МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИДОНБАСЬКА ДЕРЖАВНА МАШИНОБУДІВНА АКАДЕМІЯМЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТЗ ДИСЦИПЛІНІ"НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ"(для студентів спеціальностей 7.090403,7.090404)Краматорськ ДДМА 2003

Учбове виданняМІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИДОНБАСЬКА ДЕРЖАВНА МАШИНОБУДІВНА АКАДЕМІЯМетодичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліні "Неорганічна хімія"(для студентів спеціальності 7.090403, 7.090404)МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТЗ ДИСЦИПЛІНІ"НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ"Укладачі: Лариса Володимирівна СеменяковаНаталія Іванівна ЄфграфоваАндрій Андрійович КузнєцовНаталія Міхайлівна Глиняна(для студентів спеціальності 7.090403,7.090404)Редактор Неллі Олександрівна ХахінаЗатвердженона засіданні кафедри хімії і ОППротокол №8 від 19.03.03.Підп. до друкуФормат 60х90/16.Офсетний друк. Ум. друк. арк. 3,75 Облік.-вид. арк. 2,72Тираж 100 прим. Заказ №_________________________________________________________________ДДМА. 84313, м. Краматорськ, вул. Шкадінова, 72Краматорськ ДДМА 2003

УДК 54Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліні "Неорганічнахімія" (для студентів спеціальностей 7.090403,7.090404)Укладачі: Л.В.Семенякова, Н.І.Євграфова, А.А.Кузнецов, Н.М.Глиняна. -Краматорськ: ДДМА, 2003. - 60 с.Приведені лабораторні роботи по хімічним властивостям елементівd- і р-сімейств, а також їх сполук для виконання студентами напрямку "Металургія"у другому семестрі.Складачі: Л.В.Семенякова, доц.Н.1.Євграфова, доц.А.А.Кузнецов, доц.Н.М.Глиняна, доц.ЗМІСТ1 Лабораторна робота 1. Хімічні властивості елементів підгруп титануі ванадію та їх сполук …………………………............................... 32 Лабораторна робота 2. Властивості елементів VIB підгрупи та їхсполук ……………………………………………………….…................ 73 Лабораторна робота 3. Властивості елементів VПВ підгрупи марганцюта їх сполук ………………………………............................... 114 Лабораторна робота 4. Хімічні властивості елементів сімейства залізата їх сполук …………………………………….............................. 155 Лабораторна робота 5. Хімічні властивості міді, цинку та їх сполук .. 196 Лабораторна робота 6. Елементи IIIА підгрупи періодичної системи 257 Лабораторна робота 7. Властивості елементів ІVА підгрупи............ 298 Лабораторна робота 8. Приватні реакції іонів ………………............. 349 Лабораторна робота 9. Загальний хід аналізу речовин ……............... 4010 Лабораторна робота 10. Насичені та ненасичені вуглеводні ……... 4311 Лабораторна робота 11. Добування і властивості полімерів ...…… 4612 Лабораторна робота 12. Колоїдні розчини …………………............ 4913 Лабораторна робота 13. Визначення твердості води ………............ 54Рекомендована література ……………………………………................ 58Відповідний за випуск А.П.Авдєєнко

Символи елементівЗаряд ядраВалентні електрониR ат , нмІ, кДж/мольЕ 0 298, Вρ, г/см 3Т пл , КСтупінь окисленняЗнаходження у природі,мас.%13.4 Контрольні питання та задачі .1 Що таке тимчасова та постійна твердість води? В яких одиницяхвона вимірюється?2 Як усувається карбонатна та постійна твердість води?3 Чому тверда вода непридатна для багатьох технічних цілей?4 Обчисліть твердість води, якщо на її усунення пішло 265 rNa 2 CO 3 з розрахунку на 1 м 3 води?5 Твердість води, яка містить лише гідрокарбонат кальцію, дорівнює1,785 мекв/л. Визначити масу Са(НСО 3 ) 2 в кожному літрі води.6 Твердість води дорівнює 3,5 мекв/л. Яку кількість соди необхідновнести в 3 м 3 води для усунення твердості?7 Обчислити твердість води, в 4 літрах якої міститься 1,246 гСа(НСО 3 ) 2 .1. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА І. ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЕЛЕМЕНТІВ ПІ-ДГРУП ТИТАНУ 1 ВАНАДІЮ ТА ЇХ СПОЛУК1.1 Мета роботиПов'язати особливості будови атомів, фізичні константи елементівпідгруп ІV і V груп з хімічними властивостями сполук.1.2 Теоретична частинаТитан, ванадій та їх аналоги належать до елементів d-сімейства. Вонимають на зовнішньому рівні по 2 електрони, а заповнюється електронамипередостанній d-підрівень. Звідси металеві властивості елементів.Фізичні властивості простих речовин, утворених цими елементами,приведені в табл.1.1.Таблиця 1.1 Фізичні властивості титану, цирконію, гафнію, ванадію,ніобію, танталуРЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА1 Глинка Н.Л. Общая химия. - Л.: Химия, 1988. - 719 с.2 Лучинский Г.П. Курс химии. - М.: Высш.шк., 1985. - 416 с.3 Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. - Л.: Химия,1980. - 279 с.4 Задачник по общей химии для металлургов: Учеб.пособие длявузов / Под ред. В.Т.Корщунова. - М.: Высш.шк. 1974. - 255 с.5 Авдеенко А.П., Хімія і неорганічна хімія: Довідник-посібник длястудентів технічних вузів: У 2 ч. - 4.1. - К.: ІСДО, 1993. -236 с.6 Поляков О.Є. Посібник-довідник до лекційних курсів "Хімія" і"Неорганічна хімія". - Ч.2. - К.: ІСДО, 1994. - 172 с.7 План-пам’ятка до вивчення курсу “Неорганічна хімія” (для студентівспеціальностей 7.090403, 7.090404) / А.П.Авдєєнко, Н.І.Євграфова,С.А.Гончарова. – Краматорськ: ДДМА, 2002. - 28 с.Ті(титан)Zr(цирконій)Hf(гафній)22 3d 2 4s 2 0,146 658 -1,63 4,5 195340 4d 2 5s 2 0,160 660 -1,43 6,45 212572 5d 2 s 2 0,159 675 -1,57 13,1 2495+2, +3,+4+2, +3,+4+2, +3,+4V(ванадій) 23 3d 3 4s 2 0,134 650 -1,11 5,96 2190 +2,+3+4,+50,60,0253,2∙10 -41,5∙10 -4Nb(ніобій) 41 4d 4 5s 1 0,145 664 -1,1 8,57 2731 +5 2∙10 -3Ta(тантал) 73 5d 3 6s 2 0,146 743 - 16,6 3273 +5 2∙10 -458Порівняння фізичних констант показує, що металеві властивості впідгрупах d-металів зверху вниз незначно послаблюються, збільшуєтьсяїх стійкість в агресивних середовищах.Загальною для цих металів є їх здатність утворювати у повітрі захиснийоксидний шар. Через це в звичайних умовах метали підгруп титануі ванадію малоактивні. Нагрівання та роздрібнення активізують метали.Вони в таких умовах реагують з галогенами, азотом, сіркою,3

фосфором, вуглецем, кремнієм. Титан, цирконій, гафній здатні поглинати взначній кількості водень. Присутність гідридів у металах (МеН 2 ) збільшуєкрихкість сплавів. Утворення нітридів та карбідів у сплавах сприяє підвищеннютвердості та тугоплавкості.Порошковий титан окислюється киплячою водою або водяною парою засхемою:100 CTi 4H2O(П)Ti (OH) 4 2H;2600 800 CTi 2H2O(П)TiO 2 2H.2Одним з найбільш активних розчинників цих металів є розчин плавиковоїкислоти будь-якої концентрації:2Me + 6HF = 2MeF 3 + 3H 2 (Ti,V);Me + 4HF = MeF 4 + 2H 2 (Zr,Hf);2Me + 10HF = 2MeF 5 + 5H 2 (Nb,Ta).Розчини кислот соляної і розчиненої сірчаної окислюють титан до ступенюокислення +3, а метали підгрупи ванадію завдяки захисній оксиднійплівці, не реагують з розчинами цих кислот.Азотна кислота здатна окислювати метали, особливо при нагріванні:3Ті + 4HNO 3 + Н 2 О = 3Н 2 ТіО 3 + 4NO ;3V + 5HNO 3 = 3HVO 3 + 5NO + Н 2 О.Метали підгрупи титану добре розчиняються в "царській водці":ЗМе + 4HNO 3 + 12НСl = ЗМеСl 4 + 4NO + 8Н 2 О.Кращим розчинником для металів обох груп є суміш азотної та плавиковоїкислот:ЗМе + 5HNO 3 + 21HF = ЗН 2 [МеF 7 ] + 5NO + 10Н 2 О.З лугами метали підгрупи ванадію реагують при сплавленні в присутностіокислювачей:4V + 4КОН + 50 2 = 4KVO 3 + 2Н 2 О.Властивості оксидів та гідроксидів в залежності від ступеню окисленняелементів наведені в табл.1.2.Солі підлягають гідролізу:ТіСl 4 + Н 2 О ТіОС1 2 + 2НС1;Ті 4+ + Н 2 О ТіО 2+ + 2Н + ,рН< 7;катіон титанілуV 4+ +H 2 O VO 2+ + 2Н +катіон ванадилу4С H(HCl)V (HCl)V (ВОДИ)де Т Т тимчасова твердість води, мекв/я;еквівалентна концентрація розчину кислоти;об'єм розчину кислоти, мл;об'єм досліджуваної води, мл.13.3.2 Визначення загальної твердості водиМетод базується на осадженні іонів Са 2+ та Mg 2+ розчином лужної суміші,що складається з NaOH та Na 2 CO 3 :Ca(HCO 3 ) 2 + 2NaOH = CaCO 3 ↓ + Na 2 CO 3 + H 2 O;CaSO 4 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + Na 2 SO 4 .Лужної суміші беруть надлишок. Частина суміші, що не прореагувала,титрується соляною кислотою. Знаючи, скільки лужної суміші пішло на титруваннясолей Са 2+ та Mg 2+ , обчислюють загальну твердість води.Відміряти мірним циліндром в колбу 100 мл водопровідної води і додатидо неї 20 мл 0,1н розчину лужної суміші (10 мл 0,1н NaOH і 10 мл 0,1нNa 2 CO 3 ). Кип’ятити розчин протягом 3 хвилини, дати йому охолонути. Потімрозчин профільтрувати крізь складений фільтр. До фільтрату додати 2-3краплі метилоранжу і титрувати 0,1н розчином соляної кислоти до переходузабарвлення у рожеве.Обчислити загальну твердість води за формулою:ТЗCH(лугу ) V(лугу ) СH(HCl l) V(HCl)V(води)1000,де Т З загальна твердість води, мекв/л;C H(ЛУГУ) еквівалентна концентрація лужної суміші;V (ЛУГУ) об'єм розчину лужної суміші, мл;C H(HCl) еквівалентна концентрація розчину кислоти;V (HCl) об'єм розчину кислоти, що витрачено на титрування, мл;V (ВОДИ) об'єм досліджуваної води, мл.Обчислити постійну твердість:Т П =Т З Т Т .До якого типу твердості належить досліджувана вода?57

Після використання більшої частини іонів натрію катіоніти регенерують.Для цього їх обробляють розчином хлориду натрію. У цьому випадкувідбувається зворотний процес іони натрію заміщують у катіонітііони кальцію і магнію, які переходять у розчин:CaR + 2Na + = Na 2 R + Са 2+ ;MgR + 2Na + = Na 2 R + Mg 2+ .Регенерований катіоніт знову використовується для пом’якшеннянових порцій води.Щоб позбавитися катіонів Н + у воді, її пропускають через аніонітиз умовною формулою R OH або R NH 2 :R-OH + Н + = R + + Н 2 О;R-NH 2 + Н + = R-NH 3+13.3 Експериментальна частинаПрибори та реактиви: електроплитка, бюретки ємністю 25 мл, мірніколби на 100 мл, конічні колби ємністю250 мл, лійки для бюреток, індикатор метилоранж,розчини HCl (0,1н), лужна суміш(однакові об’єми 0,1н розчинів NaOH іNa 2 CO 3 ).13.3.1 Визначення тимчасової твердостіСпосіб базується на реакції між соляною кислотою і гідрокарбонатами:Са(НСО 3 ) 2 + 2НС1 = CaCl 2 + 2Н 2 О + 2СО 2 .При титруванні кислотою доданий у воду індикатор метилоранжзмінює забарвлення, як тільки в розчині з’явиться невеликий надлишоккислоти.Виміряти циліндром по 100 мл водопровідної води, вилити у двіколби, додати 2-3 краплі метилоранжу. Одна з колб залишається дляконтролю. В другу колбу приливати, весь час активно перемішуючи, збюретки по краплях 0,1н розчин соляної кислоти, доки від однієї краплікислоти забарвлення з жовтого не перетвориться на рожеве (порівнятиколір у контрольній колбі). Титрування повторюють 2-3 рази. Длярозрахунку приймають середній результат.Розрахунок тимчасової твердості проводять за формулоюTТСH() VVHCl( HCl )( ВОДИ)561000,Таблиця 1.2 Властивості оксидів та гідроксидів в залежності від ступенюокислення елементівВластивості Оксиди Гідроксиди СоліОсновніТіО,Ті 2 O 3 ,VO, V 2 O 3Амфотерні ТіО 2 , VO 2Кислотні V 2 O 5Ме(ОН) 2 , Ме(ОН) 3 МеХ 2 , МеХ 3Ті(ОН) 4 H 2 TiO 3–H 2 O титанова кислотаTiO(OH) 2 гідроксид титанілуV(OH) 4 Н 2 V 4 О 9тетраванадистакислотаH 2 OVO(OH) 2HVO 3H 3 VO 4гідроксидванадилуNaVO 3метаванадійова Na 3 VO 4кислотаортованадійовакислотаTi(SO 4 ) 2 сульфат титану(ІV), Na 2 TiO 3 титанатнатрію, TiOSO 4сульфат титанілуNa 2 V 4 O 9 тетраванадитнатріюVOC1 2 хлорид ванадилуванадатинатріюОкислювально-відновні властивості сполук також залежать відступеня окислення. З мінімальним ступенем окислення це відновники,а з максимальним - окислювачи (в кислому середовищі):ТіСІ 3 + FeCl 3 = ТіСІ 4 + FеСІ 2 ;Ti(SO 4 ) 2 + Zn = Ti 2 (SO 4 ) 3 + ZnSO 4 .При цьому ванадати відновлюються поступово:1 2NaVO 3 + Zn + 4H 2 SO 4 2VOSO 4 + ZnSO 4 + Na 2 SO 4 + 4Н 2 О;жовтийблакитний2 2VOSO 4 + Zn +2H 2 SO 4 → V 2 (SO 4 ) 3 + ZnSO 4 + 2H 2 О;зелений3 …V 2 (SO 4 ) 3 + Zn..→ 2VSO 4 + ZnSO 4 .фіолетовий1.3 Експериментальна частинаРеактиви: розчини H 2 SO 4 (4н), НС1(40 %), NaOH (4н), Ti(SO 4 ) 2(крист.), NH 4 VO 3 (крист.), синій лакмус, гранульованийZn.5

