ЭЛЕМЕНТЫIIA-ГРУППЫ
I. Простые вещества
Взаимодействие Mg, Ca с компонентами воздуха.
а) На крышку тигля положить предварительно очищенный маленький кусочек Са, нагреть крышку снизу и зажечь сверху пламенем горелки. Какие вещества образуются при сгорании кальция? После того, как металл сгорит, охладить продукт и растворить его в 2-3 мл дистиллированной воды. Провести качественные реакции с целью идентификации продуктов сгорания кальция.
б) С какими составляющими воздуха реагирует Mg? Зажать щипцами небольшую ленту магния и сжечь ее на воздухе над фарфоровой чашкой. К полученному веществу прилить несколько капель концентрированного раствора щелочи. Какой газ выделяется?
Проанализировать результаты опытов и сделать вывод об изменении термодинамической и кинетической активности простых веществ в подгруппе.
Взаимодействие Mg, Ca с водой
а) В кристаллизатор с водой бросить предварительно очищенный кусочек Ca. Добавить в кристаллизатор несколько капель фенолфталеина. Каково положение щелочноземельных металлов в ряду активностей, отличается ли оно от последовательности их расположения в ПСЭ?
б) Для проведения реакции Mg с водой поместить небольшой его кусочек в пробирку с 2 мл дистиллированной воды и нагреть до кипения. Почему магний реагирует с водой только при нагревании?
3. Взаимодействие Mg с кислотами. Испытать отношение магния к разбавленным и концентрированным растворам серной и азотной кислот, составить уравнения реакций.
II. Гидроксиды
1. Получение и свойства гидроксида бериллия. К растворам солей алюминия и бериллия в отдельных пробирках добавить разбавленный раствор аммиака до полного выпадения осадка. Полученный осадок разделить на три части, к одной части добавить 10%-ный раствор серной кислоты; к другой - 10%-ный раствор щелочи (щелочные растворы сохранить для опыта III.2.a!); третью часть осадка нагреть в пробирке в пламени спиртовки. Каковы кислотно-основные свойства гидроксида бериллия? Что происходит при долгом хранении осадка и при его нагревании?
2. Получение и свойства гидроксида магния. К раствору соли магния добавить разбавленный раствор щелочи. Полученный осадок разделить на три части, к одной части добавить 10%-ный раствор серной кислоты; к другой - 10%-ный раствор щелочи; к третьей – хлорид аммония. Объяснить наблюдения, написать уравнения реакций. Сравнить термическую устойчивость, кислотно-основные свойства и растворимость Be(OH)2 и Mg(OH)2, обосновать различия.
III. Соли
Растворимость
а) Основной карбонат бериллия. К раствору сульфата бериллия добавить по каплям насыщенный раствор карбоната аммония, наблюдать растворение выпавшего в первый момент осадка, написать уравнения реакций.
б) Как и почему меняется растворимость в ряду сульфатов элементов IIА-группы?
Гидролизуемость
а) прокипятить растворы солей бериллия [Be(H2O)4]SO4, и Na2[Be(OH)4]. В каком случае и почему выпал осадок? Растворяется ли он после охлаждения раствора? Написать уравнения реакций.
б) Как и почему меняется гидролизуемость солей в ряду Ве2+ –…– Ва2+? Подтвердить рассуждения измерением рН растворов соответствующих солей.
3. Термическая устойчивость. Как и почему меняется термическая устойчивость в ряду карбонатов, сульфатов, нитратов элементов IIА-группы?
4. Окраска пламени солями щелочноземельных металлов. В бесцветное пламя горелки внести чистую платиновую или нихромовую проволоку, убедиться, что пламя в этом случае не окрашивается. Опустить проволоку в растворы солей щелочных металлов. В какой цвет окрашивается пламя? Чем объясняется появление окраски пламени?
ЭЛЕМЕНТЫIA-ГРУППЫ
При работе со щелочными металлами необходимо избегать их контакта с кожей, следует вынимать их из керосина только пинцетом, резать и очищать скальпелем на сухой фильтровальной бумаге, использованную бумагу, прежде чем выбрасывать, необходимо помещать в кристаллизатор с водой, т.к. на ней может остаться непрореагировавший металл. Ни в коем случае не выбрасывать бумагу и обрезки металлов в ящики с мусором и раковины!
