Демонстрационные
опыты по химии
элементов

Заглавная

Аннотация

Содержание

Приложения

Литература

 

Глава 10. Химия элементов VIIIБ-группы

Опыт 10.1. Получение метагидроксида железа(III)

Реактивы. Разбавленные (5%-ные) водные растворы хлорида железа(III) FeCl3 и карбоната натрия Na2CO3.

Посуда и приборы. Магнитная мешалка, химический стакан емкостью 250–400 мл или колба той же емкости.

Описание опыта. В химический стакан или в колбу примерно на половину объема наливают раствор хлорида железа(III) и при перемешивании добавляют раствор карбоната натрия до выпадения красно-бурого осадка метагидроксида железа(III):

2FeCl3 + 3Na2CO3 + H2O = 2FeO(OH)↓ + 3CO2↑ + 6NaCl

суспензия метагидроксида железа(III)При этом протекает реакция необратимого совместного гидролиза аквакатионов железа(III) и карбонат-ионов.

Примечание. Проведение этой реакции на холоду может привести к образованию довольно устойчивой суспензии метагидроксида железа(III).

Опыт 10.2. Получение гидроксидов кобальта

Реактивы. Разбавленные (5–10%-ные) водные растворы хлорида кобальта(II) CoCl2, гидроксида натрия NaOH, пероксида водорода H2O2.

Посуда и приборы. Магнитная мешалка, химические стаканы емкостью 250–400 мл (2 шт.), стеклянная палочка.

Описание опыта. Стакан с раствором хлорида кобальта(II) ставят на магнитную мешалку и включают перемешивание. Затем постепенно, небольшими порциями, добавляют раствор гидроксида натрия до появления голубого осадка основной соли – гидроксида-хлорида кобальта(II):

CoCl2 + NaOH = CoCl(OH)↓ + NaCl

Затем добавляют раствор гидроксида натрия до изменения цвета осадка до розового, характерного для гидроксида кобальта(II):

CoCl(OH) + NaOH = Co(OH)2↓ + NaCl

Розовый осадок постепенно темнеет за счет окисления кислородом воздуха и образования метагидроксида кобальта(

4Co(OH)2 + O2 = 4CoO(OH)↓ + 2H2O

Более быстрого окисления можно добиться введением раствора пероксида водорода:

2Co(OH)2 + H2O2 = 2CoO(OH)↓ + 2H2O

Опыт 10.3. Получение и свойства гидроксида никеля

Реактивы. Разбавленные (5–10%-ные) водные растворы сульфата никеля NiSO4, гидроксида натрия NaOH; бромная вода Br2(р), концентрированная соляная кислота HCl, концентрированная серная кислота H2SO4, разбавленный (5%-ный) водный раствор иодида калия KI.

Посуда и приборы. Магнитная мешалка с электронагревателем, химические стаканы емкостью 250–400 мл (3 шт.), стеклянная палочка, фильтровальная бумага, капельница для раствора иодида калия, склянка для бромной воды, промывалка с дистиллированной водой.

Описание опыта. Стакан с раствором сульфата никеля ставят на магнитную мешалку и включают перемешивание. Затем добавляют раствор гидроксида натрия до появления яблочно-зеленого осадка гидроксида никеля:

NiSO4 + 2NaOH = Ni(OH)2↓ + Na2SO4

После прекращения перемешивания часть суспензии гидроксида никеля переносят во второй стакан. Добавляют при постоянном перемешивании бромную воду до образования черного малорастворимого метагидроксида никеля(III):

2Ni(OH)2 + Br2(р) + 2NaOH = 2NiO(OH)↓ + 2NaBr + 2H2O

Суспензии метагидроксида никеля(III) дают отстояться, а затем 2–3 раза промывают осадок водой методом декантации. Небольшую порцию осадка переносят в третий стакан и добавляют концентрированную соляную кислоту. При этом протекает реакция:

2NiO(OH) + 6HCl = Cl2↑ + 2NiCl2 + 4H2O

Выделение хлора доказывают, поднося полоску фильтровальной бумаги, пропитанной раствором иодида калия, к отверстию стакана. Она темнеет от выделившегося иода:

2KI + Cl2 = 2KCl + I2

К оставшейся порции метагидроксида никеля(III) добавляют концентрированную серную кислоту и наблюдают выделение газа, растворение осадка и изменение цвета раствора до зеленого:

4NiO(OH) + 4H2SO4 = 4NiSO4 + O2↑ + 6H2O

Опыт 10.4. Восстановительные свойства железа(II)

Реактивы. Разбавленные (10–15%-ный) водные растворы сульфата железа(II) FeSO4 и тиоцианата аммония NH4NCS, бромная вода Br2(р).

