_________________________
Дата_____________
Лабораторная работа № 10
“Химические свойства элементов V группы и их соединений. Азот. Фосфор. Сурьма. Висмут.”.
I. Азот.
Опыт 1. Гидролиз солей аммония.
В три пробирки налить по 5 - 6 капель нейтрального раствора лакмуса. В каждую из пробирок раздельно добавить по 2 - 3 микрошпателя кристаллов хлорида, нитрата и ацетата аммония. Каждый раствор перемешать чистой стеклянной палочкой. Отметить изменение окраски лакмуса в каждом случае.
ЗАДАНИЕ:
1. Написать в молекулярном и ионном виде соответствующие уравнения реакций гидролиза.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
Опыт 2. Качественная реакция на NH4+ - ион.
В пробирку внести 2 - 3 капли раствора соли аммония и добавить столько же 2 н раствора едкого натра (или калия). Слегка нагреть пробирку и над ее отверстием подержать влажную красную лакмусовую бумажку. По запаху и по изменению цвета лакмусовой бумажки убедится в выделении аммиака и образовании ОН- - иона.
ЗАДАНИЕ:
1. Написать в молекулярной и ионной форме уравнение реакции.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
2. Можно ли этой реакцией обнаружить NH4+- ион в присутствии солей KCl, NaNO3? Ответ мотивировать.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Опыт 3. Восстановительные и окислительные свойства нитритов.
В три пробирки внести по 3 - 4 капли: в первую - иодида калия, во вторую - перманганата калия, в третью - дихромата калия. Во все пробирки добавить по 2 - 4 капли 2 н раствора серной кислоты и 4 - 5 капель раствора нитрита калия.
Любой из указанных выше опытов можно использовать в качестве реакции открытия иона NO2- в присутствии иона NO3- (в отсутствии других восстановителей и окислителей).
ЗАДАНИЕ:
1. Отметить изменение окраски растворов в каждом случае.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать уравнения протекающих реакций, учитывая, что в первой пробирке нитрит калия восстанавливается до NO, во второй – KMnO4 переходит в сульфат марганца (II), в третьей – K2Cr2O7 - в сульфат хрома (III).
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
3. В какое соединение переходит при этом нитрит калия?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4. Указать, в каком случае он является окислителем, в каком восстановителем?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
5. Почему нитриты могут проявлять те и другие свойства?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Опыт 4. Окислительные свойства азотной кислоты.
Внести в пробирку 3 - 4 капли концентрированной азотной кислоты (плотностью 1,4 г/см3) и маленький кусочек меди. В другую пробирку внести 2 капли раствора азотной кислоты (платностью 1,12 г/см3) и 2 капли воды. Полученный раствор размешать стеклянной палочкой, после чего внести в него также кусочек медной стружки. Пробирку с разбавленной азотной кислотой слегка подогреть. Обе пробирки держать на белом фоне. Отметить различие течения реакций в обоих случаях.
ЗАДАНИЕ:
1. Какой газ выделяется в первой пробирке, какой - во второй?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать уравнения соответствующих реакций.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
3. Чем объяснить легкое пожелтение выделяющегося газа во второй пробирке в начале реакции?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Опыт 5. Контрольный.
Получить у преподавателя сухую соль и растворить ее в небольшом количестве воды, хорошо перемешав стеклянной палочкой. Полученный раствор разлит в три чистые пробирки и известными вам характерными реакциями открытия установить присутствие или отсутствие ионов: NH4+ - в первой пробирки, NO2- - во второй, NO3- - в третьей. Записать уравнения реакций и наблюдаемые явления, на основании которых в каждом случае делается вывод о наличии или отсутствии того или иного иона. По окончании анализа определить какая соль была дана: соль аммония, нитрит, или нитрат?
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
Вывод:------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
II. Фосфор.
Опыт 1. Ортофосфаты некоторых металлов.