1.3.1 Одержання гідроксиду титану (ІV) та дослідження його властивостейУ дві пробірки внести по 3 краплі розчину сульфату титану (ІV) істільки ж 4н розчину лугу. Відзначити колір осаду, що випадає. Написатирівняння реакції його утворення.В одну пробірку додати 5-6 крапель 4н розчину cipчаної кислоти, ав іншу 5-6 крапель 4н розчину гідроксиду натрію. Спостерігати розчиненняосаду. Де осад розчиняється краще? Зробіть висновок щодовластивостей гідроксиду титану.1.3.2 Гідроліз сульфату титану (ІV)Внести у пробірку 3-4 краплі розчину Ti(SO 4 ) 2 , такий же об’єм дистильованоїводи. Кип’ятити розчин 2-3 хвилини, спостерігати випадіннябілого осаду ТіО(ОН) 2 .Залишіть рівняння реакцій гідролізу) Ti(SO 4 ) 2 на холоді (по II ступеню)та при нагріванні (по ІV ступеню).1.3.3 Відновлення сульфату титану (ІУ) цинкомВ пробірку з розчином Ti(SO 4 ) 2 внести шматок цинку. Вміст пробіркиобережно нагріти до забарвлення розчину у фіолетовий колір, характернийдля іона титану (Ш). Скласти рівняння реакції. Зробити висновок.1.3.4 Одержання та властивості оксиду ванадію (У).Внести невелику кількість ванадату амонію у фарфоровий тигель ісильно нагріти його до припинення виділення аміаку. Після охолодженнятигля розчинити утворений осад у воді і перевірити розчин задопомогою лакмусу. Зробити спостереження за кольором лакмусу,зробити висновок. Скласти рівняння реакції.1.3.5 Окислювальні властивості ванадатівДо насиченого розчину ванадату амонію (12-15 крапель) додати 4-5крапель концентрованої соляної кислоти (густиною 1,19 г/см 3 ) і 2-3шматочка цинку. Спостерігати послідовну зміну кольору розчину. Прикожній появі нового забарвлення перенести по 3 краплини розчину учисті пробірки. З'ясувати зміну жовтого забарвлення на блакитне, зелене,потім на фіолетове. Скласти рівняння реакцій послідовного відновленнясполук ванадію. Зробити висновок.6Ca2Mg2Т20,04 12,15.За твердістю природну воду поділяють на дуже м’яку з твердістюдо 1,5 мекв/л; м’яку від 1,5 до 4 мекв/л; середньої твердості від4 до 8 мекв/л; тверду від 8 до 12 мекв/л; дуже тверду понад 12мекв/л.Особливо великою твердістю відрізняється вода морів і океанів(65 130 мекв/л). Твердість води господарчо-питних водопроводів неповинна перевищувати 7 мекв/л.Присутність у воді значної кількості солей Са 2+ і Mg 2+ робить водунепридатною для використання як у побуті, так і в техніці. Твердістьводи шкідлива для металевих конструкцій, трубопроводів, кожухівохолодних машин. Твердість води призводить до підвищених витратмиючих засобів, які витрачаються на зв’язування іонів Са 2+ і Mg 2+ :2С 17 Н 35 СОО + Са 2+ = (С 17 Н 35 СОО) 2 Са↓.Тому перед використанням тверду воду пом'якшують. Звичайноцього досягають обробкою води різними хімічними речовинами. Так,карбонатну твердість можна усунути добавленням гашеного вапна:Са(НСО 3 ) 2 + Са(ОН) 2 = 2СаСО 3 ↓ + 2H 2 O;Mg(HCO 3 ) 2 + 2Са(ОН) 2 = Mg(OH) 2 ↓ + CaCO 3 ↓ + 2Н 2 О.Якщо одночасно добавляти вапно і соду, можна усунути карбонатнуі некарбонатну твердість (вапняно-содовий метод):Са(НСО 3 ) 2 + Na 2 CO 3 = СаСО 3 ↓ + 2NaHCO 3 ;CaSO 4 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + Na 2 SO 4 .Застосовують і інші методи усунення твердості води, серед якиходин з найсучасніших методів катіонітний. Катіоніти це синтетичнііонообмінні смоли і алюмосилікати, склад яких умовно можна виразитиформулою Na 2 R (R частинка катіоніту, що несе негативний заряд).При пропусканні води крізь шари катіоніту іони натрію обмінюютьсяна іони кальцію і магнію:Са 2+ + Na 2 R = 2Na + + CaR ;Mg 2+ + Na 2 R = 2Na + + MgR.Іони Са 2+ і Mg 2+ , таким чином, переходять з розчину в катіоніт, аіони Na + в розчин. При цьому твердість води зменшується.55

Символи елементівЗаряд ядраВалентні електрониR ат , нмІ, кДж/моль0Е 298 , Вρ, г/см 3Т пл , КСтупіні окисленняЗнаходження уприроді, мас.%4 Скласти формулу міцели хлориду срібла, утвореного в надлишкуNaCl.5 Колоїдний розчин гідрату срібла (І) був добутий додаванням 1мл 0,001н розчину йодиду калію до 1,2 мл розчину нітрату срібла тієїж концентрації. Написати рівняння реакції утворення йодиду срібла таформулу його міцели. Які іони буде адсорбувати колоїдна частинкайодиду срібла в тому випадку, коли при утворенні колоїдного розчинув надлишку опиниться йодид калію?13 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 1ЗВИЗНАЧЕННЯ ТВЕРДОСТІ ВОДИ13.1 Мета роботиОзнайомитися з методами визначення твердості води та способами їїусунення.ІЗ.2 Теоретична частинаТвердість води сукупність властивостей, які обумовлені наявністюу воді іонів Са 2+ і Mg 2+ . Якщо концентрація цих іонів велика, товода називається твердою, якщо мала м'якою.Розрізняють твердість карбонатну та некарбонатну. Карбонатноютвердістю називається твердість, викликана наявністю у воді гідрокарбонатнихіонів НСO 3 . Під час кип’ятіння гідрокарбонати руйнуються,малорозчинні карбонати, які при цьому утворюються, випадаютьв осад, твердість зменшується:Са(НСО 3 ) 2100 о С СаСО 3 ↓ + CO 2 ↑ + Н 2 О;1.4 ВправиІ Скласти рівняння таких реакцій:Ті + Cl 2 →; Zr + HNO 3 + HCl → ; Nb + HNO 3 + HF → ;2 Дописати та зрівняти наступні схеми реакцій:ТІО 2 + Mg →; Ti(SO 4 ) 2 + Н 2 О →; ТіСІ 4 + HCl + Zn →;VO 2 + NaOH(розпл.) →; VO 2 + H 2 SO 4 →; NH 4 VO 3 + КІ + H 2 SO 4 →;VO 2 + КОН(розчин) →; NaVO 3 + H 2 S + HNO 3 →;2 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 2ВЛАСТИВОСТІ ЕЛЕМЕНТІВ VI-В ПІДГРУПИ ТА ЇХ СПОЛУК2.1 Мета роботиНа прикладі хрому експериментально ознайомитися з особливостямихімічних властивостей елементів побічної підгрупи VI групи.Скласти уявлення про вплив ступеню окислення елементів сімействана кислотно-основні та окисно-відновні властивості сполук.2.2. Теоретична частинаХром, молібден, вольфрам це d-елементи VІ групи періодичноїсистеми, фізичні константи котрих наведені у табл.2.1.Таблиця 2.1 Фізичні константи хрому, молібдену і вольфраму2Mg(HCO 3 ) 2100 о С (MgOH) 2 CO 3 ↓ + ЗСО 2 ↑ + Н 2 О.Тому карбонатну твердість називають також тимчасовою твердістю.Та частина твердості, яка залишається після кип’ятіння води, називаєтьсянекарбонатною. Вона визначається вмістом у воді кальцієвихі магнієвих солей сильних кислот, головним чином, сульфатів іхлоридів. При кип’ятінні води ці солі не вилучаються, а тому некарбонатнутвердість називають постійною.Твердість води визначається числом міліеквівалентів (мекв) іонівСа 2+ і Mg 2+ , які містяться в одному літрі води. Оскільки маса 1мекв Са 2+ дорівнює 20,04 мг, а 1 мекв іонів Mg 2+ 12,16 мг, то згідновизначенню загальну твердість води Т в міліеквівалентах на літр можнаобчислити за формулою:54Сг(хром) 24 3d 5 4s 1 0,127 652 0,92 7,2 2123 +2,+3, 610 -3+6Мо(молiбден) 42 4d 5 5s 1 0,139 688 0,2 10,2 2894 +4,+6 310 -4W(вольфрам) 74 5d 4 6s 2 0,140 770 0,05 19,2 3663 +4.+6 610 -4За звичайної температури ці метали не взаємодіють з киснем. Хромзберігає пасивність у широкому інтервалі температур за рахунок стійкої оксидноїплівки. При згорянні у кисні порошкоподібний хром утворює оксиди:СгО, Сг 2 О 3 . Молібден та вольфрам реагують при температурахвище 773-873 K, утворюючи оксиди MoO 2 , MoO 3 , WO 2 , WO 3 .7

Всі три метали реагують з фтором на холоді, з хлором при нагріванні,з бромом хром і молібден, а з йодом тільки хром. Молібдента вольфрам дають вищі гексагаліди (МоГ 6 ,WГ 6 ), хром таких сполук неутворює. Хром поглинає водень при низьких температурах, а вольфрампри Т>1473 К. З азотом хром, молібден, вольфрам при Т >1273 Кутворюють нітриди складу Me 2 N, MeN. При високих температурах звуглецем утворюються карбіди змінного складу: Сг 3 С 2 , Сг 4 C, Мо 2 C,MoC, W 2 С і WC, які мають велику твердість.За звичайних умов метали не реагують з водою. Хром розчиняєтьсяу соляній та розведеній сірчаній кислотах, витискуючи водень:Cr + 2НС1 = CrCl 2 + Н 2 ;4СгС1 2 + 4НС1 +О 2 = 4СгС1 3 + Н 2 О.Азотна кислота пасивує хром за схемою:але розчиняє молібден:2Сг + 6HNO 3 = Сг 2 О 3 + 6NO 2 + ЗН 2 О,Мо + 2HNO 3 = Н 2 МоО 4 + 2NO.Вольфрам розчиняється у азотній кислоті тільки в присутностіплавикової або соляної кислоти:W + 2HNO 3 + 8HF .= H 2 [WF 8 ] + 2NO + 4Н 2 О.В присутності окислювача вольфрам реагує з розплавом лугу:2W + 4NaOH + 3O 2 = 2Na 2 WO 4 . + 2Н 2 О.Хімічний характер гідроксидів хрому відповідає характеру оксидів:Cr(OH) 2 основа, нерозчинна у воді, але розчинна у кислотах:Сг(ОН) 2 + 2Н + = Сг 2+ + 2Н 2 О.Свіжоосаджений Сг(ОН) 3 виявляє амфотерні властивості:Cr 2 (SO 4 ) 3 + 6NaOH = 2Cr(OH) 3 + 3Na 2 SO 4 ;Сг(ОН) 3 + ЗНС1 = СгСІ 3 + ЗН 2 О;Сг(ОН) 3 + 3NaOH = Na 3 [Cr(OH) 6 ]:гексагідроксохромат(Ш) натріюПри сплавленні Сг 2 O 3 с лугом утворюється хроміт NaCrO 2 :спл.Сг 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + Н 2 О.8Скласти молекулярне та іонне рівняння реакції гідролізу хлориду заліза(III). Скласти формулу міцели гідроксиду заліза (III). Який знак зарядуїї гранули?12.3.2 Коагуляція золю гідроксиду заліза (III) електролітамиНалити в 3 пробірки по 1-3 мл утвореного в попередньому дослідігідрозолю заліза (III). По краплях додавати розчини:а) в першу пробірку хлориду натрію NaCl;б) в другу сульфату натрію Na 2 SO 4 ;в) в третю гідрофосфату натрію Na 2 HPO 4 .Рахувати кількість крапель до появи муті або осаду. Як впливаєзаряд коагулюючого іону на час початку коагуляції?12.3.3 Взаємна коагуляція золівНалити в пробірку до 2/3 її об’єму сірководневого розчину і внестив неї одну краплю розчину сульфату міді (II). Відмітити колір утвореногоколоїдного розчину сульфіду міді. Написати рівняння реакціїутворення сульфіду міді, а потім скласти формулу міцели, враховуючи,що на поверхні колоїдної частинки адсорбуються іони внаслідок дисоціаціїсірководню:H 2 S H + + HS .Половину одержаного колоїдного розчину сульфіду міді відлити удругу пробірку й додати такий же об’єм колоїдного розчину гідроксидузаліза (III), що лишився від першого досліду. Чому відбулась коагуляція?12.3.4 Одержання гелю кремнієвої кислоти з золюВ пробірку з 4-5 краплями концентрованої соляної кислоти(p=1,19) внести 1-2 краплі насиченого розчину силікату натрію. Здобутийзоль кремнієвої кислоти нагріти слабким полум’ям пальника допереходу у гель. Яке значення має нагрівання? Коагуляція яких колоїдівпризводить до утворення гелів?12.4 Вправи і задачі1 Якими засобами можна відрізнити колоїдний розчин від істинного?2 Скласти формулу міцели сульфіду калію, утвореній в надлишкуH 2 S.3 До золю гідроксиду заліза (III) додали в різних посудинах однаковіоб'єми 0,1 М розчинів KCl, K 2 SO 4 та К 3 РО 4 . В якому випадку коагуляціявідбудеться раніше? Чому?53

