Та їх сполук.
Мета роботи: вивчити властивості Алюмінію, Карбону, Силіцію, Стануму, Плюмбуму та їх сполук.
Прилади та реактиви.Спиртівка або сухе пальне, пробірки, скляна паличка, мікроколба, шпатель, піпетка, пробка, газовідвідна трубка. Алюміній (гранульований або дріт). Розчини: нітратної, хлороводневої, сірчаної кислот, гідроксиду Натрію, сульфату Алюмінію, сульфіду Амонію, фуксину, хлороводневої, оцтової, гідроксиду кальцію, Карбонатів Натрію та Калію, гідрокарбонату Натрію, хлоридів кальцію, стронцію, барію, силікату Натрію. Лакмусовий папір. Карбон активований, мармур або крейда.
Техніка безпеки:при роботі з концентрованими кислотами та лугами проявляти акуратність. Не допускати попадання кислот та дуг на шкіру та одяг.
ДОСЛІД 1. Гідроксид Алюмінію, його одержання і властивості
В дві пробірки налити по 3-5 крапель розчину сульфату Алюмінію та таку ж кількість розчину гідроксиду Натрію до утворення осаду. Потім в першу пробірку додати надлишок гідроксиду Натрію, а в другу – розчин хлороводневої кислоти до повного розчинення осаду.
Завдання. Скласти рівняння реакцій утворення гідроксиду Алюмінію та його взаємодії з лугом та кислотою. Зробити висновок про властивості гідроксиду Алюмінію.
ДОСЛІД 2. Гідроліз солей Алюмінію у присутності сульфіду амонію
Внести до пробірки декілька крапель розчину сульфату Алюмінію та додати (до утворення осаду) розчин сульфіду амонію.
Завдання. Скласти молекулярні та іонні рівняння повного гідролізу розчинів солей з утворенням сірководню та гідроксиду Алюмінію. Чи можлива аналогічна реакція, як що сульфід амонію замінити сульфідом Натрію?
ДОСЛІД 3. Адсорбційна властивість Карбону
До пробірки налити 2-3 мл розчину фуксину і додати шпатель активованого Карбону. Пробірку зачинити пробкою і струшувати 2-3 хв. Дати розчину відстоятись.
Завдання. Відмітити знебарвлення розчину і зробити висновок про адсорбційні властивості Карбону. Пояснити причини їх виникнення.
ДОСЛІД 4. Отримання оксиду Карбону (IV) і визначення його властивостей
Зібрати прибор зображений на малюнку. В пробірку (мікро колбу) вмістити декілька кусочків мармуру або крейди і додати до ½ об’єму розчин хлороводневої кислоти. Швидко зачинити пробкою з газовідвідною трубкою, кінець якої опустити у пробірку. Для виявлення газу внести до пробірки запалену лучину.
Налити до пробірки ¼ її ємкості вапнякової води і пропустити вуглекислий газ до утворення білого осаду. Продовжувати пропускання СО2 до повного розчинення осаду.
Завдання. Написати рівняння взаємодії мармуру з хлороводневої кислотою; оксиду Карбону (IV) з вапняковим молоком, враховуючи утворення Карбонатів кальцію, а в надлишку СО2 – гідрокарбонату кальцію. Зробити висновки про властивості вуглекислого газу.
ДОСЛІД 5. Отримання карбонатів лужноземельних металів та їх властивості
В три пробірки налити 3-4 краплі розчину карбонату Натрію та додати до першої розчин хлориду кальцію, до другої – хлориду стронцію, до третьої с- хлориду барію. Дати осаду відстоятися, відібрати піпеткою надосадкову рідину, а до осадів додати розчин оцтової кислоти.
Завдання. Відмітити колір утворених осадів і їх розчинення в оцтової кислоті. Написати рівняння всіх протікаючи реакцій.
