Опыт 1. Кислотно-основные свойства гидроксидов элементов III B группы

А. Получение и свойства гидроксида скандия. Поместить в две пробирки 3–4 капли раствора соли скандия. В каждой пробирке получить гидроксид скандия действием разбавленного раствора щелочи или аммиака. В одну пробирку прилить раствор соляной кислоты концентрацией 15 %, в другую – 6 н. раствор щелочи (гидроксида калия или натрия). Составить уравнения реакций в молекулярной и ионной форме.

Б. Получение и свойства гидроксида иттрия. Поместить в две пробирки 3–4 капли раствора соли иттрия. В каждой пробирке получить гидроксид иттрия действием разбавленного раствора щелочи или аммиака. В одну пробирку прилить раствор соляной кислоты концентрацией 15 %, в другую – 6 н. раствор щелочи (гидроксида калия или натрия). Составить уравнения реакций в молекулярной и ионной форме.

В. Получение и свойства гидроксида лантана. Поместить в две пробирки 3–4 капли раствора соли лантана. В каждой пробирке получить гидроксид лантана действием разбавленного раствора щелочи или аммиака. В одну пробирку прилить раствор соляной кислоты концентрацией 15 %, в другую – 6 н. раствор щелочи (гидроксида калия или натрия). Составить уравнения реакций в молекулярной и ионной форме.

Сделать вывод о кислотно-основных свойствах скандия, иттрия, лантана.

Опыт 2. Получение гидроксида церия (III) и его окисление. В пробирке с 3-4 каплями раствора нитрата церия (III) получить его гидроксид, добавляя разбавленный раствор щелочи до выпадения осадка. Пробирку с осадком оставить на 1,5–2 часа. Отметить медленное изменение цвета осадка Се(ОН)₃ вследствие его окисления. Записать уравнения получения гидроксида церия (III) и его окисления кислородом воздуха до гидроксида церия (IV) СеО₂·хН₂О. Какая степень окисления более устойчива для церия?

Опыт 3. Пероксосоединения церия. Получить в пробирке гидроксид церия (III) из его соли действием щелочи. Добавить 2–3 капли 3 %-ного пероксида водорода и наблюдать изменение цвета осадка. Затем добавить 2–3 капли 30 %-ного пероксида водорода и наблюдать следующее изменение окраски осадка, которое происходит вследствие образования пероксосоединений типа Се(ООН)_n(ОН)_4−n вплоть до полного замещения гидроксидных групп в Се(ОН)₄ пероксогруппой до Се(ООН)₄. Записать уравнения реакций.

Содержание отчета по лабораторной работе

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Уравнения реакций в молекулярной и ионной форме, результаты проведения реакций, ответы на вопросы.

Лабораторная работа № 9. IV В группа. подгруппа титана

Цель работы: изучение химических свойств элементов подгруппы титана.

Общие сведения

Элементы побочной подгруппы четвертой группы титан, цирконий, гафний и торий очень близки по свойствам к находящимся в тех же рядах элементам побочной подгруппы третьей группы (Sc, Y, La, Ac), но отличаются тем, что обычно они четырехвалентны. Во многих отношениях эти элемента близки также к элементам IVА группы, но в отличие от них не проявляют отрицательных степеней окисления и не переходят в двухвалентное состояние.

Элементы побочной подгруппы четвертой группы образуют нерастворимые оксиды, которые под действием перекиси водорода превращаются в перекиси, которые отличаются сравнительно большой устойчивостью.

Среди оксидов и гидроксидов IV В группы для соединений титана на фоне амфотерности преобладают кислотные свойства, для соединений циркония и гафния более характерны основные свойства, оксид и гидроксид тория обладает только основными свойствами.

Элементы подгруппы титана являются более сильными комплексообразователями, чем представители подгруппы скандия.

Выполнение работы

Опыт 1. Получение гидроксида титана (IV) и его свойства. В три пробирки внести по 3 капли раствора сульфата титанила TiOSO₄. В каждую пробирку добавлять по каплям раствор щелочи до выпадения осадка гидроксида оксотитана (IV). Отменить цвет осадка. В одну пробирку прибавить 5–6 капель 4 н. раствора серной кислоты. Растворился ли осадок? Суспензию во второй пробирке кипятить 3–4 мин и снова проверить растворимость осадка в 4 н. серной кислоте. В третью пробирку прибавить дополнительно 5–6 капель 6 н. раствора щелочи: Убедиться, что амфотерный гидроксид TiO(OH)₂ в водных растворах щелочей практически не растворяется.

Написать уравнения реакций получения гидроксида оксотитана и растворения свежеполученного осадка в разбавленной серной кислоте с образованием TiOSO₄. Почему при этом не получается Ti(SO₄)₂? Нерастворимость в серной кислоте осадка после кипячения объясняется следующим. При длительном стоянии и кипячении происходит старение и обезвоживание гидроксида, влекущее за собой уменьшение его растворимости. Кислотные свойства гидроксида титана (IV), выполняющего функцию кислоты Н₂ТiO₃ (метатитановая кислота) проявляются лишь при сплавлении со щелочами, сопровождающемся образованием метатитанатов. Кислотные или основные свойства преобладают у амфотерного гидроксида титана (IV)?

Опыт 2. Получение гидроксида циркония (IV) и его свойства. В три пробирки внести по 3 капли раствора соли циркония. В каждую пробирку добавлять по каплям раствор щелочи до выпадения осадка гидроксида циркония (IV). Отменить цвет осадка. В одну пробирку прибавить 5–6 капель раствора серной кислоты. Растворился ли осадок? Суспензию во второй пробирке кипятить 3–4 мин и снова проверить растворимость осадка в серной кислоте. В третью пробирку прибавить дополнительно 5–6 капель 6 н. раствора щелочи:

Опыт 3. Гидролиз хлорида оксоциркония (IV) в присутствии сульфида аммония. В пробирку с раствором хлорида цирконила ZrOCl₂ (3–5 капель) внести столько же раствора сульфида аммония. Наблюдать выпадение осадка гидроксида оксоциркония. Написать уравнение совместного гидролиза хлоридов оксоциркония и сульфида аммония.

Опыт 4. Получение малорастворимых цирконатов. В три пробирки внести по 3–5 капель хлорида оксоциркония и прибавить такое же количество! в первую пробирку – гидрофосфата натрия Na₂HPO₄, во вторую – гексацианоферрата (II) калия K₄[Fe(CN)₆], в третью – оксалата аммония (NH₄)₂C₂O₄. Наблюдать выпадение белых осадков гидрофосфата циркония, гексацианоферрата (II) циркония и оксалата оксоциркония. Написать уравнения реакций образования осадков, учитывая, что в реакции взаимодействия соли циркония с оксалатом аммония принимает участие вода. Осадок оксалата оксоциркония сохранить для следующего опыта.

Опыт 5. Получение комплексного соединения циркония. В пробирку с оксалатом оксоциркония из опыта 3 прибавить еще 5–8 капель оксалата аммония. Наблюдать растворение осадка с образованием комплексного соединения (NH₄)₂[ZrО(C₂О₄)₂]. Написать уравнение реакции.

Содержание отчета по лабораторной работе

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Уравнения реакций в молекулярной и ионной форме, результаты проведения реакций, ответы на вопросы.