а осадження їх під впливом сили тяжіння седиментацією. Найчастішезолі коагулюють під дією електроліту, або золю протилежногозаряду. Нагрівання руйнує сольватні оболонки і теж сприяє коагуляції.Це може трапитись і при механічному впливові, або при опроміненніелементарними частинками.За певних умов коагуляція золів призводить до утворення драглистоїмаси гелю. Коагуляції перешкоджають так звані захисні колоїди(крохмаль, желатин і деякі інші високомолекулярні органічні сполуки).Процес, зворотний коагуляції, називається пептизацією. Він спостерігаєтьсяпід час промивання осадів водою. При цьому іони електроліту-коагулянтувимиваються, частинки знову набувають заряду іпереходять в стан золю.Під час виконання багатьох лабораторних робіт, наприклад приутворенні осадів, для запобігання утворенню колоїдних розчинів (золів),до робочого розчину додають електроліт і нагрівають його. Щобзапобігти пептизації осаду під час його промивання, до промивної водидобавляють електроліт (наприклад, сіль амонію). Іони цієї солі заміщуютьіони, які вимиваються, і пептизація осаду практично припиняється.Значення колоїдних розчинів дуже велике, тому що вони поширенібільш, ніж істинні розчини. Протоплазма живих клітин, кров, соки рослин,молоко все це складні золі. Із золями пов'язано виробництвокаучуку і штучних волокон. Багато золів у ґрунті, і вони мають першоряднезначення для його родючості.12.3 Експериментальна частинаПрибори і реактиви: стакан на 50 мп, скляна паличка, піпетка,0,1 н розчиниNaCl, Na 2 SO 4 ., FeCl 3 , Na 2 HPO 4 , CuSO 4 , насиченийNa 2 SiO 3 , конц. HCl (ρ = 1,19).12.3.1 Утворення колоїдного розчину гідроксиду заліза (III)В стакан ємністю 50 мл налити 20 мл дистильованої води і нагрітиводу до кипіння, після чого нагрівання припинити. В гарячу воду припомішуванні скляною паличкою поступово внести 30 крапель розчинухлориду заліза (III). Утворений розчин знову нагріти й кип’ятити протягом1-2 хвилини. Відзначити колір утвореного золю гідроксиду заліза.52Оксиду CrO 3 відповідають кислоти: хромова Н 2 СгО 4 (солі хромати)і двохромова Н 2 Сг 2 О 7 (солі дихромати). Хромові кислоти існуютьтільки у розчинах. Хромати легко перетворюються у дихроматиі навпаки при зміні рН розчину:PH7K 2 Cr 2 O 7 + 2КОН → 2K 2 CrO 4 + Н 2 О.померанчевийжовтийПід дією сильних окислювачів сполуки хрому (Ш) перетворюютьсяна сполуки хрому (VІ) в лужному середовищі:2NaCrO 2 + ЗВг 2 + 8NaOH = 2Na 2 CrO 4 + 6NaBr + 4H 2 O.Сполуки хрому (VІ) сильні окислювачі, особливо у кислому середовищі.Відновлення хрому (VІ) йде до хрому (Ш). Наприклад:К 2 Сг 2 О 7 + ЗК 2 SО 3 + 4H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4 ) 3 + 4K 2 SO 4 + 4Н 2 О.померанчевийзеленийНітриди W, Мо і Cr тверді речовини, які використовуються длязміцнення поверхні інших металів. Карбіди металів важкоплавкі, дужетверді речовини. Карбіди вольфраму майже не поступаються потвердості алмазові. У сучасному машинобудуванні Cr, Мо, W використовуютьсядля легування сталі (нержавіючої, підвищеної твердості, інструментальної,жаротривкої).2.3 Експериментальна частинаПрибори та реактиви: пальник, сірники, розчини: Cr 2 (SO 4 ) 3 (2н),NaOH (2н), НС1 (2н), Н 2 О 2 (3 %),K 2 Cr 2 O 7 (0,5н), K 2 CrO 4(0,5н), H 2 SO 4 .(Зн), H 2 SO 4 (1:1), NaNO 2 (кр.), FeSO 4 (кр),Na 2 SO 3 (кр.)2.3.1 Одержання гідроксиду хрому (Ш) і визначенняйого властивостейВ дві пробірки налити по 3-4 краплі розчину сульфату хрому (III)й додати по краплях 2н розчин гідроксиду натрію. В першу пробіркудодавати по краплях 2н розчин соляної кислоти, в другу 2н розчинлугу до розчинення осаду. Скласти рівняння реакцій. Зробити висновокщодо властивостей гідроксиду Cr (Ш).9

2.3.2 Відновні властивості солей хрому (III)До одержаного у досліді 2.3.1 розчину хроміту натрію додати 1-2краплі лугу і 3-5 крапель 3%-ного розчину пероксиду водню Н 2 О 2 . Нагрітисуміш до зміни забарвлення. Які зміни відбулися, в яку речовинуперетворився хроміт, яку функцію він виконав? Скласти рівняння відповідноїреакції.називається міцелою. Це окрема частинка колоїдної системи.Будову міцели кремнієвої кислоти можна представити такою схемою:2.3.3 Перехід хромату калію до дихроматуВ пробірку внести 3-4 краплі розчину К 2 СгО 4 й по краплях додавати2н розчин сірчаної кислоти до зміни забарвлення. Яка речовинаутворилась?2.3.4 Перехід дихромату калію до хроматуВ пробірку внести 3-4 краплі розчину К 2 Сг 2 О 7 і додавати по крапляхрозчин 2н лугу також до зміни забарвлення. Що тепер ми маємо?Складіть відповідні рівняння реакцій і зробіть висновок: в якому середовищіє стійким хромат, а в якому дихромат?2.3.5 Окислювальні властивості дихроматівВ три пробірки внести по 3-4краплі дихромату калію і таку ж кількістьрозчину сірчаної кислоти (1:1). В першу пробірку додати кількакристалів нітриту натрію, в другу сульфату заліза, а в третю сульфітунатрію. Що спостерігається? Яку роль відіграє дихромат калію?Скласти рівняння реакцій, використовуючи іонно-електронний метод.2.4 Вправи і задачі1 Розрахувати теплові ефекти реакцій, а також зміну ентропії при298К і виявити можливість їх перебігу:а) Cr 2 O 3(кр) + 2Al (кр) = 2Cr (кр) + Al 2 O 3 (кр)ΔH 0 298= 1140 0 0 1678 (кДж/моль);S 0 298 = 81,4 28,3 23,7 51 (Дж/(мольК)).б) 2MoO 3(кр) + 2Al (кр) = 2Mo (кр) + Al 2 O 3(кр)ΔH 0 298= 746 0 0 1678(кДж/моль)S 0 298= 78 28,3 23,7 51(Дж/(мольК)).2 Здійснити перетворення:Cr 2 O 3 → K 2 CrO 4 → K 2 Cr 2 O 7 → Cr 2 (SO 4 ) 3 → К 3 [Сг(ОН) 6 ].10Зі схеми видно, що міцела є електронейтральною, а гранула має негативнийелектричний заряд.Прикладом позитивної колоїдної частинки може бути золь гідроксидузаліза (III):{[Fe(OH) 3 ] m n Fe 3+ 3(n-х)ОН } + ЗxОН .Дайте назву кожній частині цієї колоїдної частинки по прикладу попередньоїміцели. По якій реакції вона утворилась?По відношенню колоїдних частинок до оточуючого їх дисперсійногосередовища колоїдні розчини розрізняють на ліофільні (гідрофільні) та ліофобні(гідрофобні). Ліофільні золі частинки дисперсної фази в результатісильної взаємодії з дисперсійним середовищем оточені сольватною(гідратною) оболонкою. Вони здатні поглинати дану рідину й розбухати зутворенням гелю (драглів). До них належать водні розчини деяких мил,крємнійова кислота тощо.Ліофобними (гідрофобними) називають золі, частинки яких слабковзаємодіють з дисперсійним середовищем, і сольватація (гідратація) частинокдуже незначна або зовсім відсутня. До них належать золі металів,сульфідів, різних солей. Дифузійний шар і заряд колоїдних частинок обумовлюютьстійкість гідрофобних (ліофобних) золів. У гідрофільних (ліофільних)золів цьому сприяє також гідратна (сольватна) оболонка.В колоїдних розчинах частинки приймають участь у броунівськомурусі і тому, при незмінних умовах, вони можуть знаходитись у взваженомустані досить довго. Для осадження золю необхідно, щоб його частинкиоб’єднались у більші агрегати. Це явище називається коагуляцією,51

Символи елементівЗаряд ядраВалентні електрониR ат , нмІ, кДж/мольЕ 0 298, Вρ, г/см 3Т пл , КСтупінь окисленняЗнаходження уприроді, мас.%12.2 Теоретична частинаРозчини являють собою дисперсні системи це такі системи, компонентияких рівномірно розподілені один в одному. В дисперсних системахрозрізняють дисперсну фазу (мілкоподрібнена речовина) і дисперсійнесередовище (однорідна речовина), у якому розподілена дисперснафаза.Всі дисперсні системи відрізняються між собою розміром частинок,тобто ступенем дисперсності. Системи з розміром частинок, меншимза 0,001 мкм (мікрометр), утворюють істинні розчини, які складаютьсяз молекул або іонів розчиненої речовини. Системи з розміромчастинок, більшим за 0,1 мкм, утворюють грубодисперсні системисуспензії і емульсії.Колоїдні розчини за розмірами частинок 0,001-0,1 мкм є проміжнимиміж істинними розчинами і суспензіями та емульсіями. Ці частинкискладаються з великої кількості молекул та іонів.Колоїдні розчини називаються золями. Їх можна одержати або подрібненнямвеликих часток (дисперсійні методи), або конденсацієюмолекул до колодних частинок (конденсаційні методи).Золі мають ряд специфічних властивостей, які докладно вивчаєколоїдна хімія. Однією з важливих властивостей золю є те, що частинкиданого золю мають електричні заряди одного знаку. Завдяки цьомувони не об’єднуються в більші частинки і не осаджуються. Одні з нихмають негативний заряд (солі металів, сульфідів, кремнієвої таолов’яної кислот), інші позитивний (золі гідроксидів, оксидів металів).Утворення заряду пояснюється адсорбцією колоїдними частинкамиіонів з розчинів.Колоїдні частинки мають складну будову. Вони складаються зядер, адсорбованих іонів і притягнутих іонів. Для прикладу розглянемобудову колоїдної частинки кремнієвої кислоти. Добувається змішуваннямрозчинів НС1 та Na 2 SiO 3 . Ядро частинки нейтральне, воно складається зm молекул H 2 SiO 3 . На поверхні ядра адсорбується n іонів SiO 2 3 , близьких засвоєю природою до складу ядра. Це потенціалутворюючі іони, тому щовони обумовлюють заряд частинок золю.Потенціалутворюючі іони притягають з розчину іони протилежногознаку протиіони [H + 22(n-x)]. Іони SiO 3 та іони Н + разом утворюютьадсорбційний шар. Інша частина протиіонів 2хН + знаходиться урідкій фазі і утворює рухомий дифузійний шар.Ядро разом з адсорбційним шаром називається гранулою або власнеколоїдною частинкою. Гранула разом з протиіонами дифузійного шару503 Скласти рівняння наступних реакцій:Сг 2 O 3 + Na 2 CO 3 + КClO 3 →; K 2 Cr 2 O 7 + Zn + H 2 SO 4 →;NaCrO 2 + C1 2 + NaOH →; Na 2 Cr 2 O 7 + НС1 →;Cr 2 (SO 4 ) 3 + Br 2 + NaOH →; K 2 Cr 2 O 7 + FeSO 4 + H 2 SO 4 →;CrCl 3 + NaBrO 3 + NaOH →; K 2 Cr 2 O 7 + NaNO 2 + H 2 SO 4 →.3 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 3ВЛАСТИВОСТІ ЕЛЕМЕНТІВ VII-В ПІДГРУПИ ТА IX СПОЛУК3.1 Мета роботиНа прикладі марганцю розглянути особливості властивостей елементівVII-B підгрупи. Виявити закономірності впливу ступеня окисленняна характер сполук d-металів.3.2 Теоретична частинаДо складу VII-В підгрупи входять марганець, технецій і реній.Фізичні властивості простих речовин, утворених цими елементами,наведені у табл.3.1.Таблиця 3.1 Фізичні властивості марганцю, технецію та реніюМn марганець 25 3d 5 4s 2 0,130 717 1,17 7,2 1520+2,+3,+4,+6+7810 -2Тс(технецій) 43 4d 5 5s 2 0,136 702 0,4 11,5 2400 +4,+7 СлідиRe(реній) 75 5d 5 6s 2 0,137 769 0,3 20,5 3448 +5,+7 910 -9Порошкоподібні марганець і реній згоряють в атмосфері кисню,утворюючи оксиди МnО 2 та Rе 2 O 7 . Компактні метали пасивуються наповітрі. З галогенами марганець утворює МnГ 2 ; реній зі фтором – ReF 6 ,з хлором – ReCl 5 . Марганець і реній при підвищеній температурі розчиняютьводень. При температурі вище І200 0 С утворюються нітридиMn 3 N 2 , Mn 2 N, Re 2 N. З вуглецем марганець реагує в розплаві, утворюючиМn 3 С.11

Порошкоподібний марганець витискує водень із води:Мn + 2Н 2 О = Mn(OH) 2 + H 2 ↑та з розчинів соляної і сірчаної кислот:Мn + 2Н + = Мп 2+ + H 2 ↑.Марганець легко окислюється концентрованими азотною та сірчаноюкислотами:ЗМn + 8HNO 3 → 3Mn(NO 3 ) 2 + 2NO↑ + 4Н 2 О;Мn + 2H 2 SO 4otMnSO 4 + SO 2 ↑ + 2Н 2 О.Реній розчиняється тільки в азотній кислоті, утворюючи ренієвукислоту:Загальна формула полімеру має вигляд:Одержаний полімер має дві функціональні групи, тому він здатнийпри нагріванні давати просторову структуру:3Re + 7HNO 3 = 3HReO 4 + 7NO↑ + 2H 2 O.З лугами реній реагує в присутності окислювача, утворюючи сіль:2Re + 2КОН + 3,5O 2 = 2KReO 4 + Н 2 О.перренаткаліюМарганець утворює з киснем сполуки: МnО, Мn 2 О 3 (основні),МnО 2 (амфотерний), МnО 3 , Мn 2 О 7 (кислотні). Для Тс та Re найбільшстабільні вищі оксиди: Тс 2 O 7 і Re 2 O 7, вони мають кислотний характер.Хімічний характер гідроксидів відповідає характеру оксидів. Придії на солі Мn (II) лугами утворюється гідроксид біло-рожевого кольору:Mn 2+ + 20Н = Mn(OH) 2 ↓ .На повітрі цей гідроксид буріє, окислюючись спочатку до гідроксидуМn(III), потім до Мп(ІV):4Мn(ОН) 2 + 2Н 2 О + O 2 = 4Мn(ОН) 3 ;4Мn(ОН) 3 + O 2 = 4МnО(ОН) 2 +2Н 2 О.Під дією сильних окисників Мn 2+ переходить до МnО 4 фіолетовогокольору:2MnSO 4 +5PbO 2 +6HNO 3 =2HMnO 4 +2PbSO 4 +3Pb(NO 3 ) 2 +2Н 2 О;2MnSO 4 +5NaBiO 3 +16HNO 3 =2HMnO 4 +NaNO 3 +2Na 2 SO 4 +5Bi(NO 3 ) 3 +7H 2 O.Ці реакції використовують як аналітичні в якісному аналізі.12Саме тому, на відміну від термопластичної новолачної смоли, резольнасмола термореактивна.11.4 Контрольні питання1 Що таке полімери і мономери?2 Які речовини здатні полімеризуватися?3 Чим відрізняються реакції полімеризації від реакцій поліконденсації?4 Як класифікують полімери:а) за хімічною природою;б) за походженням;в) за відношенням до нагрівання;г) за механічними властивостями ?5 Що таке середня молекулярна маса полімеру ?6 Чим відрізняється пластмаса від полімеру ?7 Де використовуються пластмаси, каучуки, штучні волокна ?8 Як з каучуку добувають гуму ?12 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 12КОЛОЇДНІ РОЗЧИНИ12.1 Мета роботиСкласти уявлення про властивості колоїдних систем та методи їхприготування.49