Работать с ртутью и ее солями следует на особом эмалированном подносе. Не допускать проливания металлической ртути. Не выливать и не выбрасывать остатки растворов и металлическую ртуть в раковины, а пользоваться для этого специальными банками для слива. После работы с ртутью и ее солями тщательно вымыть руки с мылом.
I. Простые вещества
1. Взаимодействие Li, Na, K с компонентами воздуха. На крышки тиглей положить по предварительно очищенному маленькому кусочку Li, Na, K нагреть крышки снизу, и когда металлы расплавятся, зажечь их сверху пламенем горелки. Какие вещества образуются при сгорании щелочных металлов? После того, как металлы сгорят, охладить продукты и растворить их в 2-3 мл дистиллированной воды в отдельных пробирках. К полученным растворам добавить подкисленный раствор иодида калия и 1-2 капли крахмала. Что наблюдается и о чем свидетельствуют проведенные с растворами опыты? Проанализировать результаты опытов и сделать вывод об изменении термодинамической и кинетической активности простых веществ подгруппы и в ряду Na – Mg – Al.
2. Взаимодействие Li, Na, K с водой. В кристаллизатор с водой поочередно бросить предварительно очищенные Li, Na, K. Добавить в кристаллизатор несколько капель фенолфталеина. Какой из металлов взаимодействует с водой наиболее бурно и почему? Чем объяснить, что это взаимодействие сопровождается появлением пламени? Каково положение щелочных металлов в ряду активностей металлов и почему оно отличается от последовательности их расположения в ПС?
3. Взаимодействие с кислотами. Почему реакции щелочных металлов с кислотами проводить не рекомендуется?
4. Амальгама натрия. В сухую фарфоровую ступку поместить небольшое количество металлической ртути. Тщательно с помощью фильтровальной бумаги, пинцета и скальпеля очистить небольшой кусочек натрия от керосина и продуктов окисления. Поместить натрий в ступку с ртутью и осторожно растереть пестиком. Часть амальгамы оставить на воздухе, другую часть поместить в стаканчик с водой и третью часть в стаканчик с раствором хлорида аммония. Объяснить происходящее, написать уравнения реакций.
II. Гидроксиды. Как и почему изменяется термическая устойчивость, кислотно-основные свойства и растворимость в рядах: а) LiOH – NaOH – KOH – RbOH – CsOH, б) NaOH – Mg(OH)2 – Al(OH)3.
III. Соли
Растворимость
Малорастворимые соли натрия и калия. К раствору соли натрия добавить несколько капель цинкуранилацетата, а к насыщенному раствору соли калия – раствор перхлората натрия. Наблюдать выпадение осадков. Написать уравнения реакций. Какие малорастворимые соли щелочных металлов еще известны?
Гидролизуемость. Как и почему меняется гидролизуемость солей в ряду Na+ – Mg2+ – Al3+? Подтвердить рассуждения измерением рН растворов соответствующих солей.
3. Термическая устойчивость. Как и почему меняется термическая устойчивость в ряду карбонатов, сульфатов, нитратов в ряду Na+ – Mg2+ – Al3+?
4. Окраска пламени солями лития, натрия, калия. В бесцветное пламя горелки внести чистую платиновую или нихромовую проволоку, убедиться, что пламя в этом случае не окрашивается. Опустить проволоку в раствор хлорида лития и внести в пламя. В какой цвет оно окрашивается? Провести аналогичные опыты с другими солями. Чем объясняется появление окраски пламени?
КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
1. Соединения с комплексным катионом. К растворам солей меди, никеля и цинка добавьте по каплям 10%‑ный раствор аммиака. Наблюдайте образование осадков. Полученные осадки растворите в избытке концентрированного раствора аммиака. Составьте уравнения реакций, учитывая, что растворение осадков происходит за счет комплексообразования, при этом в образующихся комплексных катионах координационные числа (кч) меди, никеля и цинка соответственно равны 6, 6 и 4, а в состав комплекса с медью входит четыре молекулы аммиака и две молекулы воды. Назовите полученные комплексные соединения. Почемы гидроксиды, содержащие комплексные ионы, являются сильными основаниями, а соответствующие им простые гидроксиды ‑ слабыми? Растворы сохраните для опыта 4.
