3 - пробка 4 - газоотводная трубка 5 - пробирка В реакционный сосуд (1) или (2) положить 3 - 4 маленьких кусочка мрамора, внести 5 капель воды и 10 капель концентрированной соляной кислоты. Быстро закрыть реакционный сосуд пробкой, конец газоотводной трубки опустить в пробирку с дистиллированной водой. Пропускать газ 2 - 3 мин, после чего проверить среду полученного в пробирке раствора универсальной индикаторной бумагой. Описать опыт. Написать схему равновесия, существующего вводном растворе диоксида углерода. Как и почему смещается это равновесие при добавлении в раствор щелочи и кислоты Опыт 2. Получение малорастворимых карбонатов В трех пробирках получить карбонаты кальция, стронция и бария взаимодействием растворов соответствующих солей с карбонатом натрия. Дать растворам отстоятся и, удалить пипеткой или кусочком фильтровальной бумаги часть жидкости, добавить к осадкам по одной капле концентрированной соляной кислоты. Что наблюдается Написать уравнения получения карбонатов и их взаимодействия с соляной кислотой в молекулярном и ионно-молекулярном виде. Опыт 3. Гидролиз растворимого карбоната С помощью универсальной индикаторной бумаги установить среду раствора карбонатов натрия и калия. Написать уравнения гидролиза в молекулярном и ионно-молекулярном виде и объяснить, почему в обоих случаях среда одинаковая. Опыт 4. Получение кремневой кислоты К 4 - 5 каплям раствора силиката натрия добавить 6 - 7 капель 2 н. соляной кислоты. Наблюдать образование геля кремневой кислоты. Написать уравнение реакции. Объяснить, почему формула кремневой кислоты H 2 SiO 3 является условной, каков действительный состав геля кремневой кислоты Опыт 5. Получение малорастворимых силикатов В три пробирки внести по 3 - 4 капли растворов хлорида бария, хлорида никеля) и сульфата меди. Добавить в каждую пробирку по 2 - 3 капли раствора силиката натрия. Описать опыт, написать уравнения реакций в молекулярном и ионно-молекулярном виде, отметить цвет осадков. Опыт 6. Гидролиз растворимого силиката С помощью универсальной индикаторной бумаги установить среду раствора силиката натрия. Написать уравнение гидролиза в молекулярном и ионном виде. Объяснить, почему среда раствора Na 2 SiO 3 более щелочная, чем раствора Опыт 7. Получение олова и свинца из раствора В две пробирки внести растворы хлорида олова, и нитрата свинца. В каждую пробирку опустить по одной грануле цинка. Наблюдать появление на гранулах мелких кристалликов металлического олова и свинца. Написать уравнения реакций и объяснить их самопроизвольное протекание. Возможно ли протекание таких реакций, если гранулы цинка заменить на медь Сформулировать вывод. Опыт 8. Получение и исследование основно-кислотных свойств гидроксидов олова) и свинца) а Гидроксид олова. В двух пробирках получить гидроксид олова) взаимодействием раствора хлорида олова) с гидроксидом аммония. Отметить цвет осадка. Для исследования свойств гидроксида олова) в одну пробирку добавить соляную кислоту до растворения осадка, в другую – избыток раствора щелочи. Написать молекулярные и ионные уравнения реакций получения гидроксида олова) и растворения его в растворе гидроксида натрия и соляной кислоте, учитывая, что в щелочном растворе образуется гидроксокомплексное соединение. б Гидроксид свинца. В двух пробирках получить гидроксид свинца) взаимодействием раствора нитрата свинца) с гидроксидом аммония. Отметить цвет осадка. Растворить осадок, добавляя в первую пробирку 2 н. азотную кислоту, а во вторую – раствор щелочи. Написать уравнения реакций получения гидроксида свинца) и растворения его в кислоте и щелочи в молекулярном и ионном виде. Почему для растворения Sn(OH) 2 можно использовать растворы серной и соляной кислота для растворения Pb(OH) 2 – нельзя Сделать вывод об основно- кислотных свойствах гидроксидов олова) и свинца. Опыт 9. Получение и исследование основно-кислотных свойств гидроксида олова) и оксида свинца) а Гидроксид олова. В две пробирки внести по 3 - 5 капель раствора хлорида олова) и добавить гидроксид натрия до появления осадков гидроксида олова. Отметить их цвет. Растворить осадки, добавляя в первую пробирку 2 н. раствор соляной кислоты, а во вторую – 2 н. раствор гидроксида натрия. Написать уравнения получения гидроксида олова) и его растворения в кислоте ив щелочи в молекулярном и ионном виде. Сформулировать вывод. б Амфотерные свойства диоксида свинца. В фарфоровый тигель внести один микрошпатель диоксида свинца, 6 - 8 капель концентрированного раствора гидроксида натрия и нагреть тигель на