11.3.1 Добування новолачної фенолформальдегідної смолиПомістити в пробірку 2,5 г фенолу, додати 5 мл формаліну (40 %розчин формальдегіду) і 5-6 крапель соляної кислоти (1:1). Суміш нагрітидо помутніння, охолодити, злити водяний шар і вилити смолу накартон. Внаслідок реакції утворюється лінійний полімер. Реакція йдепоетапно:Мп(ОН) 4 амфотерний гідроксид, утворює з кислотами солі типуMnCl 4 , Mn(SO 4 ) 2 . При розчиненні у лугах дає солі марганцюватистоїкислоти Н 4 МnО 4 або Н 2 МnО 3 – Na 2 MnO 3 (манганіти). Ступеню окислення+6 відповідає марганцювата кислота. Солі манганати (зеленогокольору) одержують сплавленням діоксиду марганцю (ІV) з лугами уприсутності окисників:2MnO 2 + O 2 + 4КОН = 2K 2 MnO 4 + 2Н 2 О.Марганцева кислота НМnО 4 сильна кислота, її солі (перманганати)є сильними окислювачами:pН 72КМnО 4 +K 2 SO 3 +2КОН → 2K 2 MnO 4 +K 2 SO 4 +H 2 O.При прожарюванні солі марганцевої кислоти розкладаються:ot2KMnO 4K 2 MnO 4 + МnО 2 + O 2 .Нітриди марганцю Mn 3 N 2 , Mn 2 N тверді, хімічно стійкі речовини,зміцнюють поверхню металу. Карбід марганцю Мn 3 С має високу твердість,що використовується при легуванні сталей. Більша маса марганцюу вигляді феромарганцю (80-85 % Мn, 7 % С, 13-18 % Fe) використовуєтьсядля виробництва сталей та чавунів.3.3 Експериментальна частинаПрибори і реактиви: пальник, сірники, шпатель; розчини: MnSO 4(2н), NaOH (2н), НС1 (2н), НС1 (конц.). Сухі речовини:NaBiO 3 , МnO 2 , Na 2 SO 3 .3.3.1 Гідроксид марганцю (II) та його властивостіДо двох пробірок внести по 2-3 краплі розчину сульфату марганцюі по 2-3 краплі 2н розчину гідроксиду натрію. Першу пробірку залишитина повітрі, а у другу влити 5-6 крапель 2н розчину соляної кислоти.Як змінюється забарвлення в першій пробірці? Чи розчинюєтьсяосад у другій пробірці? Про які властивості Мn(ОН) 2 можна зробитивисновки?13

3.3.2 Окислення солі марганцю (II) вісмутатом натріюВлити в пробірку одну краплю розчину сульфату марганцю і 5-6крапель 2н розчину азотної кислоти. Додати шпателем трошки порошкувісмутату натрію. Струсонути пробірку, дати відстоятися. Спостерігатизміну забарвлення. Для якої сполуки марганцю характерний такийколір? Зробить висновок відносно окислювально-відновних властивостейсполук марганцю (II).3.3.3 Окислювально-відновні властивості діоксиду марганцюВ пробірку внести кілька кристалів діоксиду марганцю і 2-3 крапліконцентрованої соляної кислоти ( ρ = 1,19 г/см 3 ). Який газ виділяється?Складіть рівняння реакції та зробить висновок щодо функції МnО 2 уцьому випадку.3.3.4 Властивості перманганату каліюВ три пробірки внести по 3-4 краплі розчину перманганату калію.В першу додати 2 краплі 2н розчину сірчаної кислоти, в другудистильованої води, в третю 3-4 краплі 2н розчину лугу. В кожнупробірку внести по кілька кристалів сульфіту натрію. Чому в пробіркахспостерігається різне забарвлення? Яку роль відіграє створене в пробіркахсередовище? В якому випадку процес йде глибше?3.4 Вправи і задачі1 Скільки грамів перманганату калію треба для окислення 7,60 гсульфату заліза (II) в нейтральному та в кислому середовищі ?2 Скласти молекулярні рівняння реакцій, які описують такі перетворенняіонів:а) МnО 4 → Мn 2+ ; б) МnО 4 → МnО 2 ; в) Мn 2+ → МnО 4 .3 Скласти рівняння наступних реакцій:КМnО 4 + KJ + H 2 SO 4 →;KMnO 4 + H 2 S + H 2 О →MnSO 4 + PbО 2 + HC1 →; KMnO 4 + Na 2 SO 3 + H 2 O →.4 Написати рівняння реакцій, які відповідають таким перетворенням:MnO → MnSO 4 → НМnО 4 → KMnO 4 → MnSO 4 → Mn(OH) 2 →→ Mn(OH) 3 ?14Існують два шляхи добування полімерів:а) реакція полімеризації процес утворення полімерів з низькомолекулярнихречовин (мономерів) за рахунок утворення нових ковалентнихзв’язків між молекулами мономеру без виділення побічнихнизькомолекулярних речовин;б) реакція поліконденсації процес утворення високомолекулярнихсполук з низькомолекулярних, які мають кілька функціональнихгруп. Такі процеси супроводжуються виділенням побічних низькомолекулярнихречовин (води, аміаку, хлороводню тощо).Полімери розподіляють на природні (целюлоза, крохмаль, білки) ісинтетичні (поліетилен, поліметилметакрилат, капрон, лавсан та інші).За механічними властивостями полімери поділяють на еластичні тапластичні. На основі полімерів виготовляють пластмаси складні багатокомпонентнікомпозиції. Крім полімерної основи до складу пластмасвходять: наповнювачі (тальк, асбест, ошурки (тирса), тканина, папір,стружки); пластифікатори (камфора, деякі олії, ефіри фталевої кислоти);стабілізатори, антиоксиданти, барвники, пороутворювачі.По відношенню до нагрівання пластмаси поділяють на термопластичні(вони припускають багаторазове плавлення) та термореактивні(при нагріванні не пом’якшуються).Окремо можна виділити каучуки еластичні полімери, з яких привулканізації утворюється гума; волокна, що поділяють на натуральні(бавовняні, льонові), хімічні (віскозні) та синтетичні (капрон, нейлон,лавсан).Галузі використання полімерів дуже різноманітні, що пояснюєтьсяширокими можливостями зміни властивостей полімеру шляхом змінисировини, технології добування та введення різноманітних додатків.В багатьох випадках, завдяки низькій питомій вазі, ізоляційнимвластивостям, специфічним механічним властивостям, легкості переробкивиробів та привабливому зовнішньому вигляду, полімери та пластмасина їх основі успішно замінюють кольорові і чорні метали в техніці,використовуються в електротехніці, для виготовлення побутовихтоварів.11.3 Експериментальна частинаПрибори та реактиви: пробірки, фарфорова чашка, сушильна шафа,фенол (крист.), формалін (40 %), солянакислота (1:1), розчин NH 4 OH(конц.).47

Символи елементівЗаряд ядраВалентнi електрониR ат , нмІ, кДж/мольЕ 0 298, Вρ, г/см 3Т пл , КСтупіні окисленняЗнаходження уприроді, мас.%3 Як класифікують органічні сполуки ?4 Дати назву наведеним речовинам:н-С 6 H 14 ; CH 3 CH CH 2 CH 3 ; CH 3 C=CH CH 3 ;CH 3CH 3 CH 3CH 3 C CH 2 CH 3 ; CH 3 CH C=C CH 3 .CH 3 CH 35 Назвати види ізомерії та навести конкретні приклади для кожноговиду.6 Чому для ненасичених сполук характерні реакції заміщення тадеструкції?7 Чим σ-зв'язок відрізняється від π-зв'язку, в якому випадку вониутворюються?8 Дописати рівняння реакцій:CH 2 =CH 2 + Cl 2 →; CH 3 CH=CH 2 +KMnO 4 +H 2 O →;CH≡CH + HCN →; CH 3 CH 2 CH=CH 2 + HBr →;2HgCH≡CH +HCl →; CH 3 C≡CH + H 2 O .11 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 11ОДЕРЖАННЯ І ВЛАСТИВОСТІ ПОЛІМЕРІВ11.1 Мета роботиОзнайомитися с одержанням, властивостями та використаннямтермопластичних та термореактивних пластмас.11.2 Теоретична частинаВисокомолекулярними сполуками (полімерами) називаються складніречовини з великою молекулярною масою, молекули яких побудованіз повторюваних елементарних ланок, або ж структурних одиниць.Наприклад, елементарною ланкою поліетилену є угрупування атомів –СН 2 СН 2 , а поліхлорвінілу СН СН 2 . Число елементарних ланок,Clповторюваних у макромолекулі, називається ступенем полімеризації(позначається n). Структурні формули полімерів коротко записуютьтак: поліетилен ( СН 2 СН 2 ) n , полівінілхлорид ( СН СН 2 ) n .ClНазва полімеру складається з назви мономеру і префікса полі-.464 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 4ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЕЛЕМЕНТІВ СІМЕЙСТВА ЗАЛІЗА ТА ЇХСПОЛУК4.1 Мета роботиВивчити найважливіші властивості заліза, кобальту, нікелю важливішихметалів сучасної індустрії, а також властивості їх сполук.4.2 Теоретична частинаФізичні властивості металів, які в значній мірі визначають їх хімічнийхарактер, наведені в табл.4.1.Таблиця 4.1 Фізичні властивості заліза, кобальту, нікелюFe(залiзо) 26 3d 6 4s 2 0,126 762 0,44 7,87 1812 +2,+3,+6Co(кобальт) 27 3d 7 4s 2 0,125 758 0,277 8,84 1765 +2,+3N1(нiкель) 28 3d 8 4s 2 0,124 736 0,25 8,91 1728 +2+34,0210 -3210 -2Найбільш характерною особливістю простих речовин цих металівє їх підвищена магнітна сприйнятливість - це феромагнетики. В чистомувигляді всі три метали пластичні, але домішки дуже впливають намеханічні властивості, зокрема на крихкість.Хімічна активність зменшується від заліза до нікелю. В дрібнокристалічномувигляді ці метали самозаймаються на повітрі за звичайнихумов (пірофорність), але в компактному вигляді вони стійкі по відношеннюдо кисню повітря. Загоряються при нагріванні:ЗFе + 2O 2 = Fe 3 O 4 ;2Ni + O 2 = 2NiO.Вуглець при високих температурах взаємодіє з Fe, Co, Ni, утворюючікарбіди складу Ме 3 С, Ме 2 С. На основі Fe 3 C (цементит) виготовляють важкоплавкісталі з різними властивостями. Нітриди металів видобувають непрямимшляхом. Азотована сталь набуває високої корозійної стійкості татвердості, опору зносу.15

Продукти взаємодії металів сімейства заліза з сіркою, фосфором(сульфіди та фосфіди) шкідливо впливають на якість сплавів.При високих температурах залізо взаємодіє з водяною парою зарівнянням:3Fe + 4H 2 O Fe 3 O 4 +4Н 2 ↑ + 15O кДж.Соляна та розведена сірчана кислоти розчиняють Fe, Co, Ni зутворенням солей металів (II):Me + 2Н + = Ме 2+ + Н 2 ↑ .Концентровані H 2 SO 4 (98 %) і HNO 3 (60 %) в холодному стані пасивуютьці метали. При нагріванні метали окислюються під дією цих кислотдо ступеня окислення +3. Продуктами відновлення HNO 3 можутьбути NO 2 , NO, N 2 O, N 2 або NH 4 NO 3 (з розведенням знижується ступіньокислення), а для Н 2 SO 4 (конц.) SO 2 , S, H 2 S.З лугами Fe, Co і Ni не реагують.Залізо утворює кілька оксидів: FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 . (або FeO,Fe 2 O 3 ).Аналогічними за складом є оксиди кобальту та нікелю. Всі оксиди нерозчиняються у воді та в лугах, але з кислотами утворюють солі.Гідроксиди Ме(ОН) 2 і Ме(ОН) 3 розчиняються в сильних кислотах,a Fe(OH) 3 навіть в концентрованих гарячих лугах з утворенням ферітів:Fе(ОН) 3 + NaOHotNaFeO 2 + 2Н 2 O.Гідроксиди заліза (II) та кобальту (II) нестійкі у окислювальнихсередовищах:4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3 ;4Co(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Со(ОН) 3 (повільно).Гідроксид нікелю (II) окислюється тільки під дією більш енергійнихокисників:2Ni(OH) 2 + Вг 2 + 2NaOH = Ni 2 O 3 + 2NaBr + ЗН 2 О.Сполуки Me (II) виявляють відновні властивості:10FeSO 4 + 2КМnО 4 + 8H 2 SO 4 = 5Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8Н 2 O,а сполуки Me (Ш) можуть бути окисниками:2Со(ОН) 3 + 6НС1 = 2СоС1 2 + Cl 2 + 6Н 2 О;2FeCl 3 + 2КІ = I 2 + 2FeCl 2 + 2КС1;Ni 2 O 3 + 6НС1 = 2NiC1 2 + Cl 2 + ЗН 2 О.16Таблиця 10.1 Назви вуглеводнівВуглеводнінасичені Ненасичені (етиленові) ненасичені (ацетиленові)C n H 2n+2 (-ан) С n H 2n (-ен) С n H 2n-2 (-iн)СH 4 метанС 2 Н 6 етан С 2 Н 4 етен С 2 Н 2 етін (ацетилен)С 3 Н 8 пропан С 3 H 6 пропен С 3 Н 4 пропінC 4 H 10 бутан C 4 H 8 бутен С 4 H 6 бутінС 5 Н 12 пентан С 5 Н 10 пентен С 5 Н 8 пентінC 6 H 14 гексан С 6 H 12 гексен C 6 H 10 гексінС 7 H 16 гептан С 7 H 14 гептен С 7 Н 12 гептінC 8 H 18 октан C 8 H 16 октен C 8 H 14 октінC 9 H 20 нонан C 9 H 18 нонен C 9 H 16 нонінС 10 H 22 деканС 10 H 20 декенC 10 H 18 Декінпід кутом і опустити кінець газовідвідної трубки у пробірку з бромноюводою. Обережно підігріти суміш спирту та кислоти, спостерігати знебарвленнябромної води. Перемістити кінець газовідвідної трубки упробірку з слабко забарвленим розчином KMnO 4 і спостерігати йогознебарвлення. Скласти рівняння реакцій та пояснити, як відбуваютьсяреакції приєднання та реакція окислення.10.3.2 Добування ацетилену та його властивостіВ круглодонну колбу, закріплену у штативі, внести шматок карбідакальцію й закрити колбу пробкою з газовідвідною трубкою такрапельною воронкою. Налити у воронку воду, а потім випускати їїкраплинами на карбід кальцію. Пропустити утворений газ через пробіркуз бромною водою. Спостерігати знебарвлення бромної води. Проякі властивості ацетилену свідчить цей дослід?Скласти рівняння реакцій утворення ацетилену та його приєднаннядо брому.10.4.Контрольні питання і вправи1 Які речовини називають вуглеводнями ?2. В чому полягають особливості органічних сполук?45

