Министерство сельского хозяйства и

Лабораторная работа № 9

Гидрокарбонат натрия прокалите в фарфоровом тигле до прекращения выделения водяных паров. Продукт охладите, растворите в воде и испытайте раствор кислотно-основными индикаторами. Составьте уравнения реакций. Сравните характер гидролиза гидрокарбоната и карбоната натрия. Напишите уравнения гидролиза.

(Качественные реакции на ионы щелочных металлов.)

а) К нейтральному раствору какой-либо соли натрия прибавьте равный объем гексагидроксостибата (V) калия. Охлаждайте пробирку снаружи водопроводной водой и осторожно потирайте изнутри стенки пробирки стеклянной палочкой. Наблюдайте появление белого мелкокристаллического осадка гексагидроксостибата (V) натрия Na[Sb(OH)₆].

б) Слейте раствор соли калия, подкисленный уксусной кислотой, с раствором гексанитритокобальтата (III) натрия Na₃[Co(NO₂)₆].Объясните образование желтого осадка.

(Качественная реакция по окраске пламени).

Внести каплю раствора соли каждого щелочного металла на нихромовой проволоке в пламя газовой горелки. Отметить окраску пламени для каждого элемента.

Перед каждым опытом проволоку погрузить в разбавленную хлороводородную кислоту, прокалить в пламени горелки.

В отдельные пробирки с газоотводными трубками насыпьте карбонат и нитрат бария. Укрепите их в штативе и прокалите в пламени горелки. Газообразные продукты отведите в стакан с раствором щелочи и наблюдайте, в какой из пробирок они появляются раньше. Составьте уравнения реакций.

Получить осадки карбонатов кальция и бария взаимодействием растворов соответствующих солей (3-4 капли) с раствором соды. Испытать отношение полученных карбонатов к хлороводородной кислоте. Кислоту добавлять осторожно по каплям. Написать уравнения протекающих реакций. Отметить растворимость карбонатов в кислоте.

В отдельные пробирки с газоотводными трубками возьмите карбонаты магния, кальция, бария. Укрепите пробирки в штативе и прокалите в пламени горелки. Газообразные продукты отведите в стаканы с раствором гидроксида кальция. Объясните последовательность помутнения растворов.

а) Оксиды магния, кальция, бария, помещенные в сухие тигли, смочите 2-3 каплями воды. Отметьте, в каком случае наблюдается наиболее энергичное взаимодействие.

б) К равным объемам эквимолярных растворов солей кальция, бария в отдельных пробирках прилейте одинаковый объем раствора гидроксида натрия. Обратите внимание на массу выпавшего осадка в каждой пробирке и дайте объяснение.
Опыт №8. Сульфаты щелочноземельных металлов.

В две пробирки внести по 2-3 капли растворов солей: в первую – соли кальция, во вторую – бария. В каждую пробирку добавить по 3-4 капли раствора сульфата натрия. Что наблюдается? Отметить различную скорость образования осадков сульфата бария и сульфата кальция. Чем это объясняется? Испытать действие хлороводородной кислоты на полученные сульфаты.

Написать уравнения реакций образования сульфатов кальция и бария, а также выражения произведений растворимости сульфата и карбоната бария.

Объяснить, почему карбонат бария растворяется в разбавленной хлороводородной кислоте, а его сульфат не растворяется.

Получить осадки оксалатов кальция, бария взаимодействием растворов соответствующих солей (3-4капли) с таким же объемом раствора оксалата аммония. Испытать осадки на растворимость в сильных кислотах. Написать уравнения реакций: образования оксалатов щелочноземельных металлов и их растворения в кислоте.

Очищенную нихромовую проволоку опустить в насыщенный раствор хлорида бария и внести в пламя горелки. Отметить цвет пламени. Опыт повторить с насыщенным раствором хлорида кальция. Перед каждым опытом проволоку промыть разбавленной хлороводородной кислотой и прокалить в пламени горелки.