Посуда и приборы. Полилюкс, белый экран, стеклянная пластинка размером 25´25 см, чашки Петри (2 шт.), стеклянная палочка, склянка для бромной воды, капельница для раствора тиоцианата аммония.

Описание опыта. В две чашки Петри, помещенные на стеклянную пластинку, закрывающую кадровое стекло полилюкса, тонким слоем наливают раствор сульфата железа(II). В одну из чашек Петри добавляют 3–5 капель раствора тиоцианата аммония. Отмечают неизменность цвета раствора (катионы железа(II) не образуют с тиоцианат-ионами окрашенных комплексов). Во вторую чашку добавляют бромную воду. Наблюдают обесцвечивание бромной воды за счет протекания окислительно-восстановительной реакции:

6FeSO4 + 3Br2 = 2Fe2(SO4)3 + 2FeBr3

В ту же чашку добавляют несколько капель раствора тиоцианата аммония. Наблюдают ярко-красное окрашивание за счет образования тиоцианатного комплекса железа(III):

[Fe(H2O)6]3+ + n NCS– [Fe(H2O)6–n(NCS)n](n–3) – + n H2O

Эта реакция подтверждает образование катионов железа(III).

Опыт 10.5. Окислительные свойства солей железа(III)

Реактивы. Разбавленные (5%-ные) водные растворы хлорида железа(III) FeCl3 и иодида калия KI.

Посуда и приборы. Полилюкс, белый экран, стеклянная пластинка размером 25´25 см, чашки Петри (2 шт.), стеклянная палочка, капельница для раствора иодида калия.

Описание опыта. В две чашки Петри, помещенные на стеклянную пластинку, закрывающую кадровое стекло полилюкса, тонким слоем наливают раствор хлорида железа(III). В одну из чашек Петри добавляют 3–5 капель раствора иодида калия. Наблюдают изменение окраски раствора. Жидкость приобретает красно-бурый цвет за счет протекания следующих реакций:

2FeCl3 + 2KI = 2FeCl2 + 2KCl + I2

KI + I2 = K[I(I)2]

Опыт 10.6. Взаимодействие солей железа(III) с тиоцианат-ионами

Реактивы. Водные (5%-ные) раствор хлорида железа(III) FeCl3, тиоцианата аммония NH4NCS, фторида калия KF.

Посуда и приборы. Химический стакан объемом 100–150 мл, стеклянная палочка.

Описание опыта. В химический стакан наливают 20 мл раствора хлорида железа(III) и добавляют раствор тиоцианата аммония до появления кроваво-красной окраски раствора за счет образования тиоцианатных комплексов железа(III):

[Fe(H2O)6]3+ + n NCS– [Fe(H2O)6–n(NCS)n](n–3)– + n H2O

Затем к полученному раствору приливают раствор фторида калия. Наблюдают исчезновение красной окраски за счет образования более прочных бесцветных тетрафтороферрат(III)-ионов:

[Fe(H2O)6–n(NCS)n](n–3)– + 4F– [FeF4]– + n NCS– + (6–n) H2O

Примечание. Данный опыт можно продемонстрировать как “химический фокус”. Демонстратор вызывает добровольца для проведения “хирургической операции”. Для этого запястье “больного” дезинфицируют с помощью стеклянной палочки, предварительно опущенной в раствор тиоцианата аммония. Погружают нож в раствор хлорида железа(III) и проводят им по “обеззараженной” поверхности кожи. На руке сразу же образуется “кровавый” след. Затем “рану” обрабатывают ваткой, смоченной раствором фторида калия.

Опыт 10.7. Гексацианоферраты железа(II) и железа(III)

Реактивы. Разбавленные (5%-ные) водные растворы хлорида железа(III) FeCl3 и гексацианоферрата(II) калия K4[Fe(CN)6], водный (10%-ный) раствор гидроксида калия KOH.