При цьому спостерігаються такі закономірності:Fe +2 ← Co +2 ← Ni +2 . Fe +3 → Co +3 → Ni +3 .σ зв’язокЗавдяки тому, що σ-зв'язок більш міцний, ніж π-зв'язок, ненасичені вуглеводнізначно більш реакційноздатні ніж насичені. Якщо насичені вуглеводнікраще реагують по вільно-радикальному механізму в реакціяхзаміщення, то ненасичені здатні до реакцій приєднання:CH 2 =CH 2 + H 2PdCH 3 CH 3 ;CH 3 -CH=CH 2 + HCl → CH 3 -CHCl CH 3 ;HCH 2 = CH 2 + H 2 O 2 SO4CH 3 CH 2 OH;CН ≡ CH + H Pd 2 CH 2 = CH H (Pd)2 2 CH 3 CH 3 ;HgSOCH ≡ CH + H 2 O4CH 3 -CНО.Крім того, ненасичені вуглеводні легко окислюються:ЗСН 2 = СН 2 + 2КМnО 4 + 4Н 2 О → ЗСН 2і полімеризуються:t o , кат.n CH 2 =CH 2ОН ОНСН 2 + 2MnO 2 + 2КОН;(-CH 2 -CH 2 -) nНазви вуглеводнів утворюються від кореня слів грецького або латинськогочислівника та відповідного закінчення (табл.10.1).10.3 Експериментальна частинаПрибори та реактиви: пробірка з газовідвідною трубкою, круглодоннаколба ємністю 50 мл, крапельна воронка,етиловий спирт, концентрованаH 2 SO 4 (ρ = 1,84), КМnО 4 . (1 %), бромна вода,карбід кальцію.10.3.1 Одержання етилену та його властивостіВ пробірку налити 1-2 мл етилового спирту і 5 мл H 2 SO 4 (конц.) Пробіркузакрити пробкою з газовідвідною трубкою, закріпити у штативі44π-зв’язокзбільшення відновнихвластивостейзбільшення окислювальнихвластивостейМетали сімейства заліза здатні утворювати комплексні сполуки.Більшість цих реакцій використовується як якісні реакції відкриття деякихіонів:Fe 2+ : 3FeSO 4 + 2K 3 [Fe(CN) 6 ] = Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2 ↓+ ЗК 2 SО 4 ;"турнбульова синь"Fe 3+ :4FeCl 3 + 3K 4 [Fe(CN) 6 ] = Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 ↓+12КС1;"берлінська лазур"водаСo 2+ : СоСІ 2 + 4NH 4 CNS (NH 4 ) 2 [Co(CNS) 4 ] + 2NH 4 C1;спиртNi 2+ : Ni(OH) 2 + 6NH 4 OH = [Ni(NH 3 ) 6 ](OH) 2 + 6Н 2 О.4.3 Експериментальна частинаРеактиви: розчини: HCl, H 2 SO 4 ., HNO 3 (2н), конц. H 2 SO 4 , NH 4 CNS(насич. і розв.), FeSO 4 , CoSO 4 , NiSO 4 , FeCl 3 ,KMnO 4 , K 3 [Fe(CN) 6 ], KCl, ізоаміловий спирт.4.3.1 Взаємодія заліза з кислотамиВ три пробірки налити по 5 крапель 2н розчинів кислот: в першусоляної, в другу сірчаної, в третю азотної. В четверту пробірку помістити3 краплі концентрованої сірчаної кислоти (ρ= 1,84 г/см 3 ). Вкожну пробірку внести декілька залізних ошурок. Пробірку з концентрованоюH 2 SO 4 нагріти. Потім в кожну пробірку додати по краплі роданідуамонію або калію.Впевнитися в тому, що в соляній та розведеній сірчаній кислотахутворюються іони заліза (II), а в азотній та концентрованій сірчанійкислотах іони Fe (III). Скласти рівняння реакцій.4.3.2 Одержання гідроксидів Fe (II), Co (II), Ni (II)Налити в пробірки окремо по 5-6 крапель розчинів солей Fe(II),Co(II), Ni(II) і подіяти на них розчином лугів до випадіння осадів, а впробірці з сіллю кобальту до перетворення синього осаду СоОНСІ врожевий Со(ОН) 2 . Пробірки зберегти для наступного досліду. Скластирівняння реакцій в молекулярному та іонному вигляді.17

4.3.3 Окислення гідроксидів(ІІ) до гідроксидів(ІІІ)Одержані в попередньому досліді осади розмішати скляною паличкою,трохи підігріти. Де зміна забарвлення найвиразніша? В пробіркиз Со(ОН) 2 і Ni(OH) 2 додати кілька крапель бромної води (під тягою!).Спостерігати зміну кольору осадів.Написати рівняння реакцій й зробити висновок, в якому напрямкузменшуються відновні властивості гідроксидів.4.3.4 Відновні властивості іону заліза (II)До 5-6 крапель перманганата калію додати 2 краплі 2н розчину сірчаноїкислоти, а потім прилити 6-7 крапель розчину сульфату заліза(ІІ).Звернути увагу на знебарвлення фіолетового розчину КМnО 4 . Доякого ступеня окислення марганцю відновлюється сполука Мn (VII)?Скласти рівняння окислювально-відновної реакції іонноелектроннимметодом.4.3.5 Окислювальні властивості іону заліза (III)Налити в пробірку 3-4 краплі розчину KI і подіяти на нього розчиномсолі заліза (III). Підтвердити утворення вільного йоду за допомогоюкрохмального клейстеру. Написати рівняння реакції.4.3.6 Комплексні сполуки залізаа) Одержання "берлінської лазурі". До 2-3 крапель розчину солізаліза (III) додати краплю кислоти, кілька крапель води і краплю розчинугексаціаноферату(II) калію (жовта кров’яна сіль). Спостерігатипояву осаду "берлінської лазурі". Дослідити відношення осаду до лугу.Де використовується ця реакція?б) Одержання "турнбульової сині". До розчину солі Мора(FeSO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 12H 2 O) додати 1-2 краплі розчину гексаціаноферату(III)калію (червона кров'яна сіль). Утворюється осад "турнбульовоїсині". Перевірити його відношення до лугів. Скласти рівняння всіх реакцій.в) Одержання роданіду заліза (III). До кількох крапель солі заліза(III) додати краплю розчину роданіду калію або амонію. Дослідитивідношення Fe(CNS) 3 до лугів. Порівняйте явище, яке спостерігається,з попередніми випадками утворення комплексів заліза. Запам’ятайтеці аналітичні реакції на іони заліза (II) й (III).189 Визначивши катіони та аніони у контрольному завданні, скластихімічну формулу досліджуваної речовини.10 Перевірити у викладача вірність рішення контрольного завдання.11 Якщо задача вирішена вірно, скласти звіт про виконану роботупо формі таблиці 9.2.Таблиця 9.2 Звіт про виконану роботуПроведені операціїКолір кристалівЗабарвлення полум'яРозчинністьрН розчину (колір лакмусу)Особисті реакції на катіониОсобисті реакції на аніониХімічна формула речовиниСпостереження та рівнянняреакцій10 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 10НАСИЧЕНІ ТА НЕНАСИЧЕНІ ВУГЛЕВОДНІ10.1 Мета роботиВисновкиОзнайомитися с добуванням та властивостями вуглеводнів.10.2 Короткі теоретичні відомостіВуглеводнями називають найпростіші органічні сполуки, якіскладаються тільки з двох елементів: вуглецю і водню. Вуглеводні буваютьнасичені, в яких атоми вуглецю сполучені між собою простим(одинарним) зв’язком, і ненасичені, де атоми вуглецю сполучені міжсобою подвійними або потрійними зв’язками (кратними).Насичені вуглеводні мають тільки σ-зв'язки, а ненасичені -σ- таπ-зв’язки:43

Визначивши катіони та аніони, складають хімічну формулу речовини,що аналізується. Наприклад, якщо при розв’язанні задачі відкритоіони Fе 2+ , NH 4 + , SO 4 2 , то це подвійна сіль Мора:(NH 4 ) 2 SO 4 FeSO 4 .9.3 Експериментальна частинаПрибори та реактиви: наведені в роботі "Аналітичні реакції іонів",додати ніхромову петлю.Послідовність роботи1 Кожному студенту одержати у викладача контрольну задачу увигляді сухої речовини в бюксі.2 Уважно розглянути кристали одержаної речовини, занотуватиколір, зробити попередній висновок щодо деяких можливих катіонів.3 Вушко ніхромового дроту змочити 2н розчином HCl, потім сильнопрожарити в полум’ї пальника. Зачепити вушком дроту кількакристалів досліджуваної речовини і внести у безбарвне полум’я. Забарвленняполум’я дозволить припустити присутність відповідного катіону(табл.9.1).4 В пробірку вмістити 0,5-1,0 г речовини і розчинити її у 10-15млдистильованої води.5 Відмітити забарвлення утвореного розчину і зробити припущенняпро присутність або відсутність забарвлюючих катіонів (Сu 2+ , Со 2+ ,Fe 3+ , Ni 2+ , Cr 3+ ).6 Відзначити реакцію розчину речовини, що досліджується за допомогоюсинього та червоного лакмусового папірця і зробити висновокпро тип розчиненої солі.7 Відкриття іонів провести дробним методом аналізу. Спочатку відкриватикатіони, а потім аніони. Для цього в чисту пробірку помістити8-10 крапель розчину досліджуваної речовини, потім додати 3-5крапель розчину реактиву на відповідний іон (див. роботу "Особистіреакції іонів"). Занотувати зовнішній ефект реакції, на основі якогозробити висновок про присутність або відсутність відповідного іону.8 Відкривши катіони, зробити припущення про присутність абовідсутність деяких аніонів (див. табл. 9.1). Відкриття аніонів провестидробним аналізом.424.3.7 Комплексні сполуки кобальтуНалити в пробірку 2-3 краплі рожевого розчину солі кобальту (II) ідодати до нього кілька крапель насиченого розчину роданіду калію абоамонію. Як змінюється забарвлення? Додати кілька крапель ізоаміловогоспирту і струхнути пробірку. Спостерігати появу синього кільця уверхньому шарі розчину. Як це пояснити? Зробіть висновок щодо стійкостікомплексу [Co(CNS) 4 ] 2 в різних середовищах.4.4 Вправи і задачі1 Як можна з металевого заліза одержати:а) сіль заліза (II); б) сіль заліза (III) ?2 Чи можливі реакції між такими сполуками:Fe(OH) 2 і Н 2 О 2 ; Ni(OH) 2 і Н 2 О 2 ; FeCl 3 і H 2 S ?3 Дописати рівняння реакцій:FeSO 4 . + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 →; FeCl 3 + SnCI 2 →;Fe 2 O 3 + KNO 3 + К 2 СО 3 →5 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 5ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МІДІ, ЦИНКУ ТА ЇX СПОЛУК5.1 Мета роботиОзнайомитися з хімічними властивостями найважливіших електротехнічнихі благородних металів підгрупи міді, а також з властивостямицинку і його аналогів.5.2 Теоретична частинаЕлементи підгруп міді та цинку е останніми металами d-сімейств.Тому їх металевий характер в значній мірі послаблений. Вони належатьабо до числа благородних (Ag, Au), або до числа напівблагороднихметалів (Cu, Hg). Про їх порівняну хімічну інертність свідчать фізичніконстанти (табл.5.1).За величинами радіусів та іонізаційних потенціалів зрозуміло, щометалева активність в періодичній системі зверху вниз зменшується.d-Підрівень передостаннього рівня у елементів підгрупи цинку стабілізується,тому в хімічних зв’язках участь приймають тільки електрони ззовнішнього s-підрівня.19

Символи елементівЗаряд ядраВалентнi електрониR ат , нмІ, кДж/мольЕ 0 298, Вρ, г/см 3Т пл , КСтупіні окисленняЗнаходження у природі,мас.%Таблиця 5.1 Фізичні властивості міді, срібла, золота, цинку, кадмію,ртутіCu (мідь) 29 3d 10 4s 1 0,128 745 0,34 8,96 1356 +1,+2Ag (срібло) 47 4d 10 5s 1 0,144 730 0,79 10,5 1234 +1,+2Au (золото) 79 5d 10 6s 1 0,144 890 1,69 19,3 1336 +1,+3Zn (цинк) З0 3d 10 4s 1 0,139 906 0,76 7,13 693 +2 10 -2Cd (кадмiй) 48 4d 10 5s 1 0,156 867 0,4 8,65 594 +2 10 -5Hg (ртуть) 80 5d 10 6s 1 0,160 1006 0,85 13,6 234 +1,+210 -210 -55·10 -7З особливостей фізичних властивостей цих металів слід відмітитиковкість, пластичність та електропровідність металів підгрупи міді.З киснем повітря реагує мідь, вкриваючись зеленим нальотом основноїсолі:2Сu + O 2 + Н 2 О + СО 2 = (СuОН) 2 СО 3 .Цинк і кадмій вкриваються захисною плівкою з оксидів ZnO іCdO, яка запобігає подальшому руйнуванню. При нагріванні мідь окислюєтьсядо СuО або Cu 2 O, а ртуть до HgO. Оксиди срібла і золотаотримують непрямим шляхом:2AgNO 3 + 2КОН = Ag 2 O + Н 2 О + 2KNO 3 ;2AuCl + 2NaOH = Au 2 O + H 2 O + 2NaCl.Срібло на повітрі темніє внаслідок взаємодії з сірководнем в присутностікисню з утворенням чорного сульфіду срібла:4Ag + O 2 + 2H 2 S = 2Ag 2 S + 2H 2 O.З водою реагують тільки цинк і кадмій, які мають негативні електродніпотенціали. Реакція можлива тільки після порушення оксидноі2010 -6води. Відзначають забарвлення отриманого розчину, це дає можливістьпередбачити присутність деяких забарвлюючих катіонів: Cu 2+ ,Ni 2+ , Со 2+ , Cr 3+ , Fe 3+ .Потім досліджують реакцію розчину за допомогою лакмусовогопаперу. Лужна реакція вказує на те, що ця сіль утворена сильною основоюта слабкою кислотою (наприклад, Na 2 CO 3 , K 2 S). Якщо середовищекисле, то це сіль слабкої основи та сильної кислоти (наприклад,CuSO 4 , AlCl 3 ). Нейтральну реакцію показують солі сильних основ тасильних кислот [NaCl, Ca(NO 3 ) 2 , BaCl 2 ] і солі слабких основ й слабкихкислот [(NH 4 ) 2 CO 3 ].З утвореного розчину досліджуваної речовини проводять визначеннякатіонів та аніонів дробним та систематичним методами. Дробнийаналіз полягає в тому, що беруть невелику порцію досліджуваногорозчину (0,3-0,5 мл) і додають до нього кілька крапель реактиву. Позитивнареакція на цей іон вказує на його присутність.В систематичному аналізі проводять ряд послідовних реакцій відділенняданого іону від супроводжуючих його іонів, якщо вони заважаютьвідкриттю, а потім відкривають відповідний іон. Цей метод передбачаєвикористання групових реактивів, які діють на цілу групу катіонівабо аніонів. Наприклад, карбонат амонію (NH 4 ) 2 CO 3 осаджує катіониВа 2+ , Sr 2+ , Са 2+ у вигляді ВаСО 3 , SrCO 3 і СаСО 3 , а катіони K + , Na +цим реактивом не осаджуються, тому їх легко відокремити від перших.Аналіз приготованого розчину досліджуваної речовини треба починатиз визначення катіонів, тому що присутність деяких з них дозволитьзробити висновок про відсутність ряду аніонів.Відкриття катіонів NH + 4 , Fe 2+ , Fe 3+ , Со 2+ , Ni 2+ , Сr 3+ , Мn 2+ проводятьдробним методом з певної порції досліджуваного розчину, а длявідкриття Cu 2+ , Pb 2+ , Al 3+ , Zn 2+ краще використовувати систематичнийхід аналізу. Але враховуючи, що контрольне завдання містить тількиодну сіль, складену з одного-двох катіонів та одного аніону, аналізможна проводити дробним методом.Після відкриття катіонів можна починати дослідження аніонів.Так, наприклад, якщо речовина повністю розчиняється у воді, і в цьомурозчині виявлено катіон Pb 2+ , то можна зробити висновок про відсутністьаніонів Cl , СО 2 3 , SO 2 24 , SO 3 і передбачення про присутністьаніонів CH 3 COO , NО 3 . Тому доцільно провести аналітичні реакціїодразу на ці іони дробним методом з окремих порцій розчинудocлiджyвaнoї речовини.41