Контрольные вопросы по теме:

а)Na₂O₂+KI+H₂SO₄ =

б)Na₂O₂+KMnO₄ +H₂SO₄ =

в)Na₂O₂+Fe(OH)₂+H₂O=

Окислителем или восстановителем является пероксид натрия в этих реакциях?
5. Написать уравнения взаимодействия с водой:

а) K₂O

б) K₂O₂
6. Как изменяются температуры плавления и кипения в ряду щелочных металлов и чем это объясняется?

7. Опишите способы получения щелочей в промышленности.

11. Какая соль при одинаковых условиях в большей степени подвергается гидролизу Be(NO₃)₂ или Mg(NO₃)₂?

а) CaH₂+H₂O=Ca(OH)₂+…

б) BaH₂+CO₂=C+….
Образец оформления лабораторного журнала

В четыре пробирки налейте 5-6 капель кислоты: соляную (2н), серную (2н), азотную(2н), серную концентрированную (р=1.84г/мл). В каждую пробирку поместите кусочки железных стружек. Пробирку в которой налита концентрированная серная кислота, нагрейте. Наблюдайте происходящие процессы. Затем испытайте отдельные порции растворов на присутствие Fe⁺³ и Fe⁺² с помощью растворов гексациано-(III)феррата калия и гексациано-(II)феррата калия. Составьте уравнения реакций. Какие ионы являются окислителями в каждой из них?

В одну пробирку поместите 8-10 капель раствора хлорида олова (II), во вторую - сульфата меди(II). В каждую пробирку опустите железный гвоздь, предварительно хорошо очищенный наждачной бумагой. Составьте уравнения реакций. Какие металлы, кроме указанных, могут вытеснить железо из растворов?

Две железные пластинки очистите наждачной бумагой, протравите в концентрированной соляной кислоте, промойте водой и осушите фильтровальной бумагой. Одну из пластинок погрузите в пробирку с концентрированной азотной или серной кислотой на 1-2 мин. Затем осторожно выньте пластинку и промойте водой. Обе пластинки погрузите в раствор сульфата меди(II). Объясните различное отношение железных пластинок к раствору сульфата меди(II)?

Две железные проволоки очистите наждачной бумагой. К одной из них прикрепите токую пластинку олова, а к другой - цинка. Проволоки опустите в пробирки с водой, подкисленной несколькими каплями серной кислоты. В обе пробирки прилейте по две капли K₃[Fe(CN)₆]. Укажите в какой пробирке синее окрашивание появляется раньше и чем это обусловлено?

Возьмите в пробирку 2-3мл свежеприготовленного раствора соли железа(II) и добавьте по каплям раствор гидроксида натрия до выпадения осадка, отметьте цвет осадка и напишите уравнение реакции. Часть осадка используйте установления кислотно-основных свойств гидроксида. Другую часть осадка оставьте на воздухе. Через некоторое время наблюдайте изменение цвета осадка. Составьте уравнения реакций.

а) К 5-7 каплям соли железа(III) добавьте по каплям раствор гидроксида натрия до образования осадка. Отметьте цвет осадка. Составьте уравнение реакции.

б) Раствор с осадком, образовавшемся в предыдущем опыте, разлейте в две пробирки и прибавьте по каплям в одну из них раствор соляной кислоты, в другую - гидроксид натрия. Составьте уравнения реакций.
Опыт №7. Восстановительные свойства железа(II).

В пробирку к 4-5 каплям железа(II) добавьте 2 капли серной кислоты и 1 каплю перманганата калия. Что наблюдается? Докажите присутствие в полученном растворе ионов железа(III) действием раствора роданита калия или аммония.

а) В пробирку с 4-5 каплями соли железа (III) добавьте каплю серной кислоты, 1-2 капли раствора иодида калия и 2-3 капли бензола (растворителя выделяющегося йода). Обратите внимание на окраску бензольного кольца. Составьте уравнение реакции взаимодействия железа(III) с йодид-ионом.

