Лабораторный практикум по общей и неорганической химии

Опыт 4. Окислительно-восстановительные свойства соединений железа (II) и железа (III)

жүктеу 0,82 Mb.

бет	126/134
Дата	13.02.2022
өлшемі	0,82 Mb.
	#35921
түрі	Практикум

1 ... 122 123 124 125 126 127 128 129 ... 134

st pl kn

Опыт 6. Получение и исследование свойств сульфидов железа
Опыт 7. Получение и исследование свойств ферратов
Опыт 8. Комплексные соединения железа, кобальта и никеля

Опыт 4. Окислительно-восстановительные свойства соединений железа (II) и железа (III)

Восстановительные свойства ионов Fe²⁺. В пробирку поместить 6 капель раствора дихромата калия, подкислить разбавленной серной кислотой (5–6 капель), затем добавить один микрошпатель кристалли- ческого сульфата железа (II). Наблюдать изменение окраски раствора.

В отчете написать уравнение реакции, уравнять её методом полуре- акций. Используя значения окислительно-восстановительных потенциа- лов полуреакций, приведенные в таблице 15, определить, возможно ли

окисление солей Со²⁺ и Ni²⁺ дихроматом калия. Сделать вывод о восста- новительных свойствах ионов Fe²⁺ в сравнении с ионами Со²⁺ и Ni²⁺.

Окислительные свойства ионов Fe³⁺. Используя значения окисли- тельно-восстановительных потенциалов полуреакций, приведенные в таблице 15, определить, какой галоген можно получить в молекулярном виде по реакции:

2FeCl₃ + 2NaГ = Г₂ + 2FeCl₂ + 2NaCl

Провести реакцию получения этого галогена и подтвердить его об- разование качественной реакцией. В отчете описать опыт и сделать вы- вод об окислительных свойствах соединений железа (III).

Таблица 15

Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы некоторых полуреакций

Элемент	Полуреакция	^о, В
Железо	Fe – 2е^- = Fe²⁺ Fe²⁺ – е^- = Fe³⁺ Fe(OH)₂ + OH^- – е^- = Fe(OH)₃ Fe(OH)₃ + 5OH^- – 3е^- = FeO ^2- + 2H O 4 2	–0,44
		+ 0,77
		–0,56
		+ 0,72
Кобальт	Co – 2е^- = Co²⁺	–0,28
	Co²⁺ – е^- = Co³⁺	+ 1,81
	Co(OH)₂ + OH^- – е^- = Co(OH)₃	+ 0,17
Никель	Ni – 2е^- = Ni²⁺	–0,25
	Ni²⁺ - е^- = Ni³⁺	 +2
	Ni(OH)₂ + OH^- – е^- = Ni(OH)₃	+0,49
Другие	O₂ + 2H₂O + 4е^- = 4OH^- Cl₂ + 2е^- = 2Cl^- Br₂ + 2е^- = 2Br^- I₂ + 2е^- = 2I^- S^2- – 2е^- = S H₂S – 2е^- = S + 2H⁺ MnO ^- + 8H⁺ + 5е^- = Mn²⁺ + 4H O 4 2 Cr₂O ^2- + 14H⁺ + 6е^- = 2Cr³⁺ + 7H O 7 2	+0,40
		+1,36
		+1,07
		+0,54
		–0,48
		+0,14
		+1,51
		+1,33

Опыт 5. Гидролиз солей железа

Гидролиз FeSO₄ и FeCl₃. Приготовить или взять из штатива гото- вые растворы сульфата железа (II) и хлорида железа (III). С помощью универсального индикатора определить водородный показатель раство- ров.

Пробирку с раствором FeCl₃ подогреть на спиртовке, сравнить зна- чения водородного показателя нагретого и холодного раствора.

Описать опыт, написать уравнения гидролиза обеих солей. Какая из них (FeSO₄ или FeCl₃) и почему в большей степени подвергается гидро- лизу? Ответ мотивировать, используя представления о поляризующих свойствах катионов. Написать уравнения гидролиза хлорида железа (III) при нагревании. Чем объясняется различие в значениях рН холодного и нагретого раствора этой соли?

Совместный гидролиз FeCl₃ и карбоната натрия. К 3–4 каплям раствора хлорида железа (III) прибавить по каплям раствор карбоната натрия. Наблюдать выпадение бурого осадка гидроксида железа (III) и выделение газа. Какой газ выделяется? В отчете объяснить, почему в присутствии карбоната натрия гидролиз хлорида железа (III) идет до конца и написать уравнение реакции.

Опыт 6. Получение и исследование свойств сульфидов железа

Сульфид железа (II). В две пробирки поместить по 5–6 капель свежеприготовленного раствора сульфата железа (II). В одну пробирку добавить две капли сероводородной воды, в другую – две капли раство- ра сульфида натрия. В какой пробирке выпал осадок сульфида железа (II)? Проверить растворимость осадка в разбавленной серной кислоте.

В отчете описать опыт и объяснить, почему сульфид железа (II) не выпадает при действии H₂S, но образуется при действии Na₂S? Вывод подтвердить математическими расчетами. Написать уравнения реакций образования FeS и его взаимодействия с соляной кислотой в ионном и молекулярном виде.

Действие H₂S и Na₂S на соли железа (III). В две пробирки помес- тить по 3–4 капли раствора FeCl₃. В первую добавить две капли серово- дородной воды, во вторую – две капли раствора сульфида натрия. На- блюдать образование в обеих пробирках коллоидной серы. Отметить, что при действии сульфида аммония образуется, кроме серы, осадок сульфида железа (II), тогда как при действии H₂S такой осадок не выпа- дает. В отчете объяснить, почему в обеих пробирках образуется сера и почему FeS образуется только при действии сульфида натрия.