ДОСЛІД 6. Отримання гелю кремнієвої кислоти
До пробірки налити конц. розчин силікату Натрію і додати вдвічі менший об’єм розчину хлороводневої кислоти. Ретельно розмішати рідину скляною паличкою. Через деякий час утворюється колоїдна структура – драглі.
Завдання. Скласти молекулярні та іонно-молекулярні рівняння взаємодії силікату Натрію з хлороводневої кислотою. Зробити висновок про властивості кремнієвої кислоти.
ДОСЛІД 7. Отримання гідроксиду Стануму (ІІ) та його властивості
В дві пробірки налити 2-3 мл розчину хлориду Стануму (ІІ) і додати розчин гідроксиду Натрію до утворення осаду. До отриманого осаду, у першу пробірку додати розчин хлороводневої кислоти, а до другої – надлишок гідроксиду Натрію.
Завдання. Відмітити колір утвореного осаду і розчинення гідроксиду Стануму (ІІ). Скласти відповідні рівняння реакцій.
ДОСЛІД 8. Отримання гідроксиду Плюмбуму (ІІ) та його властивості
В дві пробірки налити 2-3 мл розчину нітрату Плюмбуму (ІІ) і додати розчин гідроксиду Натрію до утворення осаду. До отриманого осаду, у першу пробірку додати розчин нітратної кислоти, а до другої – надлишок гідроксиду Натрію. Перемішати скляною паличкою до розчинення осадів.
Завдання. Скласти відповідні рівняння реакції. Зробити висновок про властивості гідроксиду Плюмбуму (ІІ).
ДОСЛІД 9. Окисні властивості оксиду Плюмбуму (ІV)
До пробірки налити 8-10 крапель розчину нітратної кислоти, додати (на кінці шпателя) оксид Плюмбуму (ІV) та одну краплю розчину сульфату Мангану (ІІ). Пробірку обережно прогріти, дати відстоятися та відмітити забарвлення розчину.
Завдання Записати рівняння окисно-відновної реакції, якщо утворюється марганцева кислота та нітрат і сульфат Плюмбуму (ІІ). Зробити висновок про окисно-відновні властивості оксиду Плюмбуму (ІV).
ДОСЛІД 10. Якісні реакції на іон Pb2+
До двох пробірок налити декілька крапель розчину нітрату Плюмбуму (ІІ), додати до першої пробірки розчин йодиду Калію, а до другої – розчин сульфіду Калію. Спостерігаємо утворення жовтого осаду в першій пробірці та чорного осаду в другій. При нагріванні першої пробірки осад розчиняється.
Завдання Відмітити колір осадів та записати рівняння якісних реакцій на іон Плюмбуму (ІІ).
Контрольні питання
1. Чому Алюміній, як активний метал не реагує з водою за нормальних умов?
2. Чи можливо зберігати кислі продукти у алюмінієвому посуді? Пояснити.
3. Як практично переконатися в амфотерності гідроксиду Алюмінію? Написати рівняння відповідних реакцій.
4. Написати молекулярні та іонно-молекулярні рівняння наступних перетворень:
Al → Al2O3 → AlCl3 → Al(OH)3 → K3[Al(OH)6] → Al(NO3)3
5. Додавання яких речовин підсилює гідроліз AlCl3: а)H2SO4, б)ZnCl2, в)(NH4)2S, д)Zn.
6. Як отримують активований Карбон, для чого його використовують?
7. Чому алмаз і графіт, утворені тим самим елементом – вуглецем, різко різняться за фізичними властивостями?
8. Який газ утворюється при сильному прожарюванні вапняку, при сильному прожарюванні суміші вапняку з вуглецем?
9. Чому оксид Карбону (ІІ) викликає сильне отруєння, а за великих доз – смерть?
10. Здійснити перетворення, назвати речовини:
CaCO3 → CO2 → NaHCO3 → Na2CO3 → CO2
11. Чим пояснюється велика подібність у властивостях Силіцію та бору?
12. Як змінюється стійкість оксидів елементів ІVА групи при збільшенні порядкового номеру?
