Контрольные вопросы.

1. Написать структуры электронных оболочек атомов и ионов цинка, кадмия, ртути.

2. Дайте сравнительную характеристику свойств цинка, кадмия, ртути.

3. Как можно разделить ионы цинка, кадмия и ртути друг от друга?

4. Составьте уравнения реакции:

а) ZnS + O₂ ?

б) HgS + О₂ ?

в) Zn + HNO₃ ?

5. Составить уравнения реакций последовательного получения следующих веществ:

Cd(NO₃)₂ → CdO → Cd → CdCl₂ → Cd(OH)₂ → [Cd(NH₃)₂](OH)_2.

6. Как из сульфата цинка получить гидроксоцинкат калия?

7. Составить уравнения реакций действия концентрированной азотной и серной кислот на металлическую ртуть (при нагревании).

Лабораторная работа № 3 элементы VI в группы. Хром

Теоретическая часть.

Соединения Сr (II), Мо (II), W (II). Наиболее устойчивы соединения

Сr (II). Для него характерен оксид СrO, гидроксид Сr(ОН)₂ – проявляет основные свойства. Для Сr (II) характерно образование аквакомплексов. Соединения хрома (II) легко окисляются на воздухе.

Соединения Сr (III), Mo (III), W (Ш). Оксид Cr₂О₃ – тугоплавок, он не растворяется в воде, кислотах и щелочах. Сr(ОН)з – гидроксид, обладает амфотерными свойствами, образует как катионные [Сг(Н₂О)₆]³⁺, так и анионные комплексы [Сr(ОН)₆ ]^3-, т.е. растворяется в кислотах и щелочах. Соли Сr (III) называются хромитами. Соединения Сr (III) обладают, в основном, восстановительными свойствами. В присутствии окислителя они окисляются до степени Cr(VI).

Например:

CrCl₃ +NaOH + Br₂ Na₂CrO₄ + NaBr + H₂O

Соединения Сr (VI), Мо (VI), W (VI). В ряду слева направо устойчивость соединений повышается.

Для Cr (VI) устойчивы оксид CrО₃ и оксагалогениды CrO₂F₂, CrO₂Cl₂ тогда как для Мо и W устойчивы галогениды WBr₆, сульфиды ЭS₃.Триоксиды – кристаллические вещества: СrО₃ – темно-красный, МоО₃ – зеленый и WO₃ – желтый. Триоксид хрома – хромовый ангидрид энергичный окислитель, некоторые органические соединения, например, этиловый спирт, вспыхивают при соприкосновении с ним. С водой СrО₃ образует хромовую (тетраоксохромат (VI) водорода – Н₂СrО₄) и двухромовую (Н₂Cr₂О₇) кислоты. В щелочной среде устойчивы хроматы – соли хромовой кислоты, в кислой – дихроматы – соли двухромовой кислоты. Равновесие выражается уравнением

2СrO₄^2-+ 2Н⁺ Н₂O + Сг₂О₇^2-

Кислотная природа МоО₃ и WO₃ проявляется при растворении в щелочах:

2КOН + ЭО₃ К₂ЭО₄ + Н₂O

Тетраоксохромат VI водорода (Н₂СrО₄) в свободном виде не выделен. Н₂МoО₄ и H₂WO₄ представляют собой нерастворимые порошки белого и желтого цвета. В ряду Н₂СrO₄, H₂MoO₄ и H₂WO₄ сила кислот быстро уменьшается, а основные признаки увеличиваются, например, H₂MoO₄ легко взаимодействует с кислотами. Для Mo (VI) и W(VI) из­вестны также производные комплексов [ЭS₄]^2-, [ЭОS₃]^2-. Соединения хрома (VI) – сильные окислители переходят в окислительно-восстановительных процессах в производные Сr (III), например:

К₂Сr₂О₇ + 3H₂S + 4H₂SO₄ Cr₂(SO₄)₃ + 3S + K₂SO₄ + 7H₂О,

при этом образуются производные катионного комплекса [Сr(Н₂О)₆]₂(SO₄)₃. В щелочной же среде образуются производные анионного ком­плекса К₃[Сr(ОН)₆], например:

К₂Сr₂О₇ + H₂O + 3(NH₄)₂S + 4KОH = 2К₃[Сr(OН)₆] + 6NH₃ + 3S.