спиртовке. После охлаждения отобрать пипеткой в пробирку образовавшийся раствор гексагидроксоплюмбата(IV) натрия и добавить к нему по каплям концентрированную соляную кислоту до появления желтого осадка хлорида свинца. Написать уравнения реакций получения гек- сагидроксоплюмбата(IV) натрия и его взаимодействия с соляной кислотой. Какие свойства проявляет диоксид свинца в этом опыте Как можно на опыте установить свойства диоксида свинца, противоположные тем, которые он проявляет при взаимодействии с гидроксидом натрия Чем затруднено проведение такого опыта Опыт 10. Гидролиз солей олова) и свинца) а Гидролиз хлорида олова. В пробирку с 3 - 4 каплями воды опустить 2 - 3 кристаллика хлорида олова. Размешать содержимое пробирки стеклянной палочкой до полного растворения кристаллов и с помощью универсальной индикаторной бумаги определить рН раствора. Добавить в пробирку еще 5 - 6 капель воды, отметить образование осадка основной соли – хлорида гидроксоолова(II). Прибавлением какого реактива можно уменьшить гидролиз хлорида олова Проверить свое заключение опытом. Что наблюдается Написать уравнения всех реакций. Указать тип гидролиза. Отметить рН среды. Объяснить влияние добавления воды и кислоты на смещение равновесия гидролиза этой соли. б Гидролиз нитрата свинца. Поместить в пробирку несколько кристалликов нитрата свинца и 3 - 4 капли дистиллированной воды. Размешать содержимое пробирки стеклянной палочкой до полного растворения соли. Определить рН полученного раствора с помощью универсального индикатора. Какова сред в этом растворе Нагреть раствор в пламени спиртовки, добавить 2 - 3 капли карбоната натрия, снова нагреть. Наблюдать выпадение осадка основной соли свинца (PbOH) 2 CO 3 , состав которой можно также выразить формулой 2PbCO 3 ·Pb(OH) 2 . В какой кислоте растворяется этот осадок Проверить свое заключение на опыте. Написать уравнение гидролиза нитрата свинца) по первой ступени. Как влияет добавление карбоната натрия на этот процесс Происходит ли здесь взаимное усиление или взаимное ослабление гидролиза Pb(NO 3 ) 2 и Na 2 CO 3 ? Написать уравнение совместного гидролиза нитрата свинца и карбоната натрия. Опыт 11. Окислительно-восстановительные свойства соединений свинца и олова а) Восстановление перманганата калия хлоридом олова. В пробирку с раствором перманганата калия добавить 2 н. соляную кислоту и раствора хлорида олова. Что наблюдается Описать опыт и написать уравнение реакции. Используя стандартные значения окислительно-восстановительных потенциалов ϕ 0 , показать возможность протекания реакции. б Окисление иодида калия диоксидом свинца. В пробирку внести один мик- рошпатель диоксида свинца, 3 - 5 капель 2 н. серной кислоты и 5 - 6 капель йодида калия. Нагреть пробирку на спиртовке. Отметить изменение цвета раствора. Перенести стеклянной палочкой каплю этого раствора в пробирку с 8 - 10 каплями раствора крахмала. Отметить появление синей окраски раствора. в Окисление сульфата марганца) диоксидом свинца. В пробирку поместить диоксид свинца на кончике микрошпателя, добавить 6 - 8 капель 2 н. азотной кислоты и одну каплю раствора сульфата марганца. Содержимое пробирки прокипятить, дать раствору отстоятся. Отметить окраску полученного раствора. Написать уравнения реакций в опытах в и г, учитывая, что в последнем опыте образовалась марганцовая кислота и соль свинца. По результатам опыта сравнить окислительные свойства PbO 2 и MnO -ионов и сопоставить результаты сравнения со значениями ϕ 4 − 0 соответствующих полуреакций: Полуреакция ϕ 0 , В Sn 2+ + 2e – = Sn Sn 4+ + 2e – = Sn 2+ Sn 4+ + 4e – = Sn –0,14 +0,15 +0,01 Pb 2+ + 2e – = Pb Pb 4+ + 2e – = Pb 2+ Pb 4+ + 4e – = Pb –0,13 +1,80 +0,84 PbO 2 + 4H + + 2e – = Pb 2+ + О MnO + 8H 4 − + + 5e – = Mn 2+ + 4H 2 O +1,46 +1,51 Cr 2 O + 14H 7 2 − + + 6e – = 2Cr 3+ + 7H 2 O I 2 + 2e – = 2I – Mn 2+ + 2e – = Mn +1,33 +0,54 –1,19 Опыт 12. Получение сульфидов олова и свинца и исследование их свойств В три пробирки внести растворы солей в первую – хлорида олова, во вторую хлорида олова, в третью – нитрата свинца. Добавить в каждую пробирку по 2 - 3 капли сульфида аммония (NH 4 ) 2 S. Отметить образование сульфидов соответствующих металлов во всех пробирках, энергично перемешать стеклянной палочкой их содержимое, после чего разделить каждый осадок на две части. Код- ной из них прибавить избыток сульфида аммония, а к другой – концентрированную азотную кислоту. Во всех ли пробирках наблюдается растворение осадков В отчете описать опыт, написать уравнения реакций получения сульфидов