 |
Химические свойства соединения хрома и марганца.
|
|
|
|
Опыт 1.
Осторожно нагрейте несколько растёртых кристалликов дихромата аммония. Как только начнётся реакция, прекратите нагревание. Отметьте внешний эффект реакции и изменение цвета содержимого пробирки. Напишите уравнение реакции с учётом того, что кроме Cr2O3 получается вода и молекулярный азот. Укажите окислитель и восстановитель в этой реакции.
Опыт 2. Получение тригидроксида хрома и изучение его свойств.
В пробирку с раствором сульфата хрома (III) прилейте немного гидроксида натрия до появления осадка. Напишите уравнение реакции с точки зрения диссоциации растворов. Разделите осадок на две части, испытайте его растворимость в соляной кислоте и в избытке гидроксида натрия. Что произошло с осадком? Напишите уравнение соответствующих реакций. Координационное число Cr3+ равно 6. Назовите получившиеся в растворе соли.
Опыт 3. Гидролиз сульфата хрома (III).
В пробирку с нейтральным раствором лакмуса опустите несколько кристаллов соли – сульфата хрома (III) и полностью их растворите. Отметьте изменение окраски раствора лакмуса и напишите уравнение реакции гидролиза соли, объясняющее это изменение, учитывая, что гидролиз идёт только по первой ступени.
Опыт 4. Превращение хроматов в дихроматов и наоборот.
В пробирку возьмите 4 – 5 капель раствора хромата калия. Отметьте цвет раствора. Прибавьте немного серной кислоты. Каков цвет получкнного раствора дихромата калия K2Cr2O7? К полученному дихромату прибавьте щёлочи. Изменился ли цвет раствора? Напишите уравнение реакций перехода хромата в дихромат с т.зр. диссоциации. Чем объясняется взаимный переход этих солей? При каких значениях рН хроматы переходят в дихроматы и наоборот?
|
|
|
Опыт 5. Окислительные свойства дихроматов.
a) В пробирку возьмите немного дихромата калия. Прибавьте серной кислоты и опустите несколько кристалликов сульфита натрия. Как изменился цвет раствора? Напишите уравнение реакций с т.зр. окисления – восстановления.
b) К раствору дихромата калия (1 – 2 мл) прибавьте 2 – 3 капли конц. соляной кислоты (пл. 1,19 г/см). Пробирку закрепите наклонно в штативе и осторожно нагрейте маленьким пламенем на спиртовке до перехода оранжевой окраски раствора в зелёную. Какой газ Выделяется? Какое получено соединение хрома? Напишите уравнение происходящей реакции с точки зрения окисления – восстановления.
Перманганаты – сильные окислители, при чём в зависимости от рН среды: марганец меняет окислительное число
При рН >7 Мn+7→Mn+2
При рН ≈7 Мn+7→ Mn+4
При рН <7 Мn+7→ Mn+6
Опыт 6. Получение гидроксида марганца (II) и его свойства.
К 2 – 3 мл сульфата марганца (II) прилейте гидроксида натрия. Обратите внимание на цвет осадка в первый момент. Напишите уравнение реакции. Оставьте осадок стоять в штативе на несколько минут. Что с ним происходти? Напишите превращение дигидроксида марганца на воздухе в оксид гидроксид Mn(IV).
Опыт 7. Восстановительные свойства соединений марганца (II).
К раствору марганца (II) добавте ратвора щелочи и несколько капель пероксида водорода (10% - го). Осторожно нагрейте смесь до полного разложения избытка пероксида. Наблюдайте образование осадка H2MnO3. Напишите уравнение реакции с т.зр.ок – восстановления.
Опыт 8. Разложение перманганата калия.
Несколько кристалликов перманганата калия положите в пробирку и укрепите её горизонтально в штативе. Нагрейте осторожно перманганат калия на спиртовке. Проверьте, какой газ выделяется, поднося к отверстию пробирки тлеющую лучинку. Напишите уравнение реакции с точки зрения окисления ‑ восстановления. Укажите окислитель и восстановитель. К охлаждённому содержимому пробирки прилейте 2 мл воды. Зелёная окраска раствора указывает на присутствие иона, а осадок – на диоксид марганца.
|
|
|
Опыт 9. Окислительные свойства перманганата калия в кислой, нейтральной и щелочных средах или при различных значениях pH.
В три пробирки прилейте по несколько капель перманганата калия. В первую добавьте раствора серной кислоты, во вторую ‑ столько же воды, а в третью – раствора щелочи. Во все три пробирки добавьте сульфита натрия. Наблюдайте изменение цвета раствора в каждой пробирке. Напишите уравнения реакций с точки зрения окисления – восстановления, учитывая среду.