б) В две пробирки внести по 4-5капель раствора хлорида железа(III). В первую добавить 2-3капли раствора иодида калия, во вторую бросить кусочек цинка. Что наблюдается? Написать уравнение реакций.
Опыт №9. Гидролиз солей железа(III)

а) В две пробирки внесите по 4-5 капель раствора солей сульфата железа(III) и хлорида железа(III). Определите с помощью рН-индикаторной бумаги реакцию раствора. Составьте уравнения гидролиза солей в ионном и молекулярном виде.

б) Кристаллы Fe(NO₃)₃*6H₂O или KFe(SO₄)₂*12H₂O растворите в воде. Отметьте окраску раствора и измерьте его рН. Раствор разделите на три пробирки. В первую прилейте разбавленной серной кислоты, во вторую – раствор щелочи, третью нагрейте. Составьте уравнения реакций.

в) К раствору соли железа(III) прилейте раствор соды. Составьте уравнения образования и гидролиза карбоната железа(III).

К раствору хлорида железа (III) прилейте концентрированную соляную кислоту до изменения окраски. Затем раствор разбавьте водой. Составьте уравнения реакций.

а) К свежеполученному раствору сульфата железа (II) прилейте в отдельных пробирках растворы K₄[Fe(CN)₆] и K₃[Fe(CN)₆]. Отметьте в каком случае произошло изменение окраски. Составьте уравнение реакции.

б) К раствору соли железа(III) прилейте в отдельных пробирках растворы K₄[Fe(CN)₆] и K₃[Fe(CN)₆]. Отметьте, в каком случае наблюдается изменение окраски. Напишите уравнение реакции.

Поясните опыты.

а)FeSO₄ и KMnO₄;

б)FeSO₄ и K₂Cr₂O₄. Составьте уравнения реакций.
4. Приведите примеры аква-, амино-, фторо-, хлоро-, бромо-, цианокомплексов железа(II).
5. Какие координационные числа наиболее характерны для Fe(III)? Опишите строение FeF₃, Fe₂O₃ и FeCl₃.
6. Составьте схему гидролиза по катиону Fe⁺³. Какие процессы происходят при нагревании раствора, при повышении и уменьшении рН среды?
7. Приведите общие константы устойчивости комплексов Fe(NCS)₆^-3, FeF₆^-3, Fe(CN)₆^-3.
Кобальт и его соединения.
Опыт №1. Синтез Co(NO₃)₂*6H₂O.

Рассчитайте, сколько требуется исходных веществ для получения заданной массы Co(NO₃)₂*H₂O по обменной реакции между CoCO₃*6H₂O и 35-40% HNO₃.

В фарфоровую чашку или стакан к 35-40% HNO₃ внесите небольшими порциями CoCO₃*6H₂O. Раствор отфильтруйте от избытка соли, подкислите азотной кислотой и упарьте на водяной бане при 45-50^оС до появления первых кристаллов. (Запомните! Выше 55,5^оС Co(NO₃)₂*6H₂O плавится в своей кристаллизационной воде и из раствора выделяется тригидрат Co(NO₃)₂*3H₂O). Раствор охладите. Выпавшие кристаллы отсосите на стеклянном фильтре и высушите сначала между листами фильтровальной бумаги, а затем в термостате при 30^оС.

Кристаллы сохраните для последующих опытов.

В три пробирки налейте по несколько капель концентрированного раствора дихлорида кобальта. В первую внесите кристаллы CoCl₂, во вторую прилейте спирт. Отметьте изменение окраски. Растворы разбавьте водой. Третью пробирку нагрейте, а затем охладите. Объясните изменение окраски раствора CoCl₂ во всех трех случаях.