9 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 9ЗАГАЛЬНИЙ ХІД АНАЛІЗУ РЕЧОВИНИ9.1 Мета роботиОзнайомитися з загальними методами аналізу нeвідомої речовини,визначити її якісний склад.9.2 Теоретична частинаЗагальний хід аналізу речовини складається з таких послідовнихетапів: попередні випробування, розчинення, відкриття катіонів і аніонів.До попередніх випробувань відносять визначення кольору твердоїречовини та забарвлення полум’я пальника. Це дає можливість приблизноорієнтуватись на присутність або відсутність того чи іншого іону(табл.9.1).Таблиця 9.1 Колір твердої речовини та забарвлення полум'я пальникаЗабарвлення полум’яКатіони Колір кристалів КатіониNH + 4 , Al 3+ , Na + ,Са 2+ , Вa 2+ , Zn 2+ , Pb 2+ Білий NH + 4 , Al 3+ Не забарвлюютьCu 2+ Синій Na + ЖовтеFe 2+ Світло-зелений K + ФіолетовеFe 3+ Жовтий Cu 2+ Синьо-зеленeNi 2+ Зелений Рb 2+ БлакитнеMn 2+ Слабко-рожевий Са 2+ Цегляно-червонеCo 2+ Яскраво-рожевий Ва 2+ Жовто-зеленеCr 3+Синьо-фіолетовийабо темно-зеленийЗабарвлення розчинів окремих іонів наведені у попередній роботі.Другий етап визначення іонів полягає в тому, що речовину подрібнюютьв ступці до утворення дрібного порошку. Потім випробовуютьна розчинність спочатку у воді, а потім у 2н та концентрованій соляній,сірчаній або азотній кислотах. Для цього беруть 0,1-0,2 г досліджуваноїречовини на 2-3 мл розчинника.Якщо речовина у воді повністю розчиняється, тоді беруть 0,5-1,0 г досліджуваноїречовини й готують розчин iї у 8-12 мл дистильованої40плівки або при нагріванні:Me + 2Н 2 О = Ме(ОН) 2 + H 2 ↑.З кислотами, де окисником є катіон водню, реагують тільки цинкта кадмій. Інші метали розчиняються в кислотах, в яких роль окисникавиконує кислотний залишок. Золото розчиняється тільки в "царськійводці" і в селеновій кислоті:Аu + HNO 3 + 4НС1 = H[AuCl 4 ] + NO↑ + 2Н 2 О;2Аu + 6H 2 SeO 4 = Au 2 (SeO 4 ) 3 + 3SeO 2 + 6Н 2 О.На здатності міді, золота і срібла швидко розчинятися в ціанистихрозчинах базується метод добування цих металів з руд:4Аu + 8KCN + 2Н 2 О + O 2 = 4K[Au(CN) 2 ] + 4КОН.Для ртуті кращим розчинником є азотна кислота. В залежності відкількості кислоти можуть утворитися різні солі:Hg + 4HNO 3 = Hg(NO 3 ) 2 + 2NO 2 ↑ + 2H 2 O;надлишок кислоти6Hg + 8HNO 3 = 3Hg 2 (NO 3 ) 2 + 2NO↑ + 4H 2 O.надлишок ртутіТільки цинк легко розчиняється в лугах:Zn + 2КОН + 2Н 2 О = K 2 [Zn(OH)] 4 + H 2 ↑,а також у розчині гідроксиду амонію і насиченого хлориду амонію:Zn + 4NH 4 OH = [Zn(NH 3 ) 4 ](OH) 2 + 2Н 2 О + H 2 ↑ ;Zn + 4NH 4 C1 = [Zn(NH 3 ) 4 ]Cl 2 + 2HC1 + H 2 ↑ .Мідь розчиняється в аміаку тільки в присутності сильногоокисника:2Сu + O 2 + 8NH 3 + 2Н 2 О = 2[Cu(NH 3 ) 4 ](OH) 2 .Характеристика найважливіших сполук елементів наведена втабл.5.2.Іони металів підгруп міді і цинку здатні до комплексоутворення,що використовується для виробництва цих металів з малоконцентрованихруд.21

Таблиця 6.2 Характеристика найважливіших сполук елементівОсновніCu 2 O → СuОНAg 2 O (відповідноїоснови не існує)Оксиди і гідроксидиАмфотерніCuO → Сu(ОН) 2(з перевагою основних властивостей)СоліCuCl; Na 2 [Cu(OH) 4 ]CuCl 2 , [Cu(NH 3 ) 4 ]Cl 2AgNO 3 , [Ag(NH 3 ) 2 ]СlАu 2 0 → АuОН AuCl, K[Au(CN) 2 ]Аu 2 О 3 → Аu(ОН) 3Н 3 АuО 3(з перевагою кислотних властивостей)AuCl 3 , K[Au(OH) 4 ]CdO → Cd(OH) 2 CdSO 4 , Cd[CdІ 3 ] 2Hg 2 OНgOосновне існує5.3 Експериментальна частинаHg 2 (NO 3 ) 2 , Hg 2 Cl 2 ,Hg(NO 3 ) 2 , HgCl 2 ,K 2 [HgІ 4 ]Реактиви: розчини HCl (2н), H 2 SO 4 . (2н), HNO 3 (2н), а також концентрованірозчини цих кислот; NaOH (40 %), розчиниCuSO 4 , ZnSO 4 , CdSO 4 , Hg(NO 3 ) 2 , KI, Na 2 S, NH 4 OH (2н);металічні Cu, Zn; зразок мідного сплаву.5.3.1 Відношення міді до розведених та концентрованих кислотУ три пробірки покласти по шматочку міді і додати по 5-6 крапель2н розчинів кислот: соляної, сірчаної, азотної. Зробити аналогічнийдослід з концентрованими кислотами без нагрівання, а потім з нагріванням(обережно! працювати під тягою!). З якими кислотами взаємодіємідь? Як змінюється колір розчину, коли мідь розчиняється? Які газивиділяються?5.3.2 Одержання і властивості гідроксиду міді (II)У трьох пробірках одержати Cu(OH) 2 . Які з вищеназванихреактивів можна для цього використати? В двох перших пробіркахперевірте кислотно-основні властивості цього гідроксиду.222 Реакція на карбонат-іонДо розчину Na 2 CO 3 додавати по краплинах 2н розчин соляноїкислоти. Спостерігати виділення бульбашок безбарвного газу СО 2 .Скласти рівняння реакції розпізнання карбонат-іону. Перевірити газСО 2 , пропускаючи його через вапняну воду, яка повинна помутніти:СО 2 + Ca(OH) 2 = СаСО 3 ↓ + Н 2 О.3 Реакція на хлорид-іонДо розчину NaCl додати кілька крапель AgNO 3 до утвореннябілого аморфного осаду AgCl:Сl + Ag + = AgCl↓.Потім перевірити розчинність осаду у водневому розчині аміаку:AgCl + 2NH 4 OH = [Ag(NH 3 ) 2 ]Cl + 2Н 2 О.При підкисленні досліджуваного розчину азотною кислотоюкомплекс руйнується і знову випадає білий осад AgCl:[Ag(NH 3 ) 2 ]Cl + 2HNO 3 = AgCl↓ + 2NH 4 NO 3 .4 Реакція на нітрат-іонВсі солі безбарвного іону NO 3 добре розчиняються у воді. Дорозчину FeSO 4 додати 7-8 крапель розчину NaNO 3 , потім обережнопо краплях прилити концентровану H 2 SO 4 (3-5 крапель). На межідвох рідин спостерігається буре кільце складу [Fe(NO)]SO 4 :2NaNО 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2HNO 3 ;6FeSO 4 + 2HNO 3 + 3H 2 SO 4 = 3Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2NO + 4H 2 O;5 Реакція на ацетат-іонFeSO 4 + NO = [Fe(NO)]SO 4 .Іони СН 3 СОО безбарвні, всі солі добре розчинні у воді. До розчинусолі, наприклад NaCH 3 COO прилити 4-5 крапель розчинуH 2 SO 4 (1:1), суміш трохи підігріти. Утворену оцтову кислоту виявляютьза характерним запахом:2NaCH 3 COO + H 2 SO 4otCH 3 COO + Н + = СН 3 СООН.39Na 2 SO 4 + 2СН 3 СООН;

До розчину ацетату Рb(CH 3 COO) 2 додати розчин К 2 СrО 4 доутворення жовтого осаду PbCrO 4 , що розчиняється у лугах:Рb(СН 3 СОО) 2 + К 2 СrО 4 = PbCrO 4 ↓ + 2СН 3 СООН.10 Реакція катіонів хрому (III)Іони Сг 3+ забарвлюють розчини в темно-зелений колір. В пробіркуналити 4-5 крапель розчину солі Сг 2 (SO 4 ) 3 і 8-10 крапель 2н розчинуNaOH до повного розчинення випадаючого спочатку осадуСr(ОН) 3 з перетворенням його до хроміту натрію. Потім додати 5-6крапель 3%-ного розчину Н 2 О 2 . Добре трусонути пробірку й нагрітина полум’ї пальника. Поява жовтого забарвлення свідчить про повнеокислення Сr 3+ до СrO 4 2 :2NaCrO 2 + ЗН 2 О 2 + 2NaOH = 2Na 2 CrO 4 + 4Н 2 O.Потім у цю ж пробірку додати 3-5 крапель концентрованої H 2 SO 4 .до кислої реакції жовтий колір перетвориться у померанчевий.Пробірку охолодити, додати 5-6 крапель ізоамілового спирту і 2-3краплі розчину Н 2 О 2 . Добре трусонути пробірку. Забарвлення шаруізоамілового спирту в синій колір свідчить про утворення перокс и-ду хрома СrО 5 :2Na 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = Na 2 Cr 2 O 7 + Na 2 SO 4 + Н 2 О;Na 2 Cr 2 O 7 + 4Н 2 О 2 + H 2 SO 4 = 2CrO 5 + Na 2 SO 4 + 5H 2 O.11 Реакція катіонів цинкуІони Zn 2+ у водних розчинах безбарвні. Більшість солей добрерозчинні у воді.Через розчин солі Zn 2+ , підкислений оцтовою кислотою, пропуститиз апарата Кіппа сірководень, або додати розчин (NH 4 ) 2 S доутворення білого осаду ZnS, розчинного у соляній кислоті.1 Реакція на сульфат-іонZn 2+ + S 2→ ZnS↓8.3.2 Особисті реакції на аніониДо розчину Na 2 SO 4 додати кілька крапель розчину ВаСІ 2 . Спостерігативипадіння білого кристалічного осаду BaSO 4 . Скластимолекулярне та іонне рівняння реакцій. Перевірити осад на розчинністьу кислотах.38Які властивості переважають?Вміст третьої пробірки перевірте на термостійкість. Як змінюєтьсяколір Сu(OH) 2 під час нагрівання? Складіть всі необхідні рівнянняреакцій і зробіть висновок.5.3.3 Одержання аміачного комплексу міді (II)В пробірку з розчином солі міді (ІI) додайте по краплях 2н розчинаміаку до повного розчинення утвореного осаду основної соліміді. Відмітити поступову зміну забарвлення. Які іони надають цихкольорів? Скласти рівняння реакцій утворення основної солі, а потімрозчинення її до комплексної, маючи на увазі, що координаційнечисло міді дорівнює 4. Як дисоціює утворена комплексна сполука?Яка основа сильніша гідроксид міді чи комплексна основа міді?5.3.4 Визначення міді в сплавахОчистити поверхню металевого зразку наждаком, змити водою,просушити фільтрувальним папером й нанести на зразок одну краплюконцентрованої НNO 3 . Через хвилину нанести на це ж місце кількакрапель водного розчину аміаку. Синє забарвлення розчинувказує на присутність міді в сплавах. Скласти рівняння здійсненихреакцій.5.3.5 Розчинення цинку в кислотах і лугахНалити в дві пробірки по 4-5 крапель 2н розчинів сірчаної таазотної кислот, а у третю – концентрованої сірчаної. В усі пробіркивнести по шматочку цинку та злегка підігріти. Спостерігати, як розчиняєтьсяцинк. Які гази виділяються в кожному окремому випадку?Таким же чином перевірити розчинність цинку в 2н розчині соляноїкислоти та в 2н розчині гідроксиду натру.Скласти всі необхідні рівняння реакцій.5.3.6 Одержання гідроксидів цинку і кадмію тадослідження їх властивостейНалити в дві пробірки по 3-4 краплі розчину солі цинку, а в двіінші розчину солі кадмію. В кожну пробірку додавати по краплях2н розчин лугу до випадіння білих об’ємних осадів. Перевірити їхвідношення до сильних кислот та лугів. Скласти молекулярні таіонні рівняння реакцій. Зробити висновки щодо їх властивостей.23