олов йств сульфидов представить в виде таблицы аи свинца в молекулярном и ионном виде, указать их цвет, написать реакции взаимодействия сульфидов олова с избытком сульфида аммония. Растворяется ли сульфид свинца в избытке сульфида аммония Сделать вывод о принадлежности сульфидов олова к сульфоангидридам. Написать уравнения окислительно- восстановительных реакций при взаимодействии SnS и PbS сконцентрированной азотной кислотой, учитывая, что преимущественным продуктом восстановления кислоты является диоксид азота. Результаты исследования сво Сульфид Реагент Уравнение реакции SnS SnS 2 PbS (NH 4 ) 2 S (NH 4 ) 2 S (NH 4 ) 2 S SnS SnS 2 PbS Работа 6. ХРОМ ром – это блестящий, тугоплавкий ней активности (о = -В. Он в яются сильным В степени окислени свойственные неметаллам Х металл сред заимодействует с кислотами-неокислителями, но пассивируется в концентрированных кислотах-окислителях: азотной, серной, хлорной и хлорноватой. Характерными степенями окисления хрома в соединениях являются +2, +3 и +6, но наиболее всего распространены и устойчивы соединения хрома. Оксид и гидроксид хрома) проявляют основные свойства и явл и восстановителями. Соединения хрома) – самые устойчивые и многочисленные. Оксид и гидроксид хрома) амфотерны. Оксид хрома) с кислотами и растворами щелочей практически не взаимодействует, но при спекании с карбонатом калия и щелочами образует хромиты. Свежеприготовленный гидроксид хрома) легко растворятся ив растворах кислот, ив растворах щелочей с образованием аквакомплексных и гидроксокомплексных солей, например 2Cr(OH) 3 + 3H 2 SO 4 + 6H 2 O = [Cr(H 2 O) 6 ] 2 (SO 4 ) 3 Cr(OH) 3 + 3KOH = K 3 [Cr(OH) 6 ] я +6 хром образует соединения, хромовый ангидрид CrO 3 , хромовая Ни двухромовая Н кислоты и соли этих кислот. Они известны своими окислительными свойствами, проявляющимися особенно заметно в кислой среде, ив меньшей степени - в щелочной Cr 2 O 7 2- + 14H + + ее Экспериментальная часть Целью работы является получение и изучение свойств хрома и его характерных соединений. Опыт 1. Взаимодействие хрома с кислотами В две пробирки поместить по 10 капель соляной и азотной кислот, в каждую опустить по кусочку металлического хрома (феррохрома. Наблюдать выделение впервой пробирке газа и появление синей окраски, характерной для иона [Cr(H 2 O) 6 ] 2+ . Взаимодействует ли хром с азотной кислотой Слить азотную кислоту, промыть металл дистиллированной водой и добавить соляную кислоту. Наблюдается ли реакция в этом случае Описать опыт и наблюдения. Написать уравнения реакций. Объяснить, какое действие оказывает азотная кислота на хром. Опыт 2. Соединения хрома) а) Получение и свойства оксида хрома. В фарфоровую чашку насыпать порошка дихромата аммония. Сформировать его в виде горки и спичкой поджечь вершину. Наблюдать бурное разложение соли. Как называется этот опыт Какой цвет имеет полученный оксид Проверить действие на оксид кислоты и щелочи. Небольшую часть полученного оксида хрома) поместить в фарфоровый тигель, добавить равный объем карбоната калия и сплавить смесь. Охладить продукт сплавления, растворить его вводе. Отметить цвет раствора. Описать опыт и наблюдения. Написать уравнения реакций разложения дихромата аммония, учитывая, что при этом, кроме оксида хрома, образуются вода и азота также взаимодействия оксида хрома) с карбонатом калия с образованием хромита калия. Отметить инертность Cr 2 O 3 в растворах кислот и щелочей. Сделать вывод о свойствах оксида хрома. б Получение и свойства гидроксида хрома. В двух пробирках осадить гидроксид хрома) взаимодействием соли хрома) с раствором аммиака. Испытать отношение полученного вещества к действию кислоты и щелочи. В отчете написать уравнения реакций получения гидроксида хрома, его взаимодействия с серной кислотой и щелочью. Сделать вывод о кислотно- основных свойствах гидроксида хрома. в) Гидролиз солей хрома. Одну каплю раствора соли хрома) поместить на универсальнe. Индикаторнe. Бумажки определить рН раствора. Описать опыт. Написать уравнение гидролиза в молекулярном и ионном виде. Объяснить, как могло бы повлиять нагревание раствора на гидролиз этой соли. г) Восстановительные свойства солей хрома. В пробирке получить гид- роксохромат(III) калия (см. опыт б. К раствору прилить 2 - 3 капли бромной воды, пробирку слегка подогреть. Наблюдать изменение окраски раствора. В отчете написать уравнение окисления CrCl 3 в щелочной среде бромной водой, учитывая, что появление желтой окраски свидетельствует об образовании хромата. Уравнять реакцию методом полуреакций. |