13. Написати реакції, що підтверджують амфотерність гідроксиду Плюмбуму (ІV).
14. Написати реакцій отримання сульфідів Стануму (ІІ), Стануму (ІV), Плюмбуму (ІІ) з розчинів їх солей. Який з сульфідів розчиняється у сульфіді амонію? Який – у дисульфіді амонію?
15. Розставте коефіцієнти в рівнянні:
NaNO2 + PbO2 + H2SO4 → NaNO3 + PbSO4 + H2O
Задача
1. За термодинамічними даними (∆G), встановити можливість перебігу реакції
4Al + 3СО2 = 2 Al2О3 + 3С.
2. Визначте масу 40%-го розчину флуороводневої кислоти, яка необхідна для розчинення 6 г оксиду Силіцію (ІV).
3. Скільки можливо отримати борної кислоти, якщо для реакції взято 22 г аморфного бору та нітратна кислота?
4. Який об’єм 2 н. розчину гідроксиду Натрію необхідний для осадження гідроксиду з розчину, що містить 19 г хлориду Стануму (ІІ)?
5. Визначте маси нітрату Плюмбуму (ІІ) та йодиду Натрію, що необхідні для отримання 0,1 моль йодиду Плюмбуму (ІІ)?
Лабораторна робота №11.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА р-ЕЛЕМЕНТІВ (V-А підгрупа). МІНЕРАЛЬНІ ДОБРИВА.
Мета роботи – ознайомити студентів з найбільш важливими фізичними та хімічними властивостями р-елементів, а також із застосуванням їх важливіших сполук; мінеральними добривами.
ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА
ТЕМА: ЕЛЕМЕНТИ V – А ГРУПИ
| r(A) | I1, эВ | Ео(Э3+/Э) | Ступені окислення | |
| N | 0.71 | 14.5 | - | -3,0,+1,+2,+3,+4,+5 |
| P | 1.10 | 10.5 | - | -3,0,+3,+5 |
| As | 1.48 | 9.8 | 0.3 | -“- |
| Sb | 1.61 | 8.6 | 0.24 | -“- |
| Bi | 1.82 | 7.3 | 0.2 | -“- |
До VА групи входять типові р-елементи Нітроген, фосфор, миш’як, сурма і вісмут. Атоми цих елементів мають на зовнішньому рівні п’ять електронів у конфігурації - s2p3. при збудженні атомів відбувається розпарювання s електронів і перехід одного з них на d-підрівень (за виключенням Нітрогену).
Молекула Нітрогену диатомна і за звичайних умов Нітроген не здатний вступати до реакцій, за виключенням літію. При нагріванні Нітроген реагує з багатьма металами і неметалами, утворюючи нітриди, а фосфор – фосфіди. Галогеніди Нітрогену - малостійкі сполуки; більш стійки оксигалогеніди Нітрогену - NOF, NOCI, NOBr, NO2F и NO2CI. З сіркою також не відбувається безпосередньої взаємодії Нітрогену; нітрогений Сульфур N4S4 отримується в результаті реакції рідкої Сульфуру з аміаком. При взаємодії розжареного коксу з Нітрогеном утворюється ціан (СN)2. В залежності від того, чи знаходиться Фосфор у надлишку або нестачі, утворюються сполуки фосфору (III) і (V), наприклад:
2P + 3Br2 = 2PBr3 або 2P + 5Br2 = 2PBr5
Нітрид Гідрогену – аміак в лабораторії отримують дією на солі амонію лугів або нагріванням кристалічних солей амонію з гідроксидом або оксидом кальцію. Аміак добре розчиняється у воді. Розчин аміаку – слабка основа.
NH3×H2O « NH4+ + OH- K=2×10-5
Встановлено, що більша маса аміаку знаходиться у водному розчині у вигляді гідратованих молекул NH3×пH2O і лише близько 0,4% розчиненого аміаку хімічно взаємодіє з водою. Аміак може вести себе як кислота NH3 « NH2- + H+, що дає соли: аміди - NaNH2; іміди - Na2NH; нітриди Na3N.