Наибольшие окислительные свойства хроматов (VI) наблюдаются в кислой среде.

Экспериментальная часть.

Опыт I. Получение оксида хрома (III) и его свойства

В пробирку насыпать 1/5 часть ее объема предварительно растертого порошка (NH₄)₂Cr₂O₇. Пробирку закрепить вертикально в штативе и нагреть соль пламенем горелки. Горелку отвести, как только начнется реакция. Испытать растворение полученного вещества в воде, щелочи и кислоте. Написать уравнение реакции. Указать окислитель и восстановитель в этом процессе. Отметить внешний эффект реакции и изменение цвета порошка.

Опыт 2. Получение гидроксида хрома (III) и изучение его свойств

В двух пробирках получить гидроксид хрома взаимодействием растворов соответствующей соли и гидроксида натрия. В одну из пробирок добавить избыток раствора NaOH , в другую - избыток раствора кислоты. Отметить цвет выпавшего осадка. Что происходит с осадком при приливании к нему раствора кислоты и щелочи? Какие растворимые ве­щества получились в каждой из пробирок? Полученный раствор хромита сохранить до следующего опыта. Написать в молекулярной и ионной формах уравнения всех реакций и уравнение диссоциации гидроксида хрома (III). Сделать краткие выводы по наблюдениям опыта, используя теоретическое обоснование.

Опыт 3. Восстановительные свойства хрома (III)

В пробирку с хромитом натрия, полученным в опыте 2, прибавить 1...2 капли щелочи и 3...5 капель 3 % раствора пероксида водорода. Нагреть смесь на водяной бане или очень осторожно пламенем горелки. Нагревание продолжать до перехода зеленой окраски в желтую. Написать уравнение реакции перехода хромита натрия в хромат в щелочной среде. На основании этого опыта решить вопрос: Н₂О₂ или CrO₄^2- имеет более положительный окислительно-восстановительный потенциал. Сделать краткие выводы по наблюдениям, используя теоретическое обоснование.

Опыт 4. Условия существования в растворе хроматов и дихроматов

1. Превращение хроматов в дихроматы. В пробирку взять 4...5 капель раствора хромата калия, прибавить несколько капель раствора серной кислоты. Каков цвет хромат-иона CrO₄^2-, какой цвет образовался при приливании кислоты, чем он обусловливается? Написать уравнения реакций в молекулярной и ионной формах, учитывая, что процесс обратим. При каких значениях рН существуют в растворах дихроматы?

2. Превращение дихроматов в хроматы. В пробирку взять 4...5 капель раствора дихромата калия и прибавить несколько капель щелочи. Каким стал цвет раствора при приливании щелочи, чем он обусловливается? Написать уравнение реакции перехода дихромата в хромат. При каких значениях рН существуют в растворе дихроматы?

Опыт 5. Окислительные свойства хрома (VI)

Окисление йодида калия. В пробирку внести одну каплю раствора дихромата калия, 5...6 капель раствора серной кислоты и 1...2 капли йодида калия. Удалить путем нагревания йод. Как изменилась окраска раствора при сливании растворов? Какой цвет раствора получился и чем он обусловливается после того, как удалили йод нагреванием? Написать уравнения реакций и уравнять. Определить окислитель и восстановитель в данном процессе. Дать краткие обоснованные выводы.

Контрольные вопросы

1. Назвать устойчивые степени окисления хрома, молибдена, вольфрама.

2. Какими свойствами обладают соединения хрома (III)?

3. Написать координационные формулы для следующих соединений

а) СrCl₃ ·6H₂O

б) 3KCN·Cr(CN)₃

4. Написать уравнения реакций получения:

а) дихромата калия из хромита калия;

б) дихромата калия из трихлорида хрома;

в) хромита натрия из сульфата хрома.

5. Какое окислительное число более характерно для хрома, молибдена и вольфрама? Написать формулы и названия для одного, наиболее характерного соединения, каждого из этих металлов.

6. Составить полные уравнения для следующих окислительно-восстановительных процессов:

а) К₂Сr₂О₇ + Mg + H₂SO₄

б) К₂Сr₂О₇+ Н₂О₂ + H₂SO₄