Опыт 2. Восстановительные свойства соединений

          железа(II)

Порядок выполнения

Налейте в пробирку примерно 2 мл раствора FeSO₄, подкислите его 2н раствором H₂SO₄ и прилейте по каплям раствор KMnO₄. Запишите наблюдения.

Задание

Напишите уравнение реакции окисления FeSO₄ перманганатом калия в кислой среде. Выпишите значения Е⁰(Fe⁺³/Fe⁺²) и Е⁰(MnO₄^-+8H⁺/Mn⁺²+4H₂O), укажите окислитель и восстановитель.

Опыт 3. Получение и свойства гидроксида кобальта(II)

Порядок выполнения

Налейте в пробирку 2-3 мл раствора соли кобальта(II) и прилейте небольшое количество 2н раствора щелочи. Вначале наблюдается выпадение синего осадка основной соли кобальта(II). Прилейте еще раствора щелочи. Образуется розовый осадок Co(OH)₂. Оставьте образовавшийся осадок для следующего опыта.

a) 2CoSO₄ + 2NaOH ® [Co(OH)]₂SO₄¯ + Na₂SO₄

б) [Co(OH)]₂SO₄ + 2NaOH ® 2Co(OH)₂¯ + Na₂SO₄

Задание

Перепишите уравнения реакций, укажите их признаки. Пользуясь справочником, определите, какой гидроксид менее растворим: Fe(OH)₂ или Co(OH)₂

Опыт 4. Восстановительные свойства Co(OH)₂ (опыт

       выполняется под тягой!)

Порядок выполнения

К осадку Co(OH)₂, полученному в опыте 3, прибавьте немного 2н раствора NaOH и несколько капель бромной воды. Запишите наблюдения.

Задание

1. Закончите уравнение реакции:

Co(OH)₂ + Br₂ + NaOH ®

2. Пользуясь справочником, определите Е⁰ окислителя и восстановителя. Можно ли окислить Со⁺² с помощью иодной воды (I₂×aq)? Ответ обоснуйте.

 

Опыт 5. Получение гидроксида никеля(II)

Порядок выполнения

Налейте в пробирку примерно по 2 мл раствора NiSO₄ и раствора 2н щелочи.

Задание

1. Составьте уравнение реакции и запишите наблюдения.

2. Какой из гидроксидов наиболее, и какой наименее растворим в воде: Fe(OH)₂, Co(OH)₂ или Ni(OH)₂? Ответ подтвердите расчетом растворимости.

 Опыт 6. Восстановительные свойства никеля(II)

Порядок выполнения

К осадку Ni(OH)₂, полученному в опыте 5, прилейте 5-6 мл бромной воды.

Задание

1. Составьте уравнение реакции и запишите наблюдения. Пользуясь таблицей значений Е⁰, определите, какой из гидроксидов проявляет более сильные восстановительные свойства в щелочной среде: Co(OH)₂ или Ni(OH)₂?

Опыт 7. Получение и свойства гидроксида меди(II)

Порядок выполнения

1. Налейте в пробирку 1 мл раствора CuSO₄ и по каплям добавьте 2н раствор щелочи до образования осадка. Разделите раствор с осадком на 3 части.

2. В первых двух пробирках исследуйте отношение осадка Cu(OH)₂ к кислотам и избытку щелочи. Третью пробирку осторожно нагрейте на газовой горелке. Обратите внимание на изменение цвета осадка.

 

Задание

1. Напишите уравнения проведенных реакций и их признаки.

2. Сделайте вывод о свойствах Cu(OH)₂.

Опыт 8. Окислительные свойства соединений меди(II)

Порядок выполнения

Налейте в пробирку 1 мл раствора CuSO₄ и по каплям добавьте раствор KI. Отметьте образование осадка и окрашивание раствора в пробирке в желтый цвет. Докажите с помощью крахмала, что желтый цвет обусловлен выделением иода.

Задание

1. Закончите уравнение проведенной реакции:

CuSO₄ + KI ® CuI¯ + I₂ + ...

Расставьте коэффициенты, используя метод электронно-ионного баланса. Определите окислитель и восстановитель. Укажите признаки реакции.

Опыт 9. Комплексные соединения кобальта(II),

           никеля(II), меди(II)

Порядок выполнения

Налейте в пробирки по 1 мл раствора соли кобальта, соли никеля, соли меди и по каплям добавьте в каждую из пробирок раствор NH₄OH до полного растворения осадков основных солей.

Отметьте изменение цвета растворов.

Задание

1. Перепишите уравнения реакций образования основных солей и ее растворения, укажите их признаки. К какому типу координационных соединений относится аммиакаты кобальта, никеля и меди? Чему равно координационное число кобальта(II), никеля(II) и меди(II) в этих комплексах?

2. Обратите внимание на изменение цвета растворов во времени. Аммиакат кобальта на воздухе неустойчив и окисляется по реакции:

2[Co(NH₃)₆]²⁺ + О₂ ® [(NH₃)₅Co(O₂)Co(NH₃)₅]⁴⁺ + 2NH₃

3. Какие типы химических связей имеются в полученных комплексах? Какова дентатность лигандов?

