Общая и неорганическая химия (110

Опыт 5. Горение магния на воздухе

Взять тигельными щипцами 2–3 см магниевой ленты и поджечь её в пламени горелки, держать ленту над фарфоровой чашкой. К полученному веществу добавить воды и несколько капель фенолфталеина. Что наблюдается? Написать уравнения реакций горения магния и взаимодействия продукта горения с водой.

Опыт 6. Получение карбоната и гидрокарбоната кальция

В пробирку с небольшим кусочком мрамора прилить концентрированной соляной кислоты. Пробирку закрыть пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опустить в пробирку с известковой водой. Через некоторое время отметить появление осадка карбоната кальция. Продолжать пропускать углекислый газ до растворения осадка вследствие образования растворимого гидрокарбоната кальция. Написать уравнения реакций.

Лабораторная работа № 12 АЛЮМИНИЙ И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ

Опыт 1. Взаимодействие алюминия с кислотами и щелочами

а) Положить в две пробирки по небольшому кусочку алюминиевой фольги и прилить по 1–2 мл разбавленной и концентрированной серной кислоты. Какие продукты образуются? Написать уравнения протекающих реакций.

б) Установить, как реагирует алюминий с разбавленной и концентрированной соляной кислотой. Написать уравнение реакции.

в) Установить, как реагирует алюминий с разбавленной и концентрированной азотной кислотой (на холоде и при нагревании). Написать уравнения реакций.

г) В пробирку положить алюминиевую фольгу и прилить 1–2 мл раствора гидроксида натрия. Наблюдать выделение газа. Написать уравнение реакции.

Опыт 2. Получение и свойства гидроксида алюминия

В две пробирки налить по 1–2 мл раствора сульфата или хлорида алюминия и добавлять в каждую по каплям раствор гидроксида натрия или калия до образования осадка. Затем в одну пробирку добавить раствор соляной кислоты, а в другую – раствор щелочи до растворения осадка. Написать уравнения протекающих реакций. Какими свойствами обладает гидроксид алюминия?

21

Опыт 3. Гидролиз солей алюминия

а) Испытать раствор хлорида алюминия лакмусом или универсальным индикатором. Объяснить наблюдаемые изменения. Написать ионные и молекулярные уравнения реакции гидролиза.

б) В две пробирки налить по 1 мл раствора сульфата или хлорида алюминия. В первую добавить 1 мл раствора карбоната натрия, во вторую – 1 мл раствора сульфида натрия. Отметить образование осадка и выделение газа в обеих пробирках. Написать уравнения протекающих реакций.

Лабораторная работа № 13 ХРОМ. МАРГАНЕЦ

Опыт 1. Получение и свойства соединений хрома (+3)

а) Получение оксида хрома (+3) (ОПЫТ ГРУППОВОЙ, ПРОВОДИТЬ ПОД ТЯГОЙ!)

В фарфоровую чашку поместить 1–2 г кристаллического дихромата аммония, нагреть на пламени газовой горелки. Когда начнется реакция разложения, нагревание прекратить. На полученный порошок зеленого цвета оксида хрома (+3) подействовать водой, растворами кислоты и щелочи. Растворяется ли оксид хрома? Написать соответствующие уравнения реакций.

б) Гидролиз солей хрома (+3)

Испытать раствор сульфата алюминия лакмусом или универсальным индикатором. Объяснить наблюдаемые изменения. Написать ионные и молекулярные уравнения реакции гидролиза.

в) Восстановительные свойства солей хрома (+3)

К 2–3 мл раствора сульфата или хлорида хрома (+3) прибавить избыток щелочи до получения гексагидроксохромата (III). К полученному раствору прилить бромной воды или 10%-го раствора пероксида водорода. Смесь нагреть. Наблюдать изменение окраски раствора. Написать уравнения протекающих реакций в молекулярной и ионной формах. Какие свойства проявляет соль хрома?

Опыт 2. Получение и свойства соединений хрома (+6)

а) Получение оксида хрома (+6) и его свойства.