Опишите строение полученных аммиачных комплексов рамках ТКП: 1) рассчитайте ЭСКП, сравните радиусы катионов Cu2+, Ni2+, Zn2+ и длины связей в полученных комплексах; 2) объясните наличие или отсутствие окраски; 3) различаются ли магнитные свойства полученных комплексов? Опишите полученные комплексы также в рамках МВС.
2. Соединения с комплексным анионом. К 1 мл раствора нитрата ртути (II) добавьте сначала по каплям, а затем избыток концентрированного раствора иодида калия. Наблюдайте растворение выпадающего в первый момент осадка. Составьте уравнения реакций, учитывая, что растворение осадка происходит за счет образования тетраэдрического комплекса ртути. Такой же опыт можно провести, заменив раствор соли ртути раствором соли висмута. Раствор сохраните для опыта 4.
Опишите строение полученного комплексного иона в рамках МВС и ТКП и дайте название.
Окраска комплексов.
3.1. Сравнение окраски безводных солей и кристаллогидратов. В отдельных тиглях нагрейте кристаллические вещества CoCl2·6H2O, CuSO4·5H2O, NiSO4·7H2O, наблюдайте изменение окраски за счет образования безводных солей. После охлаждения тиглей добавьте по каплям воду; как при этом изменилась окраска? Составьте уравнения реакций и объясните изменение окраски за счет изменения природы лигандов, окружающих данный комплексообразователь.
3.2 Сравнение окраски комплексов кобальта (+2). К водному раствору соли кобальта, содержащему аквакомплексы [Co(H2O)6]2+, в отдельных пробирках добавьте концентрированную соляную кислоту и кристаллический роданид аммония. Наблюдайте изменение окраски за счет комплексообразования. Составьте уравнения реакций с учетом того, что в полученных комплексных соединениях кч(Со) = 4. Объясните изменение окраски за счет изменения природы и симметрии поля лигандов, окружающих данный комплексообразователь.
Поведение комплексных ионов в растворе.
4.1. Разрушение комплексов за счет образования осадков. Растворы, полученные в результате опытов 1 и 2, разделите на две части и добавьте к ним раствор Na2S. Выпадают ли осадки? Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной форме и докажите наличие или отсутствие осадков расчетом констант равновесий проведенных реакций.
4.2. Разрушение комплексов за счет образования более устойчивых комплексных ионов. Получите тетрароданоферрат (III) аммония путем добавления раствора роданида аммония к раствору хлорида железа (напишите уравнение реакции). Какова окраска полученного раствора? Теперь добавьте к полученному раствору кристаллический фторид калия. Как и почему изменилась окраска раствора? Составьте уравнение реакции, рассчитайте константу равновесия.
5. Влияние комплексообразования на окислительно-восстановительные свойства веществ. Стандартный red‑ox‑потенциал для аквокомплексов железа существенно отличается от этой величины для цианидных комплексов: j0([Fe(H2O)6]3+/[Fe(H2O)6]2+) = 0,77 B, j0 ([Fe(CN)6]3‑/[Fe(CN)6]4‑) = 0,36 B. По значениям j0 определите, какие ионы – [Fe(H2O)6]2+ или [Fe(CN)6]4‑ – могут быть окислены йодной водой в стандартных условиях (j0(I2/2I‑) = 0,54 B); ответ подтвердите экспериментально. Составьте уравнение реакции.
6. Комплексы с полидентатными лигандами. В пробирке по обменной реакции получите гидроксид железа (III) и добавьте к осадку концентрированный раствор щавелевой (НООС‑СООН) кислоты. Составьте уравнение реакции, изобразите структурную формулу полученного комплексного соединения, учитывая, что гидрооксалат‑ион является бидентатным лигандом, дайте название комплексному соединению.
7. Гидратная изомерия комплексных соединений. Несколько фиолетовых кристаллов CrCl3·6H2O растворите в воде и нагрейте полученный фиолетовый раствор. Почему окраска раствора изменяется на зеленую? Составьте схему перехода и назовите все комплексные соединения.