Опыт 1. Получение и исследование свойств гидроксида
железа(II)
Порядок выполнения опыта
1. Растворите несколько кристаллов FeSO4 примерно в 2 мл дистиллированной воды. К полученному раствору прилейте 2н равный объем 2н раствора щелочи.
2. Раствор с осадком разделите на 3 части. К первой части прилейте 2н раствор HCl. Ко второй части осадка прилейте избыток раствора щелочи. Третью часть сильно перемешайте и обратите внимание на изменение цвета осадка.
Задание
1. Напишите уравнения проведенных реакций и укажите их признаки.
2. Сделайте вывод об относительной устойчивости на воздухе соединений Fe+2 и Fe+3.
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)
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 ®
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.
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 -