Налить в стаканчик 5 мл насыщенного раствора дихромата калия К2Cr2O7 и приливать по каплям концентрированную серную кислоту, охлаждая стакан в холодной воде. Выпадают темно-красные кристаллы оксида хрома (VI). После охлаждения раствора отфильтровать полученные кристаллы на воронке со стеклянным фильтром. Написать уравнение реакции.

Часть кристаллов поместить в фарфоровую чашку и облить из пипетки несколькими каплями спирта. Спирт воспламеняется и сгорает по реакции:

2CrO3 + 3С2Н5OН → Cr2O3 + 3СН3СНO + 3Н2O

22

Какие свойства проявляет в этой реакции хромовый ангидрид? Другую часть кристаллов растворить 2–3 мл воды и добавить раствор

иодида калия. Наблюдать изменение цвета раствора. Обнаружить присутствие йода в растворе. Написать уравнения реакций.

б) Окислительные свойства дихромата калия.

Вдве пробирки прилить по 1–2 мл раствора дихромата калия, подкисленного концентрированной серной кислотой. В первую пробирку добавить 1 мл раствора сульфита натрия. Во вторую пробирку добавить 1 мл раствора сульфида натрия. Содержимое пробирок перемешать встряхиванием. Что наблюдается? Написать уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

в) Равновесие в растворах хроматов и дихроматов.

Вдве пробирки прилить по 1–2 мл раствора дихромата калия. Одну пробирку оставить для сравнения, в другую прибавить 5–6 капель раствора щелочи. Сравнить окраски растворов в обеих пробирках. К полученному раствору прибавить 6–8 капель раствора серной кислоты. Сравнить теперь окраску растворов в пробирках. Написать уравнения реакций. Сделать вывод об устойчивости хроматов и дихроматов в различных средах.

Опыт 3. Получение гидроксида марганца (+2) и его свойства

В четыре пробирки внести по 1–2 мл соли марганца (+2) и добавить такое же количество раствора щелочи. Отметить цвет осадка в первый момент. Осадок в первой пробирке перемешать стеклянной палочкой, встряхнуть и оставить на некоторое время на воздухе. Во вторую пробирку прибавить 1–2 мл раствора соляной или серной кислоты, перемешать. Что наблюдается? В третью пробирку прибавить 1–2 мл раствора щелочи, перемешать. В четвертую пробирку прилить несколько капель 10%-го раствора пероксида водорода и обратить внимание на цвет осадка. Как со временем изменился цвет осадка в первой пробирке? Написать уравнения реакций.

Опыт 4. Свойства соединений марганца (+7)

а) Влияние реакции среды на характер восстановления перманганатиона.

Втри пробирки внести по 1–2 мл раствора перманганата калия. В одну пробирку добавить 1–2 мл раствора серной кислоты, в другую столько же воды, в третью – 1–2 мл раствора щелочи. Во все три пробирки прибавить по одному шпателю кристаллического сульфита натрия или калия. Отметить изменение первоначальной окраски раствора в каждом случае. Написать уравнения реакций.

б) Окислительные свойства перманганата калия.

Втри пробирки прилить по 1–2 мл раствора перманганата калия и немного серной кислоты. В первую пробирку добавить 10%-й раствор пероксида водорода, во вторую – раствор сульфата железа (II), в третью – раствор

23

щавелевой кислоты. Наблюдать за происходящими изменениями. Написать уравнения реакций.

Лабораторная работа № 14 ЖЕЛЕЗО И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ

Опыт 1. Качественные реакции на катионы железа Fe2+ и Fe3+

В одной пробирке растворить немного соли Мора (NH4)2SO4 · FeSO4 · 6H2O, в две другие внести по 2 мл раствора хлорида железа (+3). В первую пробирку добавить 1 мл раствора красной кровяной соли K3[Fe(CN)6], во вторую – 1 мл раствора желтой кровяной соли K4[Fe(CN)6], в третью 1 мл тиоцианата аммония NH4CNS. Наблюдать происходящие изменения. Написать молекулярные и ионные уравнения реакций получения турнбулевой сини, берлинской лазури, тиоцианата железа (+3). Отметить их цвета.