Посуда и приборы. Полилюкс с экраном, стеклянная пластинка размером 25´25 см, чашка Петри, стеклянная палочка, капельницы для хлорида железа(III) и гидроксида калия.

Описание опыта. На стеклянную пластинку, защищающую кадровое окно полилюкса, ставят чашку Петри с раствором гексацианоферрата(II) калия и добавляют 1–2 капли раствора хлорида железа(III). Наблюдают появление темно-синего окрашивания за счет образования гексацианоферратного комплекса:

K4[Fe(CN)6] + FeCl3 = KFeIII,II[FeII,III(CN)6] + 3KCl

Известно, что в получающемся комплексном соединении существует равновесие между двумя формами комплекса:

KFeIII[FeII(CN)6] KFeII[FeIII(CN)6]

При добавлении к содержимому чашки Петри нескольких капель раствора гидроксида калия на экране наблюдается потемнение за счет выпадения осадка метагидроксида железа(III):

KFe[Fe(CN)6] + 3KOH = FeO(OH)↓ + K4[Fe(CN)6] + H2O

Опыт 10.8. Получение гексанитрокобальтата(III) калия

Реактивы. Разбавленные (5%-ные) водные растворы хлорида кобальта(II) CoCl2 и нитрита натрия NaNO2, разбавленная (5%-ная) уксусная кислота CH3COOH, концентрированный водный раствор хлорида калия KCl.

Посуда и приборы. Химический стакан объемом 250–400 мл, капельницы для растворов уксусной кислоты и хлорида калия, стеклянная палочка.

Описание опыта. В химический стакан с раствором нитрита натрия добавляют несколько капель уксусной кислоты, а затем небольшое количество раствора хлорида кобальта(II). Раствор приобретает желтую окраску, наблюдается выделение пузырьков газа:

CoCl2 + 7NaNO2 + 2CH3COOH = Na3[Co(NO2)6] + NO↑ + 2CH3COONa + H2O + 2NaCl

К полученному раствору добавляют несколько капель раствора хлорида калия. Наблюдают появление желтого мелкокристаллического осадка гексанитрокобальтата(III) калия:

Na3[Co(NO2)6] + 3KCl = K3[Co(NO2)6]↓ + 3NaCl

Опыт 10.9. Получение комплексных соединений кобальта(II)

Реактивы. Насыщенные водные растворы хлорида кобальта(II) CoCl2 и тиоцианата калия KNCS, дистиллированная вода.

Посуда и приборы. Магнитная мешалка, два химических стакана объемом 250–400 мл, белый экран.

Описание опыта. В стакан наливают около 50 мл насыщенного раствора хлорида кобальта(II) и 150 мл насыщенного раствора тиоцианата калия. Включают перемешивание и наблюдают возникновение синей окраски раствора за счет образования тетраэдрического анионного комплекса кобальта(II):

CoCl2 + 4KNCS = K2[Co(NCS)4] + 2KCl

Часть раствора переносят в другой стакан, в который постепенно, при перемешивании добавляют дистиллированную воду до появления розовой окраски, характерной для катионов гексааквакобальта(II):

K2[Co(NCS)4] + 6H2O = [Co(H2O)6](NCS)2 + 2KNCS

Реакция протекает достаточно легко, поскольку константа образования тиоцианатного комплекса кобальта(II) невелика (β4 = 1 . 103).

Опыт 10.10. Получение бис(диметилглиоксимато)никеля

Реактивы. Разбавленный (5%-ный) водный раствор хлорида никеля(II) NiCl2, 1%-ный раствор диметилглиоксима в водном растворе аммиака, водный раствор аммиака NH3.

Посуда и приборы. Химический стакан емкостью 250–400 мл, стеклянная палочка, белый экран.

Описание опыта. В химический стакан наливают 50–75 мл раствора хлорида никеля(II), добавляют 25 мл раствора аммиака и около 10 мл раствора диметилглиоксима. Выпадает алый осадок комплексного соединения – бис(диметилглиоксимато)никеля(II):

2(CH3CNOH)2 + NiCl2 + 2NH3 . H2O =

= [Ni(CH3CNOHCH3CNO)2]↓ + 2NH4Cl + 2H2O

_________________________

Отвечать на вопросы >>>

Приложения >>>

Содержание >>>

Заглавная страница >>>