Нагревание кристаллов CoCl₂*6H₂O сопровождается изменением окраски:

CoCl₂*6H₂O → CoCl₂*4H₂O→ CoCl₂*2H₂O → CoCl₂

Опишите структуру CoCl₂*6H₂O, CoCl₂*4H₂O, CoCl₂*2H₂O, CoCl₂

а) Кристаллы CoCl₂*6H₂O поместите в сухую пробирку и осторожно нагрейте в пламени горелки (пробирку держите горизонтально). Что наблюдается?

б) Стеклянной палочкой, смоченной разбавленным раствором CoCl₂, нанесите на бумагу какой-нибудь рисунок или надпись. Бумагу слегка нагрейте. Объясните появление окраски и ее постепенное исчезновение после нагревания.
Опыт №4. Хлорокобальтовая бумага» и ее свойства.

На приготовленную хлорокобальтовую бумагу (предварительно высушенная в сушильном шкафу крупнопористая фильтровальная бумага, пропитанная раствором CoCl₂*6H₂O (5г соли в 5мл воды) подействуйте парами воды. Затем осторожно подержите над пламенем горелки. Объясните свойства хлорокобальтовой бумаги.

По обменной реакции получите Co(OH)₂. Разделите полученный гидроксид на две пробирки. В первой отметьте изменение окраски осадка при добавлении избытка щелочи и нагревании. Исследуйте кислотно-основные свойства гидроксида. Объясните, что происходит при перемешивании осадка гидроксида. Во вторую пробирку прибавьте 3%-ный раствор пероксида водорода. В какой из пробирок наблюдается окисление гидроксида кобальта? Напишите уравнения реакции.

В пробирке с раствором дихлорида кобальта растворите кристаллы хлорида аммония и затем прилейте избыток концентрированного раствора аммиака. Отметьте окраску раствора. Объясните, что происходит при взбалтывании раствора. (Для ускорения протекания реакции в пробирку следует добавить активированный уголь, играющий роль катализатора).

Изменяется ли окраска раствора, содержащего ионы [Co(OH₂)₆]⁺², при стоянии на воздухе?
Опыт №6. Получение гидроксида Со(III). (Работать под тягой!).

В две пробирки прилейте раствор CoCl₂, добавьте концентрированный раствор щелочи и затем прилейте по нескольку капель в одну пробирку концентрированного раствора перекиси водорода, в другую – бромной воды, Составьте уравнения реакций.

Раствор слейте с полученных осадков по возможности полнее и сохраните их для последующего опыта.
Опыт №7. Получение оксида Co₃O₄. (Работать под тягой!).

Полученные в предыдущих опытах кристаллы Co(NO₃)₂*6H₂O, прокалите при 600^оС в фарфоровом тигле до прекращения выделения газов. Напишите уравнение реакции. Образовавшийся продукт используйте в следующем опыте.

а) На Со(III) и Co₃O₄ в отдельных пробирках подействуйте разбавленной серной кислотой и затем концентрированным раствором нитрита натрия. Составьте уравнения реакций.

б) На Со(III) и Co₃O₄ в отдельных пробирках подействуйте концентрированной соляной кислотой. Составьте уравнения реакций.

Контрольные вопросы.
1. Проанализируйте и объясните характер изменения атомного и ионных радиусов, энергии ионизации и зависимости от порядкового номера элемента подгруппы.
2. Какими способами можно получить кобальт?
3. Какие координационные числа наиболее характерны для Со(II)?
4. Как согласуется изменение окраски кристаллогидратов дихлорида кобальта с изменением их строения и значения ∆структурных единиц?
5. Приведите примеры общие константы устойчивости аминокомплекса и этилендиаминокомплека Со(III). В чем основная причина различия устойчивости этих комплексов?

Никель и его соединения.
Опыт №1. Получение (NH₄)₂Ni(SO₄)₂*6H₂O.