Опыт 2. Взаимодействие железа с кислотами

В отдельных пробирках подействовать на металлическое железо разбавленными и концентрированными кислотами – серной, азотной и соляной. Закрыть пробирки, в которых можно ожидать появление ионов Fe2+, пробками с клапанами. После растворения железа исследовать содержимое пробирок на присутствие ионов Fe2+ и Fe3+. Написать уравнения реакций.

Опыт 3. Получение и свойства гидроксида железа (+2)

К небольшому количеству свежеприготовленного раствора соли Мора добавить раствор щелочи до выпадения светло-зеленого осадка гидроксида железа (+2). Перемешать полученный осадок стеклянной палочкой, наблюдать изменение цвета осадка. Объяснить происходящее. Написать уравнения реакций.

Опыт 4. Получение и свойства гидроксида железа (+3)

К небольшому количеству раствора хлорида железа (+3) добавить раствор щелочи до выпадения бурого осадка гидроксида железа (+3). С осадка слить воду, разделить содержимое и исследовать отношение гидроксида железа (+3) к кислотам и щелочам. Какие свойства проявляет гидроксида железа (+3)? Написать уравнения реакций.

Опыт 5. Восстановительные свойства соединений железа (+2)

В три пробирки налить свежеприготовленный раствор соли Мора, подкислить его серной кислотой. В первую пробирку добавить бромной воды, во вторую – раствор дихромата калия, в третью – раствор перманганата ка-

24

лия. Что происходит? Составить уравнения окислительно-восстанови- тельных реакций.

Опыт 6. Окислительные свойства соединений железа (+3)

В две пробирки налить по 1–2 мл раствора хлорида железа (+3). В первую пробирку добавить раствор иодида калия, во вторую – раствор сульфита калия. Что происходит? Объяснить наблюдаемые в растворах изменения. Составить уравнения окислительно-восстановительных реакций.

Задания для самостоятельной работы: 1. Осуществите превращения:

а) Na →Na2O → NaOH → Na2CO3 → NaHCO3→ NaNО3→ NaNO2;

б) Са → Са(OН)2 → СаСO3 → СaO → Са(OН)2 → СаСl2 →Са(NO3)2;

в) А1 → А12О3 → AlCl3 → А1(OН)3 → Na[Al(ОН)4]→ AlCl3; г) Fe → FeCl3 → Fe(NО3)3 → Fe2О3→ FeO → FeCl2 → FeCl3;

д) FeS2 → Fe2O3 → Fe → FeCl2 → Fe(CN)2 → K4[Fe(CN)6] → K3[Fe(CN)6].

2. Охарактеризуйте окислительно-восстановительные свойства соединений железа (II и III). Закончить уравнения реакций, расставить коэффициенты, указать тип ОВР:

а) Fe(OH)3 + Cl2 + NaOH(к) → б) FeCl3 + KI →

в) FeS2 + HNO3(к) →

г) FeSO3 + HNO3(к) →

3.Для полного растворения оксида магния массой 3,6 г потребовался раствор соляной кислоты массой 65,7 г. Вычислите массовую долю хлороводорода в растворе кислоты.

4.К раствору нитрата свинца (II) массой 250 г прилили избыток раствора сульфида калия. Образовался осадок массой 47,8 г. Определите массовую долю нитрата свинца (II) в исходном растворе.

Лабораторная работа № 15 КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Опыт 1. Различие между двойными солями и комплексными соединениями

а) В две пробирки налить по 5 капель железоаммонийных квасцов NH4Fe(SO4)2. В одну из пробирок добавить несколько капель раствора роданида аммония, а в другую – несколько капель раствора хлорида бария. Наблюдать изменения в обеих пробирках. Какие ионы входят в состав квасцов? Написать молекулярные и ионные уравнения реакций и уравнение диссоциации железоаммонийных квасцов.

25

б) Прилить в пробирку 5 капель раствора гексацианоферрата калия K3[Fe(CN)6] и добавить несколько капель раствора роданида аммония NH4CNS. Содержит ли раствор этой комплексной соли ионы трехвалентного железа? Написать уравнение диссоциации красной кровяной соли. В чем отличие двойных солей от комплексных?

