___________________________
Дата_____________
Лабораторная работа № 9
“Химия р-элементов IV группы.
Углерод. Свинец. Кремний. Олово.”
I. Углерод
Опыт 1. Адсорбционные свойства угля
а) Адсорбция красящих веществ из раствора
В пробирку до половины ее объема налить светло-розовый раствор фуксина. Внести в раствор немного активного угля. Плотно закрыть пробирку пальцем и энергично встряхивать ее 2 - 3 мин. Дать раствору отстояться и отметить его обесцвечивание.
ЗАДАНИЕ:
1. Объяснить причину обесцвечивания раствора.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
б) Адсорбция ионов из раствора
В пробирку внести 2 - 3 капли 0,01 н раствора нитрата свинца. Добавить к нему 1 каплю 0,1 н раствора иодида калия. Наблюдать выпадение осадка свинца. (Пробирку с полученным осадком сохранить для сравнения). В другую пробирку до половины ее объема налить того же раствора нитрата свинца и внести небольшое количество (3 - 4 микрошпателя) порошка активного угля. Закрыв отверстие пробирки пальцем, энергично встряхивать ее 2 - 3 мин. Дать раствору отстояться и пипеткой отобрать 3 - 4 капли прозрачного раствора и перенести его в другую пробирку. Добавить туда же одну каплю 0,1 н раствора KJ.
ЗАДАНИЕ:
1. Сравнить количество осадка иодида свинца, полученного в
первом и во втором случае. Чем объяснить различие?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Составить уравнение реакции.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
Опыт 2. Получение оксида углерода (IV) и его растворение в воде
Приготовить пробирку с нейтральным раствором лакмуса (5 - 6 капель). В пробирку положить 3 - 4 маленьких кусочков мрамора или мела, внести в нее 5 капель воды и 10 капель концентрированной и хлороводородной кислоты. Быстро закрыть пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустить в пробирку с нейтральным раствором лакмуса и пропускать газ 2 - 3 мин. Отметить изменение окраски лакмуса.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗАДАНИЕ:
1. Описать проделанную работу.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать схему равновесия, существующего в водном растворе
оксида углерода (IV).
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
3. Как сместится это равновесие при добавлении в раствор щелочи и кислоты?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4. Указать причину смещения равновесия в каждом случае.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Опыт 3. Малорастворимые карбонаты некоторых металлов
а) Получение карбонатов щелочноземельных металлов и их растворение в уксусной кислоте.
В двух пробирках получить карбонаты кальция и бария взаимодействием растворов соответствующих солей с карбонатом натрия (по 3 - 4 капли). Дать растворам отстояться и, удалив пипеткой или кусочком фильтровальной бумаги часть жидкости, добавить к осадкам по одной капле уксусной кислоты. Что наблюдается?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗАДАНИЕ:
1. Отметить выпадение осадков, их цвет и растворение в уксусной
кислоте, сопровождающееся выделением газа.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать уравнения всех протекающих реакций.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
б) Образование гидроксокарбонатов некоторых металлов
К растворам солей магния и кобальта (по 3 - 4 капли) добавить столько же раствора карбоната натрия.
ЗАДАНИЕ:
1. Отметить выпадение осадков гидроксокарбонатов указанных
металлов, их цвет и выделение пузырьков газа.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать в молекулярном и ионном виде уравнение реакции, протекающей с участием воды.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
Опыт 4. Гидролиз карбоната и гидрокарбоната натрия
В две пробирки внести по 3 - 4 капли нейтрального раствора лакмуса. В одну из пробирок добавить 1 - 2 капли раствора карбоната натрия, в другую такое же количество раствора гидрокарбоната натрия, отметить различие в окраске лакмуса.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗАДАНИЕ:
1. Написать в молекулярном и ионном виде уравнения реакции
гидролиза первой и второй соли.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
2. В каком случае гидролиз протекает слабее и почему.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
II. Свинец
Опыт 1. Восстановление соединений свинца (II) из раствора
В пробирку поместить кусочек цинка и прибавить 5 - 6 капель раствора нитрата или ацетата свинца. Наблюдается выделение свинца в виде блестящих кристаллов.