а) Получение гидрофосфата кальция
Внести в пробирку по 4 - 5 капель растворов хлорида кальция и гидрофосфата натрия Na2HPO4. Отметить цвет выпавшего осадка.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнение реакции в молекулярной и ионной форме.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
б) Осаждение фосфата железа и алюминия в присутствии ацетата натрия
В две пробирки внести по 3 - 4 капли растворов солей: в первую - хлорида железа (III), во вторую - хлорида или сульфата алюминия. Добавить в каждую из пробирок по 2 - 3 капли растворов ацетата натрия и гидрофосфата натрия Na2HPO4. Отметить цвета выпавших осадков.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
В данном случае в растворах солей алюминия и железа (III) буферированных ацетатом натрия, получаются средние фосфаты этих металлов, нерастворимые в уксусной кислоте:
Me3+ + HPO42- + CH3COO- ↔ MePO4↓ + CH3COOH
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнения реакций в молекулярной и ионной форме.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
Опыт 2. Гидролиз некоторых соединений фосфора - гидролиз ортофосфатов натрия.
В три пробирки внести по 5 - 6 капель раствора нейтрального лакмуса. Одну пробирку оставить как контрольную, во вторую добавить 3 - 4 кристалла фосфата натрия, в третью - столько же дигидрофосфата натрия. Содержимое второй и третьей пробирок тщательно размешать чистыми стеклянными палочками до полного растворения солей. Отметить изменение окраски лакмуса по сравнению с окраской в контрольной пробирке.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Кислотность раствора Na2HPO4 обусловлена тем, что из двух реакций:
1. H2PO4- ↔ H+ + HPO42-
2. H2PO4- + H2O → H3PO4 + OH-
первая – диссоциация H2PO4- - иона - протекает более интенсивно, чем гидролиз этого иона, так как сопровождается образованием более слабого электролита HPO42- по сравнению с H3PO4 (Kдис.HPO42- = 4,5•10-12; 
).
ЗАДАНИЕ:
1. На увеличение концентрации каких ионов указывает изменение окраски лакмуса при растворении фосфата натрия и дигидрофосфата натрия?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать уравнение первой ступени гидролиза фосфата натрия в молекулярной и ионной форме.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
III. Сурьма и Висмут.
Опыт 1. Гидроксиды сурьмы (III) и висмута (III) и их свойства.
В две пробирки внести по 3 - 4 капли раствора соли сурьмы (III), в две другие - столько же раствора соли висмута. Во все четыре пробирки прибавить по 3 - 5 капель 2 н раствора щелочи до выпадения осадков. В одну из пробирок с осадком гидроксида сурьмы добавить несколько капель 2 н раствора хлороводородной кислоты, в другую щелочи. Наблюдать растворение осадков в обоих случаях. Проделать аналогичные опыты с гидроксидом висмута, заменив хлороводородную кислоту азотной. В обоих ли случаях растворился осадок Вi(OH)3?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗАДАНИЕ:
1. Отметить наблюдаемые явления во всех случаях и сделать вывод о свойствах гидроксидов сурьмы и висмута.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Написать в молекулярном и ионном виде уравнения реакций получения указанных гидроксидов и их взаимодействия с кислотой и щелочью, учитывая, что в избытке щелочи гидроксид сурьмы образует комплексный анион [Sb(OH)6]3- - гексагидроксостибат (III).
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
3. В какой среде наиболее устойчив [Sb(OH)6]3-?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4. В какой среде устойчив катион Sb3+?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Опыт 2. Гидролиз солей сурьмы (III) и висмута (III).
В две пробирки раздельно внести по 3 - 5 капель 0,5 н растворов солей сурьмы и висмута. К каждому из растворов добавить по 5 - 10 капель воды. Размешать растворы стеклянной палочкой, наблюдать их помутнение и дальнейшее выпадение осадков основных солей. (Чтобы осадок выпал быстрее, следует потереть концом палочки о стенку пробирки, что ускоряет процесс кристаллизации).
ЗАДАНИЕ:
1. Написать в молекулярном и ионном виде уравнения реакций гидролиза хлоридов сурьмы и висмута, протекающих с образованием основных солей Sb(OH)2Cl и Bi(OH)2Cl, которые отщепляя воду, переходят в хлорид оксосурьмы SbOCl и хлорид оксовисмута BiOCl.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
2. Которая из солей гидролизована сильнее? Ответ мотивировать.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Опыт 3. Сульфиды сурьмы (III) и висмута (III) и их свойства.