Опыт 2. Получение соединений с комплексными катионами и анионами

а) Образование аммиаката меди.

Прилить в пробирку 1–2 мл раствора сульфата меди (II). Добавить по каплям раствор аммиака до появления осадка голубого цвета. Наблюдать растворение осадка при дальнейшем добавлении избытка раствора аммиака вследствие образования комплексного иона [Cu(NН3)4]2+. Какой цвет имеет раствор? Написать уравнение реакции образования комплексного основания. Указать заряд комплексообразователя и его координационное число.

б) Образование аммиаката никеля.

Краствору соли никеля (II) прилить по каплям раствор аммиака до появления осадка гидроксида никеля (II). После этого добавить ещё несколько капель раствора аммиака до растворения осадка. Написать уравнение реакции образования комплексного основания (к.ч. = 6). Сравните цвет растворов исходной соли и полученного соединения никеля.

в) Образование аммиаката кобальта.

Краствору хлорида кобальта (II) прилить избыток раствора хлорида аммония и аммиака. Наблюдать образование розовато-красного раствора

комплексной соли кобальта [Co(NH3)6]Cl2. Написать уравнение реакции. Раствор на воздухе постепенно окисляется до [Co(NH3)6]Cl3, вследствие чего меняет окраску на желтый цвет. Написать уравнение реакции.

Опыт 3. Устойчивость комплексных ионов

а) На крынке тигля или на часовом стекле смешать несколько капель концентрированных растворов хлорида кобальта (II) и роданида аммония. Смесь немного подогреть. Наблюдать посинение смеси вследствие образования комплексной соли (NH4)2[Co(CNS)4]. Написать уравнение реакции.

Образовавшуюся комплексную соль разбавить по каплям водой. Наблюдать появление розовой окраски, характерной для ионов двухвалентного кобальта. Сделать вывод о влиянии разбавления водой на устойчивость комплексного соединения.

б) В пробирку налить небольшое количество раствора нитрата серебра (I), добавить раствор иодида калия. Выпавший осадок иодида серебра (I) отфильтровать и растворить в избытке раствора тиосульфата натрия. Написать уравнение реакции образования комплексного соединения. К полученному раствору комплексной соли серебра прилить немного раствора суль-

26

фида аммония или сероводорода. Объяснить образование осадка сульфида ртути (II). Написать выражение для константы нестойкости комплексного соединения.

Опыт 3. Окислительно-восстановительные свойства комплексных соединений

а) В две пробирки налить по 1–2 мл раствора желтой кровяной соли K4[Fe(CN)6]. В одну пробирку прилить хлорной воды и раствор прокипятить, другую оставить для сравнения. В обе пробирки добавить по кристаллику сульфата железа (II). В какой пробирке появляется интенсивное синее

окрашивание? Написать уравнение реакции окисления [Fe(CN)6]4- в

[Fe(CN)6]3-.

б) В две пробирки налить по 1–2 мл раствора красной кровяной соли K3[Fe(CN)6] и прибавить в обе пробирки по несколько капель хлорида железа (III). Обратить внимание на изменение окраски раствора. Одну пробирку оставить для сравнения, в другую прибавить 1 мл раствора гидроксида калия и 2 мл 3%-го раствора пероксида водорода. Смесь взболтать, испытать выделяющийся газ лучинкой. Наблюдать изменение окраски раствора. Написать уравнение реакций.

Задания для самостоятельной работы:

1.Определите заряд комплексного иона, степень окисления и коорди-

национное число комплексообразователя в соединениях [Cu(NH3)4]SО4, K2[PtCl6], K[Ag(CN)2]. Напишите уравнения диссоциации этих соединений

вводных растворах.

2.Составьте координационные формулы следующих комплексных со-

единений платины: PtCl4 · 6NH3; PtCl4 · 4NH3; PtCl4 · 2NH3. Координацион-

ное число платины (IV) равно шести. Напишите уравнение диссоциации этих соединений в водных растворах. Какое из соединений является комплексным неэлектролитом?

