___________________________
Дата_____________
Лабораторная работа № 8
“Химические свойства элементов III группы и их соединений. Бор. Алюминий.”.
I. Бор
Опыт 1. Получение ортоборной (борной) кислоты.
В пробирку внести 5 - 6 капель насыщенного раствора буры Na2B4O7•10H2O и подогреть на водяной бане. В этот раствор внести 2 - 3 капли концентрированной H2SO4. Отметить быстрое выпадение кристаллов борной кислоты.
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнение реакции получения борной кислоты из тетрабората натрия и серной кислоты.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
2. Солью какой кислоты является тетраборат натрия? Написать
формулу этой кислоты.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Формула |
Опыт 2. Кислотные свойства борной кислоты.
В трех пробирках с 5 - 8 каплями дистиллированной воды растворить при нагревании по нескольку кристалликов борной кислоты. В одну из пробирок прибавить 3 - 5 капель нейтрального раствора лакмуса. Отметить изменение его окраски.
В другую пробирку внести кусочек магния. Отметить выделение газа. Какого?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
В третью пробирку опустить на несколько секунд полоску универсальной индикаторной бумажки и сравнить ее окраску с окраской эталонной шкалы.
ЗАДАНИЕ:
1. Сделать вывод о рН борной кислоты в полученном растворе.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать уравнения реакций:
a) взаимодействия борной кислоты с магнием;
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
b) диссоциации борной кислоты;
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
c) значения рН в полученном растворе борной кислоты.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3. Сделать вывод сильным или слабым электролитом является
борная кислота.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Опыт 3. Характерные реакции борной кислоты.
а) Окрашивание пламени
Накалить в пламени горелки металлическую петельку, отметить цвет пламени. Опустить накаленную петельку в порошок борной кислоты и вновь внести в пламя (у края внешнего конуса). Какую окраску пламени дает борная кислота?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
б) Получение и горение борноэтилового эфира
В фарфоровом тигле или чашечке выпарить примерно 3 мл насыщенного раствора буры – Na2B4O7. Сухой остаток охладить, добавить после охлаждения 3 - 4 капли концентрированной серной кислоты и 5 - 6 капель этилового спирта. Смесь хорошо перемешайте стеклянной палочкой и подожгите. Наблюдайте окрашивание пламени в зеленый цвет за счет образования этилового эфира борной кислоты – B(OC2H5)2.
Концентрированная серная кислота связывает образующуюся воду и препятствует гидролизу эфира.
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнения реакций:
a) образование борной кислоты;
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
b) получение борноэтилового эфира взаимодействием этилового спирта и борной кислоты;
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
Опыт 4. Гидролиз тетрабората натрия.
В пробирку с 5 - 6 каплями нейтрального раствора лакмуса добавить 3 - 4 капли раствора Na2B4O7. Как изменилась окраска лакмуса?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнения реакции ступенчатого гидролиза тетрабората натрия, учитывая, что в результате первой ступени гидролиза образуется ортоборная кислота и метаборат натрия NaBO2 и по второй ступени - ортоборная кислота и едкий натр.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
Опыт 5. Получение малорастворимых боратов.
В три пробирки внести по 3 - 4 капли насыщенного раствора Na2B4O7 и добавить по нескольку капель растворов: в первую -нитрата серебра, во вторую - сульфата меди, в третью - сульфата алюминия. Отметить цвета выпавших осадков.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнения протекающих реакций, учитывая, что во
всех реакциях участвует вода и получается борная кислота,
выпадающие осадки представляют собой в первой пробирке
метаборат серебра, во второй - основную соль меди CuOHBO2 -
гидроксометаборат меди, в третьей пробирке - гидроксид
алюминия.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
2. Почему в двух последних случаях не получились средние соли -
борат меди и борат алюминия? Ответ объяснить, написав
уравнения соответствующих реакций.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
II. Алюминий.
Опыт 1. Взаимодействие алюминия с кислотами.