5.3.7 Сульфіди цинку, кадмію, ртутіНалити в три пробірки окремо по 5-6 крапель розчинів солейZn, Cd, Hg. Подіяти на ці розчини кількома краплинами розчинуH 2 S або Na 2 S (під тягою!). Зафіксувати колір осадів, що утворюються,скласти рівняння реакцій. Перевірити осади на розчинність у солянійкислоті. Який з них розчиняється?5.3.8 Комплексні сполуки цинку, кадмію, ртутіНалити у дві пробірки окремо по 5-6 крапель розчинів солей Znта Cd. В кожну пробірку додавати потроху розчин аміаку спочаткудо утворення осаду, а потім до його розчинення. Скласти рівнянняреакцій утворення аміакатів цинку і кадмію, враховуючи, що координаційнічисла іонів дорівнюють 4.В третю пробірку влити 2-3 краплі розчину солі ртуті і додаватипо краплях розчин КІ. Спостерігати спочатку утворення яскравооранжевогоосаду, а потім його розчинення і знебарвлення внаслідокутворення комплексного іону [HgІ 4 ] 2 . Скласти рівняння двохетапів реакції комплексоутворення.1 Скласти рівняння реакцій:5.4 Вправи і задачіСu + H 2 SO 4 + Н 2 О 2 →; Аu(ОН) 3 + НС1 → ; AgNO 3 + NaOH →;Сu → CuSO 4 → Cu(OH) 2 → [Cu(NH 3 ) 4 ](OH) 2 .2 Скласти формулу комплексу ціаніду та аміакату срібла, якщоКЧ Ag+ = 2. Чим відрізняються комплексні іони срібла в цих двохсполуках?3 Яка основа СuОН чи Сu(OH) 2 є більш сильною? Чому?4 Здійснити перетворення:Zn → Zn(OH) 2 → Zn(NO 3 ) 2 → Zn(OH) 2 ;↓Na 2 [Zn(OH) 4 ]5 Скласти рівняння реакцій:Zn + КОН + Н 2 О →; CdSO 4 + NaOH →;Hg + HNO 3 (конц.) →; Zn + HCl →;Zn + H 2 SO 4 (конц.) →.24Суміш добре струсонути. Шар ізоамілового спирту забарвиться в синійколір внаслідок утворення комплексної сполуки:спиртCoSO 4 + 4NH 4 CNS (NH 4 ) 2 [Co(CNS) 4 ] + (NH 4 ) 2 SO 4 .H 2O6 Реакція катіонів марганцю (II)Водні розчини катіонів Мn 2+ забарвлені в слабко-рожевий колір.В чисту пробірку всипати кілька кристалів РbО 2 , додати 1-2краплі концентрованої HNO 3 .Суміш обережно нагріти майже до кипіння.За допомогою скляної палички внести краплю розчину соліМn (II) і знову нагріти. Поява червоно-фіолетового забарвлення свідчитьпро присутність іонів МnО 4 .2Mn(NO 3 ) 2 + 5PbO 2 + 6HNO 3 = 2HMnO 4 + 5Pb(NO 3 ) 2 + 2H 2 O.7 Реакція катіонів міді (II)Іони Сu 2+ забарвлюють водні розчини у блакитний колір. Нітрат,сульфат, хлорид міді розчинні у воді.До розчину CuSO 4 приливати по краплях 2н розчин NH 4 OH доутворення зеленого осаду основної солі:2CuSO 4 + 2NH 4 OH = (CuOH) 2 SO 4 ↓ + (NH 4 ) 2 SO 4 .Потім додати надлишок концентрованого NH 4 OH до розчиненняосаду. Поява інтенсивно-синього забарвлення розчину свідчить проутворення комплексної солі:(CuOH) 2 SO 4 + 8NH 4 OH = [Cu(NH 3 ) 4 ]SO 4 + [Cu(NH 3 ) 4 ](OH) 2 + 8H 2 O.8 Реакція катіонів нікелю (II)Іони Ni 2+ забарвлюють водні розчини в зелений колір. Більшістьсолей нікелю добре розчинні у воді.До розчину NiSO 4 прилити кілька крапель NH 4 OH (2н) до лужноїреакції середовища, додати 4-5 крапель розчину диметилгліоксиму.При цьому утворюється характерний осад червоного кольору:CH 3 -C=N-ОН CH 3 -C=.N-О HO-N =C-CH 32 +NiSO 4 → Ni +H 2 SO 4CH 3 -C=N-OН CH 3 -C=N-OН O-N=C-CH 39 Реакція катіонів свинцю (II)Водні розчини солей Pb 2+ безбарвні. Розчиняються у воді тількинітрат та ацетат свинцю.37

Символи елементівЗаряд ядраВалентні електрониR ат , нмІ, кДж/мольЕ 0 298, Вρ, г/см 3Т пл , КСтупінь окисленняЗнаходженняу природі,мас.%Суміш нагріти до кипіння. До отвору пробірки піднести красний л а-кмусовий папір, змочений водою. Чому забарвлення лакмусу змінюється?Скласти рівняння аналітичної реакції відкриття катіона амоніюв молекулярному та іонному вигляді.3 Реакції катіона заліза (ІІ)Іони заліза Fe 2+ надають розчину світло-зеленого кольору. Хлорид,сульфат, нітрат і ацетат заліза (II) добре розчиняються у воді.а) Дія лугів. До розчину FeSO 4 додати кілька крапель 2н розчинуNaOH. Випадає світло-зелений осад Fe(OH) 2 , який киснем повітряокислюється до бурого Fe(OH) 3 :4Fe(OH) 3 + 2Н 2 О + O 2 = 4Fe(OH) 3 .б)Дія гексаціаноферату (III) калію. До розчину FеSO 4 , підкисленого1-2 краплями 2н розчину НС1, додати 5-8 крапель розчинуK 3 [Fe(CN) 6 ].Утворюється синій осад "турнбульової сині":6 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 6ЕЛЕМЕНТИ ІІІА ПІДГРУПИ ПЕРІОДИЧНОЇ СИСТЕМИ6.1 Мета роботиПровести дослідження властивостей легкого конструкційногометалу алюмінію та його сполук, а також кисневмісних сполук бору.6.2 Теоретична частинаФізичні константи, за допомогою яких можна провести порівняннявластивостей елементів головної підгрупи III групи, наведенів табл.6.1.Таблиця 6.1 Фізичні властивості бору, алюмінію, галію, індію,таліюFe 2+ + 2[Fa(CN) 6 ] 3 = Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2 ↓.4 Реакції катіонів заліза (III)Водні розчини солей Fe 3+ мають жовте або слабко-буре забарвлення.Хлорид, нітрат, сульфат, ацетат заліза (III) добре розчинені,сульфід, сульфіт, карбонат, силікат повністю гідролізують у воді.а) Дія роданіду амонію. До розчину солі FeCl 3 додати кількакрапель 2н розчину NH 4 CNS до появи темно-червоного кольору розчину:Fe 3+ + 3CNS Fe(CNS) 3 .б) Дія гексацианоферату (II) калію. До розчину FeCl 3 , підкисленому1-2 краплями 2н розчину H 2 SO 4 , додати кілька крапельрозчину K 4 [Fe(CN) 6 ] до утворення темно-синього осаду "берлінськоїлазурі":4Fe 3+ + 3[Fe(CN) 6 ] 4 =. Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 ↓.5 Реакція катіона кобальту (II)Безводні солі кобальту мають синій колір, кристалогідрати та розведенірозчини рожевого забарвлення. До розчину CoSO 4 прилити рівний об’ємнасиченого розчину NH 4 CNS та декілька крапель ізоамілового спирту.36В(бор) 5 2s 2 2р 1 0,097 808 1,73 2573А1(алюміній)-3,+3З10 -41З 3s 2 3р 1 0,143 578 1,66 3,70 933 +3 8,8Ga(галій) З1 4s 2 4р 1 0,139 579 0,52 5,90 302,8 +3 1,510 -3In(індій) 49 5s 2 5р 1 0,166 558 0,34 7,31 429 +3 110 -5Тl(талій) 81 6s 2 6р 1 0,171 589 0,33 11,68 577+1,+3410 -6Більш докладно розглянемо властивості бору і алюмінію - важливихелементів металургійного виробництва.За звичайних умов бор дуже інертний неметал. При підвищеннітемператури аморфна модифікація бору здатна реагувати с іншиминеметалами та з металами. В першому випадку утворюються спол у-ки ковалентного типу, де ступінь окислення є +3. В сполуках з м е-талами переважає іонний зв’язок в комбінації з металевим ступіньокислення може бути 3, або змінною.4В + 3O 2700 о С2B 2 O 3 ; 2В + 2H 2 → В 2 H 6 ;900 С2В + N о 2 2BN; 4В + СВ + 3Na → Na 3 B25ел. дугаB 4 C;

В розведених кислотах бор не розчиняється Азотна та концентрованасірчана кислоти окислюють бор до борної кислоти:В + 3HNO 3 = Н 3 ВО 3 + 3NO 2 ↑.При температурі червоного каління бор реагує з водою:2В + 6H 2 O = 3H 3 BO 3 + 3H 2 ↑ .Оксид бору виявляє кислотні властивості. При розчиненні його у водіутворюється ортоборна кислота:В 2 O 3 + ЗН 2 О = 2Н 3 ВО 3 .При зневодненні ортоборної кислоти поступово з’являються мета- татетраборні кислоти:H 3 BO 34HBO 2o to tHBO 2 + H 2 OH 2 B 4 O 7 + H 2 O.При дії лугів на ортоборну кислоту одержують сіль тетраборної кислотиі, навпаки, при дії на тетраборат сильної кислоти утворюється ортоборнакислота:4Н 3 ВО 3 + 2NaOH = Na 2 B 4 O 7 + 7Н 2 О;Na 2 B 4 O 7 + H 2 SO 4 + 5Н 2 О = 4Н 3 ВО 3 + Na 2 SO 4 .Кисневмісні сполуки бору широко використовуються у скловарномувиробництві, для виготовлення емалей, відіграють роль флюсів при зварюванніметалів тощо.Карбід бору В 4 С і нітрид бору BN виявляють високу твердість, дужетугоплавкі та хімічно інертні. Вони використовуються для виготовлення абразивнихматеріалів, в напівпровідниковій техніці.Алюміній за своєю природою є дуже активним металом, має великуспорідненість до кисню та інших окислювачів. Але на його поверхні утворюєтьсязахисна оксидна плівка, суцільна та міцно з’єднана з металом. Черезте алюміній стійкий в атмосферних умовах, в морській воді, в інших агресивнихсередовищах.Порошкоподібний алюміній при нагріванні активно згоряє у повітрі:2АІ + 1,5O 2 = Аl 2 О 3 + 1669,4 кДж.Алюміній, позбавлений захисної плівки, енергійно реагує з водою, розчинамисоляної і сірчаної кислот, витискуючи водень:2Аl + 6H 2 O = 2Al(OH) 2 + 3H 2 ↑;2A1 + 6HC1 = 2A1C1 3 + 3H 2 ↑;2A1 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 ↑.26Аналітичні реакції, відбиваючі характерні хімічні властивостіданого іону, називаються особистими реакціями цього іону. Наприклад,попередня реакція є особистою реакцією на іон заліза (II).Якщо реакція дозволяє відкрити даний іон в присутності іншихіонів, то вона зветься специфічною реакцією. Так, специфічною реакцієюна іон NH +4 є реакція взаємодії солей амонію з лугами принагріванні:NH 4 + + ОН = NH 3 ↑ + Н 2 О.Специфічних реакцій, на жаль, дуже мало.8.3 Експериментальна частинаПрибори і реактиви: апарат Кіппа, штатив з пробірками, синій ічервоний лакмусовий папір; розчини: А1 2 (SO 4 ) 3(2н), HNO 3 (2н і конц.), NH 4 OH (2н), NH 4 CNS(2н і насичений), NH 4 C1 (2н і кристал.), ВаСІ 2(0,5н), C 4 H 8 N 2 O 2 -диметилгліоксим (1% аміачнийрозчин), FeSO 4 (0,5н), FeCl 3 (О.5н),K 3 [Fe(CN) 6 J (0,5н), K 4 [Fe(CN) 6 ] (0,5н), К 2 СгО 4(0,5н), CoSO 4 (0,5н), Mn(NO 3 ) 2 (0,5н), CuSO 4(0,5н), NaOH (2н і 40%), Na 2 CO 3 (О.5н), NaNO 3(0,5н), Na 2 SO 4 (0,5н), NaCI (0,5н), NaF (0,5н),NiSO 4 (0,5н), Н 2 О 2 (3%), Pb(CH 3 COO) 2 (0,5н),AgNO 3 (0,5н), H 2 SO 4 . (2н і конц.), HCl (2н іконц.), СН 3 СООН (2н і конц.), Сг 2 (SO 4 ) 3 (0,5н),ZnSO 4 (0,5н), С 5 Н 11 ОН ізоаміловий спирт, РbО 2(крист.).8.3.1 Особисті реакції на катіони1 Реакції катіону алюмінію Аl 3+Іони Аl 3+ у водних розчинах безбарвні. Більшість солей алюмініюрозчиняється у воді. Відкрити катіон Аl 3+ можна за допомогоюхлориду амонію NH 4 C1 в лужному середовищі. До досліджуваногорозчину додається 2н розчин NaOH до розчинення утвореного спочаткугідроксиду Аl(OH) 3 . Потім додається 0,2-0,3 г сухого NH 4 C1.Суміш збовтати, нагріти до кипіння. Спостерігати випадіння білогоосаду й виділення газу з різким запахом аміаку. До отвору пробіркипіднести червоний лакмусовий папірець, змочений водою.Аналітична реакція на Аl 3+ :pH>7NaAlO 2 + NH 4 Cl + Н 2 О → Аl(ОН) 3 ↓ + NaCI + NH 3 ↑.2 Реакція відкриття катіона амонію NH 4+Іони NH 4+в розчинах безбарвні. Всі солі розчинені. До 5-6 крапельрозчину солі амонію прилити 7-8 крапель 2н розчину NaOH.35

8 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 8 ПРИВАТНІ PEAKЦIЇ ЇОНЇВ8.1 Мета роботиОзнайомитися з методикою якісного хімічного аналізу окремихкатіонів та аніонів, які найчастіше зустрічаються на практиці.8.2 Теоретична частинаВідкриття складових частин досліджуваної речовини відбуваєтьсяза характерними властивостями сполук, утворених в результатіхімічній взаємодії цієї речовини з реактивом. Реакція, що відб у-вається між речовиною, що досліджується та реактивом, яка супроводжуєтьсязміною забарвлення, утворенням осаду або газу, має н а-зву аналітичної реакції. Та речовина, що приймає участь в аналітичнійреакції з досліджуваною речовиною, зветься реактивом або реагентом.Наприклад, реакція хлориду натрію з нітратом срібла зутворенням білого осаду AgCl є аналітичною реакцією на іони СІ , аречовина AgNO 3 є реактивом на цей іон.Аналітичні реакції проводять "сухим" або "мокрим" способом."Сухий" спосіб визначення елемента базується на зміні забарвленняполум’я при внесенні в нього сполуки даного елементу, або ж покольору перлів, утворених сплавленням досліджуваної речовини збурою.Реакції, що виконуються “мокрим" шляхом, відбуваються у воднихрозчинах, в яких досліджувана речовина знаходиться у виглядііонів.В якості аналітичної реакції використовують звичайно такі, щосупроводжуються яскравим зовнішнім ефектом. Наприклад, реакціяутворення синього осаду "турнбульової сині" для визначення іонуFe 2+ або реакція, що супроводжується виділенням газоподібногоаміаку при визначенні катіону NH + 4 , тощо.Аналітичні реакції виконуються лише у певних умовах: рН розчину,концентрація, температура. Наприклад, реакцію між хлоридомкальцію і реактивом карбонатом натрію треба проводити принейтральної реакції середовища (рН = 7):СаСІ 2 + Na 2 CO 3 = СаСО 3 ↓ + 2NaCl;Са 2+ + СО 2 = СаСО 3 , рН = 7,а реакцію утворення "турнбульової сині"тільки в кислому середовищі:ЗFе 2+ + 2[Fe(CN) 6 ] 3 = Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2 ↓; рН < 7.34При зануренні алюмінію у розчини концентрованих азотної абосірчаної кислот на його поверхні утворюється ще більш суцільназакисна плівка А1 2 O 3 .Кращим розчинником алюмінію є гарячий розчин їдких лугів:2A1 + 2NaOH + 6Н 2 О = 2Na[Al(OH) 4 ] + ЗН 2 ↑ .Це пояснюється амфотерним характером гідроксиду алюмінію:АІ(ОН) 3 + NaOH = Na[Al(OH) 4 ] ;АІ(ОН) 3 + ЗНС1 = АІСІ 3 + ЗН 2 О.Солі алюмінію (крім фосфатів, силікатів) добре розчиняються у воді. Врозчинах вони підлягають гідролізу:Al 3+ + Н 2 О АlОН 2+ + Н + , рН < 7;АlСІ 3 + Н 2 О AlOHCl 2 + НС1;Al 2 S 3 + 6Н 2 О = 2А1(ОН) 3 ↓ + 3H 2 S↑ ,рН 7.Видобувають алюміній електролізом розплаву Al 2 O 3 :ot4А1 2 O 3 4А1 3+ + 4А1O 3- 3 :на катоді : 4А1 3+ + І2е = 4А1 o ;на аноді : 4АlO 33-2А1 2 O 312e = 2Аl 2 О 3 + 3O 2 ↑ ;ел. струм4А1 + 3O 2 ↑.Сплави алюмінію використовуються в літакобудуванні, ракетобудуванні,в промисловому і цивільному будівництві. Чистий алюмінійзастосовується в електротехніці і радіотехніці, вибухових сум і-шах, як відновник для виробництва важкоплавких металів, для захистуметалів від корозії.6.3 Експериментальна частинаПрибори та реактиви: пальник, сірники, розчини HCl (2н), H 2 SO 4(2н), HNO 3 (2н), Na 2 B 4 O 7 (2н), Al 2 (SO 4 ) 3 ,NaOH (2н), лакмус, фенолфталеїн, конц.НС1 (ρ = 1,14), H 2 SO 4 (ρ = 1,84), HNO 3(ρ=1,4), Na 2 B 4 O 7 (кр.), гранули Al.27