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнение реакции в ионной форме.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
2. Какими металлами можно заменить в этом опыте цинк?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Опыт 2. Взаимодействие свинца с кислотами
а) Действие на свинец разбавленных кислот
В три пробирки поместить по маленькому кусочку свинца и
прилить по 5 - 8 капель 2 н растворов кислот: в первую - хлороводородной, во вторую - серной, в третью - азотной. Нагреть пробирки маленьким пламенем спиртовки. Во всех ли пробирках протекает реакция? По охлаждению растворов в каждую пробирку внести по 2 - 3 капли раствора иодида калия. В каком случае выпал осадок иодида свинца?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗАДАНИЕ:
1. На основании опыта сделать вывод, в какой из взятых кислот
свинец практически растворяется.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Объяснить причину различного отношения свинца к указанным
кислотам.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3. Написать уравнение реакции, учитывая, что при взаимодействии свинца с разбавленной азотной кислотой выделяется преимущественно NO.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
б) Действие на свинец концентрированных кислот
Осторожно вылить раствор кислот из всех пробирок, ополоснуть свинец водой и подействовать на него концентрированными кислотами: хлороводородной (плотность 1,19 г/см3), серной (плотность 1,84 г/см3) и азотной (плотность 1,4 г/см3), добавляя их раздельно в каждую пробирку по 3 - 5 капель, отметить, как протекают реакции на холоду. Нагреть пробирки на водяной бане или на маленьком пламени спиртовки (ОСТОРОЖНО!). Что наблюдается?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
По охлаждении растворов добавить к ним по 2 - 4 капли воды и по 2 - 3 капли иодида калия. Сделать вывод, в какой из кислот свинец наиболее растворим.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Отметить образование NO2 при взаимодействии свинца с концентрированной азотной кислотой и SO2 - при взаимодействии с концентрированной серной кислотой.
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнения соответствующих реакций, учитывая, что
свинец во всех случаях окисляется до Pb+2, давая с концентрированной серной кислотой Pb(HSO4)2.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
2. Какое соединение свинца получается при взаимодействии с азотной кислотой?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3. Влияет ли на характер реакции концентрация хлороводородной кислоты?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Опыт 3. Гидроксид свинца (II) и его свойства
В две пробирки поместить по 2 - 3 капли раствора соли свинца и добавить в каждую по несколько капель 2 н раствора едкого натра до выпадения осадка. Исследовать свойства полученного гидроксида свинца, добавив в одну пробирку несколько капель 2 н раствора азотной кислоты, в другую – 2 н раствора едкого натра. Размешать растворы стеклянной палочкой или осторожно встряхивать пробирки до растворения осадков в обоих случаях.
ЗАДАНИЕ:
1. На основании результатов опыта сделать вывод о свойствах
гидроксида свинца.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать уравнения реакций получения гидроксида свинца, его
диссоциации и растворения в кислоте и щелочи, учитывая образование в щелочной среде комплексного аниона Pb[(OH)6]4-- гексагидроксоплюмбата (II).
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
3. Почему в данном опыте следует пользоваться азотной кислотой, а не хлороводородной или серной?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Опыт 4. Получение некоторых малорастворимых солей свинца(II)
В четыре пробирки раздельно внести по 2 - 4 капли 2 н растворов серной и хлороводородной кислот, раствора иодида калия и сероводородной воды. В каждую пробирку добавить по 2 - 3 капли раствора соли свинца. Отметить образование осадков и их цвет.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Во все пробирки добавить по 2 - 3 капли воды и нагреть на водяной бане. Отметить растворение хлорида и иодида свинца при нагревании. Опустить пробирки с раствором в стакан с холодной водой и после охлаждения наблюдать снова образование осадков хлорида и иодида свинца. Растворяются ли при нагревании сульфат и сульфид свинца?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнения всех протекающих реакций.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
Опыт 5. Гидролиз солей свинца (II)
Опустить в пробирку 2 - 3 кристаллика нитрата свинца и добавить 4 - 5 капель воды. Размешать содержимое стеклянной палочкой до полного растворения кристаллов и опустить в раствор синюю лакмусовую бумажку. Что наблюдается? Какая среда в растворе нитрата свинца?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Нагреть слегка раствор и добавив к нему такой же объем раствора карбоната натрия, снова нагреть. Наблюдать выпадение осадка соли 2PbCO3•Pb(OH)2. В какой кислоте можно растворить полученную соль? Проверить свое заключение опытом.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗАДАНИЕ:
1. Объяснить все наблюдаемые явления.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать уравнение реакции гидролиза нитрата свинца по первой ступени.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
3. Как влияет добавление карбоната натрия на этот процесс?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4. Написать уравнение реакции совместного гидролиза нитрата
свинца и карбоната натрия.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
III. Кремний
Опыт 1. Получение геля и золя кремниевой кислоты
В две пробирки внести по 4 - 5 капель: в одну – силиката натрия, в другую - концентрированной хлороводородной кислоты (плотность 1,19 г/см3). Добавить в первую пробирку 6 - 7 капель 2 н раствора хлороводородной кислоты и во вторую – 1 - 2 капли насыщенного раствора силиката натрия. Закрыть пробирки пальцем и встряхнуть их. Наблюдать образование геля кремниевой кислоты в первой пробирке и золя - во второй. Полученный золь кремниевой кислоты нагреть на спиртовке до перехода в гель.
ЗАДАНИЕ:
1. Как называется процесс перехода золя в гель? Какое значение имеет нагревание?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Описать проделанную работу.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3. Написать уравнение реакции получения кремниевой кислоты H2SiO3 (данная формула является условной, действительный состав кремниевых кислот более сложный и может быть выражен общей формулой SiO2•xH2O).
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
Опыт 2. Получение малорастворимых солей кремниевой кислоты
В пробирки внести по 3 - 6 капель растворов солей: в первую – хлорида кальция, во вторую нитрата кобальта, в третью - нитрата свинца, в четвертую - сульфата меди. Добавить в каждую пробирку по 2 - 3 капли раствора силиката натрия.