а) Взаимодействие алюминия с разбавленными кислотами
В три пробирки внести по 5 - 8 капель 2 н растворов кислот: хлороводородной, серной, азотной. В каждую пробирку опустить по маленькому кусочку алюминиевой стружки. Во всех ли случаях протекает реакция на холоду? Нагреть пробирки на водяной бане. Что наблюдается?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнения реакций.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
2. Какой газ выделяется при взаимодействии алюминия с разбавленной азотной кислотой?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3. Какой газ выделяется при взаимодействии алюминия с разбавленными серной и хлороводородной кислотами?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
б) Взаимодействие алюминия с концентрированными кислотами
Проделать опыт, аналогичный опыт 1,а, заменив разбавленные кислоты концентрированными: хлороводородной (плотность 1,19 г/см3), серной (плотность 1,84 г/см3), азотной (плотность 1,4 г/см3). Как протекают реакции на холоду? С какой кислотой алюминий не реагирует? Почему? Нагреть пробирки на водяной бане. Как влияет нагревание?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗАДАНИЕ:
1. Отметить наблюдаемые явления.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать уравнения реакций, учитывая, что при нагревании азотная кислота восстанавливается в основном до диоксида азота, а серная кислота до сернистого газа на холоду и частично до свободной серы при нагревании.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
3. Влияет ли изменение концентрации хлороводородной кислоты на характер ее взаимодействия с алюминием?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Опыт 2. Растворение алюминия в водном растворе щелочи.
Внести в пробирку алюминиевой стружки и добавить 3 - 4 капли воды. Нагреть пробирку на водяной бане. Наблюдается ли выделение водорода?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Добавить в пробирку 5 - 8 капель 2 н раствора едкого натра. Отметить интенсивное выделение водорода.
Отсутствие реакций алюминия с водой объясняется наличием на его поверхности плотной оксидной пленки, которая затрудняет доступ водородных ионов к поверхности металла. Добавленная щелочь растворяет оксидную пленку с образованием гидроксоалюмината и создает возможность непосредственного взаимодействия алюминия с водой.
ЗАДАНИЕ:
1. Записать схемы реакций:
a) Al2O3 + NaOH + H2O → Na3[Al(OH)6] + …
b) Al + H2O → Al(OH)3 + H2
c) Al(OH)3 + NaOH → Na3[Al(OH)6]
2. Подобрать коэффициенты к данным реакциям.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
Опыт 3. Взаимодействие алюминия с неметаллами.
а) Взаимодействие алюминия с йодом.
Опыт проводить в ВЫТЯЖНОМ ШКАФУ!
В тигелек или фарфоровую чашечку поместить по одному микрошпателю мелко растертого йода и порошка алюминия. Тщательно перемешать стеклянной палочкой. К смеси добавить 1 - 2 капли дистиллированной воды. Отметить появление паров йода.
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнение реакции.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
2. Отметить ее тепловой эффект. (Вода в данном случае является
катализатором).
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
б) Взаимодействие алюминия с серой – демонстрационный опыт
5-6 микрошпателей порошка алюминия и вдвое большее количество растертой в порошок серы тщательно перемешать на кусочке фильтровальной бумаги. Приготовленную смесь перенести на асбестированную сетку, помещенную на кольцо штатива. Пламенем спиртовки нагреть сетку снизу, в том месте, где находится смесь. Во время нагревания смесь перемешивать стеклянной палочкой. Наблюдающиеся небольшие вспышки объясняются экзотермичностью процесса соединения алюминия с серой. Когда реакция закончится, вспышки прекратятся.
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнение реакции получения сульфида алюминия.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
Опыт 4. Гидроксид алюминия, его получение и свойства.
В две пробирки внести по 2 - 3 капли раствора соли алюминия и по 2 - 3 капли 2 н раствора едкого натра до образования осадка гидроксида алюминия. В одну пробирку к полученному осадку прибавить 3 - 5 капель 2 н раствора хлороводородной кислоты, в другую столько же 2 н раствора едкого натра. Что происходит в обоих случаях?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗАДАНИЕ:
1. Сделать вывод о свойствах гидроксида алюминия.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать уравнения реакций:
a) Получение гидроксида алюминия и его взаимодействие с
хлороводородной кислотой и едким натром, учитывая, что в щелочной среде образуется комплексный анион [Al(OH)6]3-.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
b) Указать названия полученных соединений алюминия.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3. Написать схему равновесия диссоциации гидроксида алюминия.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
4. Как изменяется концентрация ионов Al3+ и [Al(OH)6]3- при
добавлении кислоты?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
5. Как изменяется концентрация ионов Al3+ и [Al(OH)6]3- при
добавлении щелочи?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Опыт 5. Гидролиз хлорида алюминия.
В пробирку внести 5 - 6 капель нейтрального раствора лакмуса и 1 - 3 капли раствора хлорида алюминия.
ЗАДАНИЕ:
1. Отметить, как изменилась окраска лакмуса и объяснить причину этого изменения.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать в молекулярном и ионном виде уравнение реакции
гидролиза, протекающего преимущественно по первой ступени.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
3. Почему гидролиз этой соли не протекает до конца?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4. Как можно уменьшить степень гидролиза этой соли?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------