3.Составьте координационные формулы следующих комплексных со-

единений кобальта: СоС13 · 6NН3; СоС13 · 5NH3; СоС13 · 4NH3. Координационное число кобальта (III) равно шести. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах.

4.Составьте координационные формулы следующих комплексных со-

единений серебра: AgCl · 2NH3; AgCN · KCN; AgNO2 · NaNO2. Координаци-

онное число серебра равно двум. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах.

5.Из сочетания частиц Со3+, NH3, NO-2 и К+ можно составить семь координационных формул комплексных соединений кобальта, одна из кото-

рых [Co(NH3)6](NО2)3. Составьте формулы других шести соединений и напишите уравнения их диссоциации в водных растворах.

27

6.Из сочетания частиц Сг3+, Н2O, CI- и К+ можно составить семь координационных формул комплексных соединений хрома, одна из которых

[Сг(Н2O)6]С13. Составьте формулы других шести соединений и напишите уравнения их диссоциации в водных растворах.

7.Напишите выражения для констант нестойкости комплексных ионов [Ag(NH3)2]+, [Fe(CN)6]4-, [PtCl6]2-. Чему равны степень окисления и координационное число комплексообразователей в этих ионах?

8.Напишите выражения для констант нестойкости следующих ком-

плексных ионов: [Ag(CN)2]-, [Ag(NH3)2]+. [Ag(SCN)2]. Зная, что они соответственно равны 1,0 · 10-21; 6,8 · 10-8; 2,0 · 10-11, укажите, в каком растворе, содержащем эти ионы, при равной молярной концентрации ионов Ag+ больше.

9.При прибавлении раствора KCN к раствору [Zn(NH3)4]SО4 образуется растворимое комплексное соединение K2[Zn(CN)4]. Напишите молекулярное и ионно-молекулярное уравнения реакции. Константа нестойкости какого иона: [Zn(NH3)4]2+ или [Zn(CN)4]2+ больше? Почему?

10.Константы нестойкости комплексных ионов [Co(NH3)6]3+, [Fe(CN)6]4-, [Fe(СN)6]3- соответственно равны 6,2 · 10-36; 1,0 · 10-37; 1,0 · 10-44.

Какой из этих ионов является более прочным? Напишите выражения для констант нестойкости указанных комплексных ионов и формулы соединений, содержащих эти ионы.

Библиографический список

1.Угай Я. А. Общая и неорганическая химия / Я. А. Угай. – М. : Выс-

шая школа, 2007. – 527 с.

2.Гончаров Е. Г. Общая химия / Е. Г. Гончаров, Ю. П. Афиногенов, А. М. Ховив. – Воронеж : Издательство Воронежского государственного университета, 2010. – 401 с.

3.Гончаров Е. Г. Строение вещества и химическая связь в курсе неорганической химии / Е. Г. Гончаров, Ю. П. Афиногенов, А. М. Ховив. – Воронеж : Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета ВГУ, 2008. – 280 с.

4.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия/ Н. С. Ахметов. – М. :

Академия, 2001. – 743 с.

5.Коровин Н. В. Общая химия / Н. В. Коровин. – М. : Высшая школа, 2005. – 557 с.

6.Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии / Н.Л. Глинка. –

М. : Химия, 1984.

28

Учебное издание

ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Учебно-методическое пособие для вузов

Составители: Шрамченко Ирина Евгеньевна, Афиногенов Юрий Петрович, Гончаров Евгений Григорьевич, Семенов Виктор Николаевич

Редактор И.Г. Валынкина

Компьютерная верстка О.В. Шкуратько

Подп. в печ. 05.06.2012. Формат 60×84/16.

Усл. печ. л. 1,7. Тираж 50 экз. Заказ 414.

Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета.

394000, г. Воронеж, пл. им. Ленина, 10. Тел. (факс): +7 (473) 259-80-26 http://www.ppc.vsu.ru; e-mail: pp_center@ppc.vsu.ru

Отпечатано в типографии Издательско-полиграфического центра Воронежского государственного университета.

394000, г. Воронеж, ул. Пушкинская, 3. Тел. +7 (473) 220-41-33

29