6.3.1 Отримання борної кислотиВ пробірку внести кілька кристалів бури і додати 5-6 крапельдистильованої води, нагріти. В насичений розчин бури внести 2-3краплі концентрованої сірчаної кислоти. Охолодити пробірку у проточнійводі. Спостерігати утворення голчастих кристалів Записатирівняння реакції.6.3.2 Гідроліз тетраборату натріюВ пробірку з 5-6 краплями спиртового розчину фенолфталеїнудодати 3-4 краплі розчину Na 2 B 4 O 7 . Спостерігати зміну забарвлення.Що це означає, яке середовище утворилось внаслідок гідролізу?Скласти рівняння реакції.6.3.3 Взаємодія алюмінію з кислотамиа) В три пробірки внести по 5-6 крапель 2н розчинів кислот:соляної, сірчаної, азотної. В кожну пробірку опустити по шматочкуалюмінію. Який газ виділяється в кожному випадку? Де реакція йденайбільш активно? Скласти рівняння окислювально-відновних реакцій.б) В три пробірки внести по 5-8 крапель концентрованих кислот:соляної (ρ = 1,19), сірчаної (ρ = 1,84), азотної (ρ = 1,4). В кожнупробірку внести шматочок алюмінію. Нагріти на водяній бані. Щовиконує роль окислювача в кожній з цих кислот? Напишіть рівнянняреакцій.6.3.4 Розчинення алюмінію у водному розчині лугівВнести в пробірку шматок алюмінію і додати 5-6 крапель води.Нагріти пробірку й влити 5-8 крапель 2н розчину їдкого натру. Покажітьпостадійно механізм взаємодії алюмінію з розчином їдкогонатрію.6.3.5 Гідроліз солей алюмініюВ пробірку внести 5-6 крапель нейтрального розчину лакмусу ідодати 3-4 краплі 2н розчину сульфату алюмінію.6.4 Вправи і задачі1 При роботі гальванічного елементу Al|Al 2 (SO 4 ) 3 ||Cr 2 (SO 4 ) 3 |Crвага катоду збільшилась на 31,2 г. Визначити, на скільки зменш и-лась маса аноду.287.3.7 Одержання гідроксиду олова (ІV) та дослідження йогоамфотерностіДо розчину SnCl 4 , прилити розчин аміаку. Одержаний осад дослідитина дію соляної кислоти (2н) і на надлишок лугу (40 %). Пояснитиспостереження. Скласти рівняння. В якому реактиві гідроксидолова (ІV) розчиняється краще?7.3.8 Окислювальні властивості диоксиду свинцю (ІV)В пробірку внести кілька кристалів РbО 2 , прилити 2-3 крапліконцентрованої азотної кислоти. Суміш прокип’ятити під тягою.Далі додати 2-3 краплі розчину сполуки Мn (II). Знову довести докипіння. Дати можливість розчину відстоятись. Спостерігати червоно-фіолетовезабарвлення розчину завдяки утворенню іону МnО 4 .Скласти окислювально-відновне рівняння реакції.7.4 Вправи і задачі1 Після проходження 1 м 3 повітря через розчин Ва(ОН) 2 утворилось2,64 г BaCO 3 . Обчислити об’ємний процентний вміст СО 2 вповітрі.2 Чим пояснюється стійкість свинцю по відношенню до розведеноїта помірно концентрованої H 2 SO 4 , але нестійкість його по відношеннюдо концентрованих (більш 80 %) розчинів цієї ж кислоти?3 Завершити рівняння реакцій: PbО 2 + Mn(NO 3 ) 2 + HNO 3 →;Sn(NO 3 ) 2 + КОН→;Na 2 [Sn(OH) 6 ] + НС1→;Na 2 SiO 3 + Н 2 О→;Pb(NO 3 ) 2 + Н 2 О→;Na 2 PbO 2 + HNO 3 →; C + HNO 3 (конц.) →.4 З 54 г кристалічної соди Na 2 CO 3 10H 2 O треба приготувати 10%-нийрозчин Na 2 CO 3 . Скільки води буде потрібно взяти для цього?5 Чим пояснюється здатність молекули CO виступати в якості ліганда вкомплексних сполуках типа[Fe(СО) 5 ], [Cr(CO) 4 Cl 2 ]Cl, тощо?6 Чим пояснити характер зміни стійкості ступенів окислення в ряду:C → Si → Ge → Sn → Pb?33

7.3.2 Гідроліз карбонатів і силікатівВ три пробірки влити по 2 мл дистильованої води та 2-3 краплірозчину фенолфталеїну. Потім в першу пробірку внести кілька кристалівNa 2 CO 3 , в другу – NaHCO 3 , а в третю 5-6 крапель розчинуNa 2 SiO 3 . Поясніть, чому інтенсивність забарвлення в пробірках відрізняється.Скласти рівняння реакцій гідролізу цих солей.7.3.3 Взаємодія карбонатів та силікатів з розчинами кислотВ одну з чотирьох пробірок помістити СаСО 3 , в другу –NaHCO 3 , в третю – Na 2 CO 3 , в четверту біля 5 мл концентрованогорозчину Na 2 SiO 3 . В три перші пробірки влити по 5-6 крапель 1н розчинуНСІ, в четверту 3 мл 20 % розчину НСІ й перемішати скляноюпаличкою.Пояснити явище, яке спостерігається. Скласти рівняння відповіднихреакцій.7.3.4 Вогнетривкість тканини й целюлози, насичених силікатамиКлаптик тканини (або фільтрувального паперу) помістити у розчинрідкого скла. Утримувати його в розчині 10-15 хвилин, потімвисушити над полум’ям пальника і, утримуючи пінцетом, внести вполум’я для випробування на вогнетривкість. Для порівняння внестив полум’я такий же шматочок цього матеріалу без обробки рідкимсклом.7.3.5 Відношення олова і свинцю до кислотДослідити поведінку олова і свинцю в 2н розчинах HCl, H 2 SO 4 ,HNO 3 та в концентрованих HNO 3 й H 2 SO 4 (1:1) на холоду та при нагріванні.Для кожного досліду використати гранулу металу і по 1-2мл розчину кислоти. Зафіксуйте спостереження: при яких умовах і вякій кислоті найкраще розчиняється метал? Складіть рівняння всіхреакцій, що відбуваються.7.3.6 Взаємодія олова і свинцю з розчинами лугівПровести перевірку дії 40 % розчину їдкого натру на олово ісвинець в холодному стані та при нагріванні, використовуючи по 1-2 гранули металів. Скласти рівняння реакцій. Зробити висновок,чому ці метали здатні розчинятися в лугах?322 Закінчити рівняння реакцій:B + HNO 3 (конц.) →;Na 2 B 4 O 7 + H 2 SO 4 + Н 2 О→;А1 + HNO 3 →; Na 2 S + Al 2 (SO 4 ) 3 + Н 2 О →;1:1А1 + H 2 SO 4 →; Na 2 CO 3 +AlCl 3 +H 2 O →.1:13 Здійснити такі перетворення:а) А1 → Na[Al(OH)] 4 → АІ(ОН) 3 → АІСІ 3 → AlOHCl 2 ;б) B → H 3 BО 3 → Na 2 B 4 O 7 → Н 3 ВО 3 → H 2 B 4 O 7 → В 2 O 3 .7 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 7ВЛАСТИВОСТІ ЕЛЕМЕНТІВ ІVA ПІДГРУПИ7.1 Мета роботиДослідити деякі властивості простих речовин і сполук вуглецю,кремнію, олова, свинцю.7.2 Теоретична частинаДо головної підгрупи ІV групи відносяться типові елементи:вуглець, кремній, германій, олово, свинець.В цій підгрупі при зростанні порядкового номеру зростає атомнийрадіус, неметалеві властивості послаблюються, а металеві зростають.Тому вуглець і кремній неметали, германій, олово, свинецьметали.Фізичні константи елементів наведені в табл.7.1.Різниця в хімічній природі простих речовин яскраво виявляєтьсяв їх відношенні до азотної кислоти. При окисленні концентрованоюHNO 3 вуглець окислюється до СО 2 , германій до германієвоїкислоти, олово до β-олов’яної кислоти:ЗС + 4HNO 3 = ЗСО 2 + 4NO + 2Н 2 О;Ge + 4HNO 3 = H 2 GeO 3 + 4NO 2 + H 2 O;Sn + 4HNO 3 = H 2 SnO 3 + 4NO 2 + H 2 O.В розведеній HNO 3 олово поводиться як метал, окислюючись до Sn(II):3Sn + 8HNO 3 = 3Sn(NO 3 ) 2 + 2NO↑ + 4H 2 O.29

Символи елементiвЗаряд ядраВалентні електрониR ат , нмІ, кДж/мольρ, г/см 3Т пл , КЕНСтупінь окисленняЗнаходження уприроді, мас.%Таблиця 7.1 Фізичні константи елементів ІV A підгрупиКислотний характер оксидів та гідроксидів елементів виявляєтьсяпри взаємодії з лугами:SiO 2 + 2КОН = K 2 SiO 3 + Н 2 О;SnO 2 + 2КОН = K 2 SnO 3 + Н 2 O;H 2 SnO 3 + 2NaOH + H 2 O = Na 2 [Sn(OH) 6 ] .С(вуглець) 6 2s 2 2p 2 0,077 1087 3,51 3873 2,55Si(кремнiй) 14 3s 2 3p 2 0,117 786 2,33 1685 1,9Ge(германiй) 32 4s 2 4p 2 0,122 760 5,32 1230 2,04,+2,+44,+2,+44,+2,+43,210 -227,72210 -4Sn(олово) 50 5s 2 5p 2 0,158 707 7,2 505 1,8 +2,+4 810 -3Рb(свинець) 82 6s 2 6p 2 0,175 719 11,3 600 1,8 +2,+4 1,610 -3Для свинця азотна кислотанайкращий розчинник:Рb + 4HNO 3 = Pb(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2Н 2 О;конц.ЗРb + 8HNO 3 = 3Pb(NO 3 ) 2 + 2NO + 4Н 2 О.рoзб.Кремній розчиняється в суміші HNO 3 з HF. При нагріванні кремній,олово, свинець реагують з водним розчином лугів:Si + 2NaOH + Н 2 О = Na 2 SiO 3 + 2H 2 ↑;Sn + 2КОН + Н 2 О = K 2 [Sn(OH)] 4 + H 2 ↑;Pb + 2КОН + H 2 O = K 2 [Pb(OH) 4 ]+ H 2 ↑.Германій розчиняється в лугах тільки в присутності окисників:Ge + 2КОН + 2Н 2 О 2 = K 2 [Ge(OH) 6 ].Елементи IVA - підгрупи утворюють оксиди типу RO та RO 2 , водневісполуки типу RH 4 . Гідрати вищих оксидів вуглецю та кремнію мають кислотнівластивості, а інших елементів амфотерні. Оксиди CO та SiO неутворюють ні кислот, ні основ. Інші оксиди типу RO амфотерні з перевагоюосновних властивостей. Зверху вниз основність зростає. Міцність водневихсполук зменшується від вуглецю до свинцю.30Основні функції оксидів та гідроксидів Sn і Pb підтверджуютьсяреакціями з сильними кислотами:РbО 2 + 4НС1 = РЬСІ 4 + 2H 2 О; РbСІ 4 → PbС1 2 + Cl 2 ↑ ;H 2 SnO 3 + 4НС1 = SnCl 4 + ЗН 2 О.На прикладі оксиду свинцю (II) розглянемо амфотерність сполукMe (II):РbО + 2НCl = РbСІ 2 + Н 2 О;РbО + 2NaOH=Na 2 PbO 2 + Н 2 О.Солі слабких вугільної та кремнієвої кислот у водних розчинахпідлягають гідролізу:Na 2 CO 3 + Н 2 О NaHCO 3 + NaOH;СО 3 2- + Н 2 О НСО 3 + ОН , рН > 7.7.3 Експериментальна частинаПрибори та реактиви: термостійкі пробірки, пальник, сірники.Порошок деревного вугілля,РЬО, РЬО 2 , тканина,гранульовані Pb, Sn, кристал. Na 2 CO 3 , NaHCO 3 ;розчини H 2 SO 4 (Ін), NaOH (Ін), HNO 3 (1:1),HNO 3 (конц.), H 2 SO 4 (конц.), NaOH (40%), насиченийрозчин Na 2 SiO 3 , солі Мп (II), SnCl 4 ,NH 4 OH (2н).7.3.1 Відновні властивості вуглецюРівні частини порошків вуглецю та оксиду свинцю змішати йвмістити в термостійку пробірку. Пробірку закріпити горизонтально.Суміш прокалити. Коли з’являться краплі розплавленого свинцю,закінчити дослід. Пояснити спостереження. Скласти рівнянняреакції відновлення свинцю.31

ÐÐµÑÐ¾Ð´Ð¸ÑÐ½Ñ Ð²ÐºÐ°Ð·ÑÐ²ÐºÐ¸ Ð´Ð¾ Ð»Ð°Ð±Ð¾ÑÐ°ÑÐ¾ÑÐ½Ð¸Ñ ÑÐ¾Ð±ÑÑ Ð· Ð´Ð¸ÑÑÐ¸Ð¿Ð»ÑÐ½Ñ

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?

ÐÐµÑÐ¾Ð´Ð¸ÑÐ½Ñ Ð²ÐºÐ°Ð·ÑÐ²ÐºÐ¸ Ð´Ð¾ Ð»Ð°Ð±Ð¾ÑÐ°ÑÐ¾ÑÐ½Ð¸Ñ ÑÐ¾Ð±ÑÑ Ð· Ð´Ð¸ÑÑÐ¸Ð¿Ð»ÑÐ½Ñ