Опыт 7. Получение и исследование свойств ферратов

В пробирку поместить пинцетом несколько гранул гидроксида ка- лия, добавить 1–2 капли насыщенного раствора FeCl₃ и две капли брома (опыт проводить в вытяжном шкафу!).

После слабого нагревания образуется фиолетовый раствор феррата калия K₂FeO₄, в котором железо находится в степени окисления +6.

Внести в полученный раствор 3–4 капли раствора хлорида бария, наблюдать выпадение красно-фиолетового осадка феррата бария BaFeO₄.

Оба феррата получены в щелочной среде, в которой они устойчи- вы. Проверить на опыте устойчивость ферратов в кислой среде. Для этого осторожно слить с осадка BaFeO₄ жидкость и добавить к осадку по каплям разбавленную соляную кислоту. Наблюдать вначале выделе- ние газа и изменение цвета осадка, а затем полное растворение осадка.

Описать опыт и написать уравнения реакций: а) окисления хлорида железа (III) бромом в щелочной среде; б) образования малорастворимо- го феррата бария; в) разложения феррата бария при действии первых капель HCl с образованием Fe₂O₃, O₂, BaCl₂ и H₂O (к какому типу от- носится эта реакция?); г) растворения Fe₂O₃ в избытке соляной кислоты.

Опыт 8. Комплексные соединения железа, кобальта и никеля

Получение турнбулевой сини и берлинской лазури. Приготовить в пробирке раствор сульфата железа (II) и добавить одну каплю красной кровяной соли K₃[Fe(CN)₆]. Наблюдать образование осадка комплексно- го соединения, тривиальное название которого «турнбулева синь». На- писать уравнение реакции в молекулярной и ионной форме, привести номенклатурные названия обоих соединений.

Поместить в пробирку 2–3 капли раствора хлорида железа (III) и добавить одну каплю раствора желтой кровяной соли K₄[Fe(CN)₆]. На- блюдать выпадение осадка комплексного соединения, тривиальное на- звание которого «берлинская лазурь». Написать молекулярное и ионное уравнения образования комплексного соединения, привести его но- менклатурное название.

В отчете отметить, что современные исследования показали иден- тичность состава турнбулевой сини и берлинской лазури, которые отли- чаются только строением комплексов (Ахметов Н.С. Общая и неоргани- ческая химия. Часть вторая, раздел III, глава 8).

Аквакомплекс кобальта (II) и его разрушение. Написать стеклян- ной палочкой, смоченной раствором хлорида кобальта (II), какую-либо цифру или слово на фильтровальной бумаге. Подсушить бумагу до поч- ти полного исчезновения надписи, а затем подогреть на пламени спир- товки, пока надпись не станет видимой. Обратить внимание на после- дующее обесцвечивание надписи при охлаждении бумаги.

Описать и объяснить опыт, имея в виду, что простые ионы Co²⁺

имеют синюю окраску, а аквакомплексные [Co(H₂O)₆]²⁺ – розовую.

Амминокомплексное соединение кобальта (II). К 6 каплям хло- рида кобальта (II) прибавить по каплям 25%-й раствор аммиака до вы- падения осадка гидроксида кобальта (II). Полученный осадок раство- рить в избытке аммиака. Раствор перемешать стеклянной палочкой, на- блюдать изменение окраски раствора вследствие окисления полученно- го комплексного соединения кобальта (II) в комплексное соединение кобальта (III) кислородом воздуха.

Прилить в пробирку раствор сульфида натрия (2–3 капли), наблю- дать выпадение осадка (какого вещества?).

В отчете описать опыт и написать уравнения реакций: а) образова- ния амминокомплексного соединения кобальта (II); б) его окисления кислородом воздуха; в) взаимодействия амминокомплекса кобальта (III) с сульфидом натрия.

Сделать вывод об устойчивости степеней окисления +2 и +3 для кобальта в некомплексных и комплексных соединениях, имея в виду, что обычные соединения (соли) кобальта (II) кислородом воздуха не окисляются, и только гидроксид кобальта (II) окисляется очень медленно.

Также указать в выводе причину разрушения амминокомплекса ко- бальта (III) сульфидом натрия, используя значения константы нестойко- сти комплекса (4·10^–5) и произведения растворимости СоS (4·10^–21).

Амминокомплексное соединение никеля (II). К 6 каплям раствора соли никеля (II) прибавить по каплям 25%-й раствор аммиака до выпа- дения осадка гидроксида никеля (II) и его дальнейшего растворения вследствие образования комплексного соединения. Отметить, как изме- няется при этом цвет раствора. Добавить к полученному раствору 2–3 капли раствора сульфида натрия. Наблюдать выпадение осадка (какого вещества?).

В отчете описать опыт и привести уравнения реакций образования амминокомплексного соединения никеля (II) и его взаимодействия с сульфидом натрия. Объяснить причину разрушения комплекса сульфи- дом аммония, используя значения константы нестойкости комплекса (2·10^–9) и произведения растворимости NiS (1,4·10^–24).

По опыту 8 сформулировать общий вывод о свойствах катионов железа, кобальта и никеля в реакциях комплексообразования.

жүктеу 0,82 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 122 123 124 125 126 127 128 129 ... 134