ЗАДАНИЕ:
1. Отметить цвета осадков.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать уравнения соответствующих реакций.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
Опыт 3. Гидролиз силиката натрия
В две пробирки внести но 5 - 6 капель раствора силиката натрия, в одну из них добавить каплю фенолфталеина, отметить появление красной окраски. На избыток какого иона это указывает?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Во вторую пробирку добавить 4 - 5 капель раствора хлорида аммония.
ЗАДАНИЕ:
1. Отметить наблюдаемые явления и объяснить различие в степени
гидролиза силиката натрия в чистой воде и в присутствии хлорида аммония.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать молекулярные и ионные уравнения обоих случаев гидролиза.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
3. Присутствие какого иона увеличило степень гидролиза во втором случае?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4. Как уменьшить гидролиз силиката натрия?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
IV. Олово
Опыт 1. Гидроксид олова (II) и его свойства
В две пробирки внести по 2 - 4 капли раствора хлорида олова (II). В каждую пробирку добавить по 2 - 5 капель 2 н раствора едкого натра до образования осадка, не давая избытка. К полученному гидроксиду олова добавить: в первую пробирку 3 - 5 капель 2 н раствора хлороводородной кислоты, во вторую - столько же 2 н раствора едкого натра. Растворы размешать стеклянной палочкой или осторожно встряхивать пробирки в обоих случаях до растворения осадков.
ЗАДАНИЕ:
1. Отметить наблюдаемые явления и сделать вывод о свойствах гидроксида олова (II).
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать уравнения реакций: получение гидроксида и его взаимодействия с кислотой и щелочью, учитывая, что в щелочном растворе образуются комплексный анион [Sn(OH)4]2- - тетрагидроксостанната (II).
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
3. Какие ионы олова находятся преимущественно в растворе при
рН < 7? При рН > 7?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Опыт 2. Гидролиз хлорида олова (II)
Налить в пробирку 1 - 4 капли воды и опустить в нее 2 - 3 кристаллика - хлорида олова (II). Размешать содержимое стеклянной палочкой до полного растворения кристаллов. К полученному прозрачному раствору добавить еще 5 - 6 капель воды. Отметить образование осадка гидроксохлорида олова (II) - SnOHCl.
ЗАДАНИЕ:
1. Прибавлением какого реактива можно уменьшить гидролиз хлорида олова? Проверить свое заключение опытом. Что наблюдается?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать уравнения всех протекающих реакций.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
3. Объяснить влияние добавления воды и кислоты на степень гидролиза этой соли.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Опыт 3. Восстановительные свойства соединений олова (II)
а) Восстановление перманганата калия хлоридом олова
В пробирку с раствором перманганата калия (3 - 5 капель) добавить 1 - 2 капли 2 н раствора хлороводородной кислоты и 3 - 4 капли раствора соли олова. Что наблюдается?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнение реакции, протекающей с образованием хлорида марганца (II). В какую степень окисления переходит олово?
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
б) Восстановление дихромата калия
К раствору хлорида олова (II) добавить 1 - 3 капли хлороводородной кислоты. К подкисленному раствору по каплям прибавлять дихромат калия (2 - 3 капли). Наблюдать появление зеленой окраски вследствие восстановления иона Cr2O72- в ион Cr3+.
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнение протекающей реакции.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
в) Восстановление хлорида железа (III)
В две пробирки внести по 1-2 капли раствора хлорида железа (III) и гексацианоферрата (III) калия K3[Fe(CN)6] (реактив на ион Fe2+). В обе пробирки добавить воды. Отметить окраску полученных растворов. Одну пробирку сохранить для сравнения, в другую добавить 2 - 3 капли раствора хлорида олова (II) и наблюдать в ней появление синей окраски вследствие образования Fe3[Fe(CN)6]2.
ЗАДАНИЕ:
1. Объяснить, почему нет синей окраски в первой пробирке?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать уравнения протекающей окислительно-восстановительной реакции и реакции образования гексацианоферрата (III) железа (II).
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
Опыт 4. Гидроксид олова (IV) и его свойства
В две пробирки внести по 2 - 4 капли раствора хлорида олова (IV) и по 2 - 4 капли 2 н раствора едкого натра (до выпадения осадка). К полученному осадку добавить в одну пробирку несколько капель хлороводородной кислоты, в другую - несколько капель едкого натра (в обоих случаях - до растворения осадка).
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнения реакций получения гидроксида олова (IV)
и его взаимодействия с кислотой и щелочью, учитывая, что в
щелочной среде образуется комплексный ион гексагидроксостанната (IV) [Sn(OH)6]2-.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
2. Отметить свойства гидроксида олова (IV).
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3. Как изменяется концентрация ионов Sn4+ и [Sn(OH)6]2- при
добавлении щелочи и кислоты? Следует отметить, что в сильно
кислой среде при большом избытке кислоты образуется ион [SnCl6]2-.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------