а) Получение сульфида и тиосоли сурьмы (III)
В пробирку с раствором соли сурьмы (1 - 2 капли) добавить 5 - 8 капель сероводородной воды. Отметить цвет образовавшегося осадка сульфида сурьмы. (Эта реакция может служить качественной реакцией обнаружения иона Sb3+ в отсутствии ионов висмута и других металлов, дающих труднорастворимые сульфиды в кислой среде). Дать осадку отстоятся и, удалив пипеткой или кусочком фильтровальной бумаги избыток жидкости, добавить к нему 4 - 5 капель сульфида аммония или натрия. Перемешать содержимое пробирки стеклянной палочкой и наблюдать растворение осадка, протекающее с образованием соли тиосурьмянистой кислоты (NH4)3SbS3. К полученному раствору прибавить 5 - 6 капель 2 н раствора хлороводородной кислоты, слегка нагреть смесь и отметить снова выпадение осадка сульфида сурьмы (III). Что происходит с тиосолью в кислой среде?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗАДАНИЕ:
1. Написать в ионной и молекулярной форме уравнения реакций получения:
a) сульфида сурьмы (III);
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
b) соли тиоcурьмянистой кислоты;
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
c) разрушение соли тиосурьмянистой кислоты в кислой среде.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
б) Сульфид висмута и его свойства
В две пробирки внести по 1 - 2 капли раствора соли висмута и в каждую добавить по 4 - 5 капель сероводородной воды. Отметить цвет осадка.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
В одну из пробирок с полученным сульфидом висмута добавить 3 - 4 капли сульфида аммония. Результат опыта сравнить с результатом соответствующего опыта с сульфидом сурьмы.
В другую пробирку с сульфидом висмута добавить 2 - 3 капли концентрированной азотной кислоты. Наблюдать растворение осадка. Если осадок растворяется медленно, пробирку слегка подогреть.
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнение реакции получения сульфида висмута.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
2. Отметить различие в свойствах сульфида сурьмы и сульфида висмута по отношению к избытку сульфида аммония. Чем объяснить это различие?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3. Написать уравнение реакции растворения сульфида висмута в азотной кислоте, учитывая, что при этом образуется сульфат висмута (III), а азотная кислота восстанавливается до оксида азота.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
Опыт 4. Восстановительные свойства соединений сурьмы (III) и висмута (III).
а) Действие перманганата калия на хлорид сурьмы (III) и нитрат висмута (III)
В две пробирки поместить по 2 - 3 капли перманганата калия и 2 н раствора хлороводородной кислоты. В одну из пробирок добавить 3 - 5 капель раствора соли сурьмы, в другую - столько же раствора соли висмута. Отметить обесцвечивание раствора в первой пробирке. Протекает ли аналогичная реакция во втором случае?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнение реакции восстановления перманганата калия до хлорида марганца (II) и окисление Sb3+ до Sb5+.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
2. Отметить различную восстановительную способность ионов
Sb3+ и Bi3+.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Опыт 5. Восстановление соли висмута (III).
В пробирку внести одну каплю раствора хлорида олова (II) и 5 - 6 капель 2 н раствора едкого натра до полного растворения выпавшего вначале осадка гидроксида олова (II). К полученному раствору добавить одну каплю раствора соли висмута (III). Отметить выпадение черного осадка металлического висмута.
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнение реакции, учитывая, что олово (IV) в щелочной среде образует комплексный анион [Sn(OH)6]2-, дающий соль Na2[Sn(OH)6] - гексогидроксостаннат (IV) натрия. Указать окислитель и восстановитель.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
Опыт 6. Контрольный.
Получить у преподавателя раствор или сухую соль. В последнем случае соль растворить в воде в пробирке, размешав стеклянной палочкой. Раствор разлить в две пробирки и известными реакциями определить, какая соль была дана – Bi3+ или Sb3+.
ЗАДАНИЕ:
1. Написать уравнение реакции и описать наблюдаемые явления, на основании которых делается вывод.
| Уравнения реакций: | Наблюдения: |
Вывод:------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------