4. Оформите отчет о лабораторной работе №9.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10

АНАЛИТИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ИОНОВ

Цель работы: Ознакомление с реакциями обнаружения ионов в растворе.

Оборудование: Растворы: NH₄Cl, NaOH (2H), K₂[HgI₄], Pb(NO₃)₂, KI, HСl (2H), CaCl₂, (NH₄)₂C₂O₄, BaCl₂, AlCl₃, K₂CrO₄, CH₃COOH (2H), CrCl₃, H₂O₂, FeSO₄, FeCl₃, K₃[Fe(CN)₆], K₄[Fe(CN)₆], NH₄SCN, Mn(NO₃)₂, NaBiO₃, CuSO₄, NH₄OH(конц.), HNO₃(конц.), CoCl₂, NiSO₄, ализарина, Na₂CO₃, AgNO₃, диметилглиоксима, дифениламина. Изоамиловый спирт. Фенолфталеиновая бумага, пробирки, стеклянные палочки, водяная баня, пробиркодержатели.

Литература: Логинов Н.Я., Воскресенский А.Г., Солодкин И.С. Аналитическая химия.-М.:Просвещение, 1979. С.5-39, 251.

 

Теоретическая часть

Аналитическая химия - наука об определении химического состава веществ. Задачей аналитической химии является разделение и определение химических веществ и их смесей, установление их качественного и количественного состава. В зависимости от цели выделяют качественный и количественный анализ. Качественный анализ состоит в обнаружении ("открытии") отдельных элементов или ионов, входящих в состав вещества. Количественный анализ включает в себя определение количественного содержания отдельных составных частей вещества. Для решения указанных задач используют химические, физические и физико-химические методы анализа. В основе химических методов анализа лежат аналитические реакции. Аналитические реакции - это реакции, в ходе которых открываемый элемент или ион превращается в новое соединение, обладающее характерными свойствами (цвет, запах, способность выпадать в осадок или выделяться в виде газа и т.д.), на основании которых можно установить образование этого соединения. Например, "открытие" иона аммония NH₄⁺ проводят действием раствора щелочи на раствор соли аммония при нагревании. В результате реакции выделяется аммиак (NH₃), узнаваемый по запаху и другим свойствам:

NH₄Cl + NaOH ® NaCl + NH₃­ + H₂O

       или             NH₄⁺ + OH^- ® NH₃­ + H₂O.

 Указанную реакцию называют аналитической реакцией на ион NH₄⁺. Вещества, вызывающее химическое превращение в ходе реакции, называется реагентом или реактивом. В приведенном выше примере реагентом является раствор щелочи NaOH. В качественном анализе применяют только те реакции, которые сопровождаются внешним эффектом (выделением газа, изменением окраски раствора, образованием осадка определенного цвета или его растворением). В основе физических методов анализа лежит зависимость между химическим составом вещества и его физическими свойствами. К этому виду методов относят, например, спектральный анализ. К физико-химическим методам принадлежат фотометрический, хроматографический, потенциометрический и другие методы. Выделяют "сухой" и "мокрый" способ выполнения аналитических реакций. В "сухом" способе анализируемое вещество и соответствующие реагенты находятся в твердом виде. Реакцию проводят при нагревании смеси реагентов до высокой температуры или применяют растирание смеси исследуемого вещества с реагентом. Например, для открытия иона Co²⁺ готовят смесь кристаллических CoCl₂ и NH₄SCN, и растирают ее в ступке. При этом смесь синеет вследствие образования комплексной соли тетрародано-(II)кобальтата аммония (NH₄)₂[Co(SCN)₄]:

СoCl₂ + 4NH₄SCN D (NH₄)₂[Co(SCN)₄] + 2NH₄Cl

При "мокром" способе аналитическую реакцию проводят в растворе, и именно этот способ наиболее широко используют в аналитической химии. Для выполнения реакции твердое вещество предварительно растворяют в подходящем растворителе. В качественном анализе большую роль играют условия выполнения аналитических реакций: pH раствора, температура, концентрация реагентов. Например, осадки, растворимые в щелочах, не образуются в щелочной среде, а осадки, растворимые в кислотах, не образуются, если имеется избыток кислоты. Нецелесообразно получать осадок в горячем растворе, если известно, что его растворимость увеличивается с повышением температуры. Осадок может не образоваться, если в растворе недостаточна концентрация реагентов. В качественном анализе выделяют групповые и специфические реакции и реагенты. Специфической реакцией (реагентом) на определенный ион называется реакция (реагент), позволяющая в условиях опыта открыть его в смеси с другими ионами. Специфических реакций не так много, поэтому часто используют реакции (реагенты), дающие сходный эффект с несколькими ионами. Такие реакции называют избирательными  (селективными), а  реагенты -

групповыми   (таблицы  1  и  2). Качественный  анализ  делят  на  анализ

                                                
                          Таблица 1