Фосфіди деяких металів можуть розкладатися водою з утворенням фосфіну PH3:
Mg3P2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2PH3
PH3 – фосфін, добре розчинний у воді. Виявляє як основні так і кислотні властивості. Аміак та фосфін володіють лише відновними властивостями. Аміак окислюється Оксигеном до Нітрогену або, на платині в якості каталізатору до NO, відновлює метали (Купрум), реагує з Хлором. Фосфін на повітрі горить з утворенням оксиду фосфору (VI).
Солі амонію термічно нестійкі, проте характер розкладу залежить від кислоти, що утворює сіль. Як що кислота окисник, то відбувається реакція внутримолекулярного окислення:
(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O
Як що, кислота не є окисником, то виділяється аміак і відповідна кислота:
NH4Cl = NH3 + HCl
При дії сильних лугів на солі амонію виділяється аміак, що служить якісною реакцією для визначення іонів амонію.
Найбільшу кількість оксидів має Нітроген: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5. Зі всіх оксидів лише N2O3 та N2O5 кислотні, решта – несолеутворюючи. N2O - легко розкладається, виділяючи Оксиген. NO і NO2 - молекули з неспареними електронами - радикали, можуть дімерізуватися.
2NO2 « N2O4 - реакція екзотермічна
N2O3 розчиняється у воді з утворенням слабкої нітрітної кислоти, що виявляє окисно-відновні властивості. Її солі нітрити отруйні і термічно більш стійки, ніж нітрати.
N2O5 – безбарвні кристали, що розкладаються до Оксигену та NO2. При розчиненні у воді утворює Нітрогену кислоту. Нітратна кислота – сильний окисник, ступень відновлення якого залежить від її концентрації та активності відновника. При великих концентраціях відновлення йде до NO2, при середніх - до NO, а при сильному розведенні - до молекулярного Нітрогену, NH4+. Чим вище концентрація HNO3, тим менш глибоко вона відновлюється. Чисте Ферум, Алюміній, хром не розчиняються у концентрованій нітратна кислоті в зв’язку з їх пасивацією. Деякі неметали (Сульфур, Фосфор, Карбон) окисляються нітратною кислотою. При цьому концентрована нітратна кислота відновлюється до оксиду (ІV), а розведена – до оксиду Нітрогену (ІІ).
З оксигеном Фосфор утворює лише оксиди - Р2О3 і Р2О5. Оксид Фосфору (ІІІ) отримують при повільному окисленні фосфору. За низьких температур склад оксиду має вигляд Р4О6, що вказує на упровадження Оксигену по зв'язку Р-Р в молекулі Р4, а потім до атомів Фосфору приєднується ще атоми Оксигену до кожного атому Фосфору. Оксиду фосфору (ІІІ) відповідає двохосновна фосфориста кислота (H3PO3) – сильний відновник, що має солі фосфіти.
Оксид Фосфору (ІV) в газоподібному стані має структуру Р4О10. при розчиненні у холодній воді утворює метафосфорну кислоту (HPO3), а при інших температурах пірофосфорну кислоту (H4P2O7). При кіп'ятінні метафосфорної кислот з надлишком води утворюється трьохосновна ортофосфорна кислота (H3PO4). Всі одно заміщені солі цієї кислоти - дигідрофосфати розчинні у воді. З гідрофосфатів та фосфатів розчинні лише солі лужних металів і амонію. Розчини останніх мають лужну реакцію, на відміну від дигідрофосфатів в розчинах яких дисоціація дигідрофосфат-іону переважає над гідролізом.
|
H2PO4- + HOH H3PO4 + OH-
|
H2PO4- H+ + HPO4-
На відміну від ортофосфорної кислоти, всі інші фосфорні кислоти – полімерні сполуки, що містять ланцюги: -РО3-О-РО3-.
Лабораторна робота № 8
Дата: 2016-10-02, просмотров: 226.