Рассчитайте массу NiSO₄*7H₂O и (NH₄)₂SO₄, необходимую для приготовления заданной массы препарата. Приготовьте из взятых навесок солей насыщенные при 30^оС растворы. Растворы слейте и упарьте на водяной бане до появления кристаллического осадка. После охлаждения осадок отфильтруйте и просушите между листами фильтровальной бумаги. Часть полученных кристаллов растворите в воде. Сравните окраску раствора и кристаллов.

К раствору сульфата никеля (II) по каплям прибавляйте концентрированный раствор аммиака. Объясните постепенное изменение окраски раствора при прибавлении аммиака. Часть раствора сохраните для последующего опыта. Другую часть раствора испытайте по отношению к раствору сульфида аммония и кислоте. Составьте уравнения реакции.

Получите гидроксид никеля (II). В пробирку поместить 2-3мл раствора соли кобальта и добавлять по каплям раствор едкой щелочи до выпадения осадка. Разделите осадок на три пробирки. Исследуйте его кислотно-основные свойства, отношение к аммиачной воде, кислороду воздуха(тщательно перемешайте раствор стеклянной палочкой), к пероксиду водорода. Наблюдайте происходит ли изменение цвета осадка во всех трех случаях. Запишите уравнения реакций.

На основании опытов, проведенных ранее, сравните поведение гидроксидов никеля (II), кобальта (II) и железа (II) при стоянии на воздухе.
Элементы VII-B группы
Марганец и его соединения.
Опыт №1. Гидроксид марганца (II) и его свойства.

В две пробирки внести по 3-4 капли раствора соли марганца(II) и по 2-3 капли раствора щелочи. Отметить цвет осадка. Размещать осадок стеклянной палочкой и отметить его побурение, вследствие окисления марганца(II) до марганца(IV). Во вторую пробирку с осадком гидроксида марганца добавить 2-3 капли 2н раствора серной кислоты. Что наблюдается? Какие свойства характерны для гидроксида Mn(II)? Написать уравнения реакций.

В трех пробирках получить: а) хромат марганца, б) карбонат марганца, в) сульфид марганца взаимодействием хромата калия, карбоната натрия и сульфида аммония с сульфатом марганца(II). Растворы брать по 3-4 капли. Отметить цвет осадков. Раствор с осадком сульфида марганца размешать стеклянной палочкой. Отметить изменение цвета осадка. Добавить к каждому осадку 2-4 капли 2н раствора кислоты. Сделать вывод о растворимости полученных солей. Написать уравнения реакций.

Внести в пробирку 2 капли раствора сульфата марганца (II) и 3 капли 2н раствора едкого натра. К полученному осадку гидроксида марганца добавить 5-6 капель бромной воды. Отметить изменение цвета осадка вследствие образования соединения марганца (IV). Написать уравнение реакции.

Поместить 3-4 кристаллика перманганата калия в пробирку укрепить ее в штативе горизонтально и нагревать небольшим пламенем горелки до полного разложения перманганата на диоксид марганца, манганат калия и кислород. Выделение кислорода и полноту разложения перманганата установить с помощью тлеющей лучинки. После охлаждения пробирки к сухому остатку добавить 5-6 капель воды. Отметить цвет полученного раствора. Какое вещество находится в пробирке? Какое вещество в осадке? Написать уравнение реакции, указать окислитель и восстановитель.

В три пробирки внести по 3-4 капли раствора перманганата калия. В одну пробирку добавить 2 капли 2н раствора серной кислоты, в другую – столько же воды, в третью – 3-4 капли 2н раствора щелочи. Во все три пробирки прибавить по несколько кристалликов сульфита натрия или калия. Через некоторое время отметить цвет растворов в каждом случае. Чем это вызвано? Написать уравнения реакций.

Внести в пробирку 3-4 капли раствора перманганата калия и столько же раствора сульфата марганца. Наблюдать исчезновение фиолетовой окраски и образование осадка. Отметить цвет осадка. Опустить в пробирку синюю лакмусовую бумажку. Какая среда в полученном растворе? Написать уравнения реакций.