Опыт 10 Метод фотоколометрического определения марганца.
В основе метода определения марганца лежит окисление его до вида MnO4 периодатом или персульфатом.
Вычисление марганца персульфатом в присутствии ионов серебра даёт преимущество только при очень малых концентрациях марганца.
Ряд недостатков: меньшая устойчивость раствора, образование пузырьков кислорода на стенках кювет, появлениемути хлорида в пробе вследствие присутствия следов хлор-ионов.
Реактивы:
1. Серебро азотнокислое – 0,1 н раствор.
2. Серная кислота – 25% раствор.
3. Аммоний надсернокислый (персульфат) – 10% раствор (свежий).
4. Основной раствор марганца с содержанием 0,2 мг/мл. Навеску 0,2870 г марганцевокислого калия х.ч. растворяют в мерной колбе на 500 мл и доводят до метки водой.
Рабочий раствор «А» с содержанием марганца 0,02 мг/мл готовят разбавлением основного раствора в 10 раз.
Рабочий раствор «Б» с содержанием 0,002 мг/мл готовят разбавлением раствора «А» в 10 раз.
5. Натрий фосфорнокислый двухзамещённый – 10% раствор.
Построение калибровочного графика
Строят калибровочный график в интервале 0,01 – 0,1 мг/мл.
В ряд мерных колб на 100 мл отбирают микробюреткой 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0 мл рабочего раствора «Б», что соответствует содержанию марганца 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09 и 0,1 мг/л. добавляют 70 – 80 мл воды и реактивов в следующем порядке:
10 мл 25% раствора серной кислоты,
0,5 мл 0,1 н раствора персульфата аммония и
1мл 10% раствора двухзамещённого фосфорнокислого натрия.
После введения каждого реактива содержимое колб перемешивают, нагревают на кипящей водяной бане 20 –25 минут, охлаждают и добавляют до метки водой.
|
|
|
Проверяют оптическую плотность на фотоколориметре с зелёным светофильтром (λ = 536 нм) в 50 мм кюветах относительно воды со всеми реактивами, кроме перманганата калия.
Строят калибровочный график, откладывая по оси абсцисс содержание марганца в мг/л, а по оси ординат – оптическую плотность.
Ход анализа
Отбирают аликвоту предварительно подготовленной пробы в стакан из термоустойчивого стекла, разбавляют водой до 70 – 80 мл и добавляют реактивы в следующем порядке:
5 мл 25% раствора серной кислоты,
0,5 мл 0,1 н раствора азотнокислого серебра,
1 мл 10% раствора персульфата аммония и
1 мл 10% раствора двухзамещённого фосфорнокислого натрия.
После введения каждого реактива содержимое стакана перемешивают.
Пробу кипятят 1,5 – 2 минуты (но не больше), охлаждают, количественно переносят в мерную колбу на 100 мл и доводят до метки водой.
Измеряют оптическую плотность на фотоколориметре с зелёным светофильтром (λ = 536 нм) в 50 мм кюветах относительно воды со всеми реактивами.
Содержание марганца находят по калибровочному графику и формуле:
, где
С – содержание железа, найденное по калибровочному графику, мг/л;
100 – объём, до которого разбавлена исходная проба, мл;
Vпр – объём исходной пробы, мл.
VII. Рекомендации по планированию и проведению эксперимента.
При проведении лабораторных опытов необходимо учитывать амфотерные свойства гидроксидов.
Гидроксиды d – элементов с низкими валентными состояниями обладают основными свойствами, а с высокими – кислотными.
Гидроксиды со средними значениями валентностей (3-4) – амфотерными, например:
Мn(OH)2 Мn(OH)3 – основные гидроксиды
Мn(OH)4 – амфотерные гидроксиды
H2MnO4, HMnO4 – кислотные гидроксиды
VIII. Составление отчёта
1. Химические реакции с указанием цвета образовавшихся осадков. Составить краткие ионные уравнения. Окислительно-восстановительные реакции уравнивать ионно-электронным методом.
2. Выводы о свойствах d-элементов.
3. Ответить на контрольные вопросы.
IX. Список литературы
1. Ахметов Н.С. «Общая и неорганическая химия» М.В.Ш.,1998г.
2. Глинка Н.Л. «Общая химия»;Москва, «Интеграл – пресс»;2001г.
3. «Практикум по неорганической химии» под ред. проф. Воробьёва, М., «Химия», 1984г.
|
|
|
