36803

ЧАСТНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНОВ V АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ

Лабораторная работа

Химия и фармакология

Тема: ЧАСТНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНОВ V АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ. Умения: Отработать практические навыки и углубить теоретические знания по частным реакциям катионов пятой группы. Нитраты хлориды сульфаты и ацетаты катионов пятой группы хорошо растворимы в воде. Соли других катионов этой же группы также подвергаются гидролизу и имеют кислую реакцию среды.

Русский

2013-09-23

78 KB

16 чел.

Лабораторная работа № 6.

     Тема:         «ЧАСТНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНОВ

                      V АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ».

 

     

Содержание типовой

задачи деятельности:

Разрабатывать  и обосновывать новые методы по внедрению новых технологий.

Умения:

Отработать практические навыки и углубить теоретические знания по частным реакциям катионов пятой группы.

         

Организация и оснащения рабочего места: 

Штатив с пробирками, пробиркодержатели, спиртовки, спички, хими -                                   ческая посуда.

 Реактивы: 

(NH4)2S, FeCL3, MnSO4, NaBiO3 (кристалл.), NaOH, H2O , NH4OH, Na2S, HCl, MgCL2,  HNO3, NH4Cl (крист), NH4CNS,  K4[Fe (CN)6], K3 [Fe (CN)6 ],

CH3COOH.

Правила техники безопасности:

В химической лаборатории необходимо соблюдать осторожность, поддерживать порядок и чистоту на рабочем месте. Выполнять следует только те опыты, которые предусмотрены заданием. Избыток реактивов нельзя  высыпать или выливать из пробирки в общую реактивную склянку.

Межпредметная связь: 

Неорганическая химия, технологический контроль в общественном питании, основы экологии.

Теоретические основы:

К пятой аналитической группе катионов относятся ионы Fe2+ , Fe+3 , Mg+2 , Mn+2 . Ионы Fe+2 , Fe+3 , и Mn+2  являются катионами d – элементов, ион Mg+2 – катион s – элемента. Ионы Mn+2 , Mg+2 – бесцветные, ионы Fe+2 – бледно-зеленые, а ионы Fe+3 – желтые.

Нитраты, хлориды, сульфаты и ацетаты катионов пятой группы хорошо растворимы в воде. Соли других катионов этой же группы также подвергаются гидролизу и имеют кислую реакцию среды. Карбонаты катионов Fe+2 , Fe+3 , Mn+2 и Mg+2 не растворяются в воде. Из–за гидролиза они переходят в гидроксиды, если растворимость гидроксидов меньше растворимости карбонатов. Фосфаты катионов пятой группы менее растворимы в воде, чем их гидрофосфаты. Среди катионов пятой группы ионы железа и марганца имеют переменную степень окисления, а ионы магния – постоянную. Для ионов железа и марганца характерны окислительно-восстановительные реакции. Наибольшую окислительную способность соединения марганца проявляют в кислой среде. Катионы Fe+2 , Fe+3 и Mn+2 легко образуют комплексные соединения.

Групповым реагентом на катионы пятой аналитической группы является гидроксид натрия. При действии гидроксида натрия все катионы пятой группы образуют нерастворимые в воде гидроксиды. Гидроксиды катионов пятой группы не растворяются в избытке щелочи и в растворе аммиака в отличие от гидроксидов катионов четвертой и шестой групп.

На воздухе эти гидроксиды окисляются кислородом и осадки становятся бурыми:

4Fe (OH) 2 + O2 + H2O = 4Fe (OH) 3

2Mn (OH) 2 + O2 + H2O      2Mn (OH) 4     MnO (OH)

При взаимодействии едких щелочей с солями Fe3+  выпадает бурый студенистый осадок Fe(OH)3 , а с солями магния – белый аморфный осадок Mg(OH)2.

FeCl3 +3KOH = Fe (OH)3   +3KCl

MgCl2 +2KOH = Mg (OH)2   +2KCl

Осадок гидроксида магния Mg(OH)  хорошо растворяется в кислотах и растворах аммонийных солей:

Mg (OH)2 +2H+ = Mg  +2H2O

Mg (OH)2 +2NH4+  = Mg  +2NH4OH

Многие свежеосажденные гидроксиды и сульфиды катионов пятой группы часто получаются в коллоидном состоянии.

Ход работы:

Задание №1.

Действие группового реактива на катионы пятой группы.

  1.  Взять 4 пробирки с растворами солей катионов пятой группы (Fe2+, Fe+3, Mg+2, Mn+2).
  2.  В каждую пробирку добавить 1 мл. группового реактива NaOH.

3. Ваши наблюдения _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

  1.  Записать уравнения реакций в молекулярном и ионном видах.

FeCL2   +   NaOH =

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

FeCL3   + NaOH =

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

MnCL2 + NaOH =

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

MgCL2 +   NaOH =

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание №2.

Частные реакции на катионы пятой группы.

  1.  Реакции катиона  Fe+2

а) Гексацианоферрат (III) калия K3 [Fe(CN)6] окисляется Fe2+  в  Fe3+:

Fe2+ + [Fe(CN)6 ]3_     Fe3+  + [Fe(CN)6 ]4-  .

Образовавшиеся ионы Fe  образуют с анионами гексацианоферрат (II) новый комплексный анион:

Fe3+  + K+  + [Fe(CN)6 ]4-    KFe3+  [Fe2+ (CN)6 ] .

Соединения KFe3+ [Fe2+ (CN)6 ] носит название турнбулевой сини из – за темно – синего цвета.

Реакция проводится в кислой среде для подавления гидролиза солей железа. Осадок разлагается щелочам. Реакция является самой чувствительной на ионы Fe2+ и фармакопейной.

  1.  Налить в пробирку соль Fe+2 и добавить
  2.  Ваши наблюдения:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

  1.  Напишите формулу осадка _________________________________________

Реакция с сульфидом аммония.

б) Сульфид аммония (NH4)2 S или сульфид натрия образуют с солями железа (II) черный осадок сульфида железа (II):

Fe2++ S2-   = FeS   

Осадок растворим в разведенных минеральных кислотах.

  1.  Налить в пробирку 1-2 мл соли Fe2+ и добавить 1-2 мл сульфида аммония.
  2.  Ваши наблюдения:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

  1.  Записать уравнение реакции в молекулярном и ионном видах:

Fe SO4 + (NH4)2S =

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 в) Действие окислителей.

Ионы железа Fe2+ – довольно сильные восстановители и способны окисляться под действием ряда окислителей, таких, как пероксид водорода, дихромат калия, перманганат калия в кислой среде. Например, взаимодействия сульфата железа (II) с перманганатом калия заканчивается обесцвечиванием раствора перманганата вследствие образования бесцветных ионов марганца Mn2+:

Расставьте коэффициенты в уравнениях окислительно-восстановительных реакциях, составив электронный баланс:

FeSO4 +KМnO4 +H2SO4 = MnSO4 + K2SO4 +Fe 2(SO4)3 +H2O

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

В щелочной среде окисление ионов железа (II) в растворе может быть осуществлено с помощью пероксида водорода:

2FeSO4 + H2O2 +4KOH = 2K2SO4 + 2Fe (OH)  

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 II.        Реакции катиона Fe+3.

а)   Реакция с кислотами  HCl

Катионы Fe+3 с сильными щелочами образуют осадок красно – бурого                                цвета.

  1.  Возьмите пробирку с Fe(OH)3 (см. задание 1), налейте кислоту.

Ваши наблюдения:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

    3. Закончите уравнение. Запишите в молекулярном и ионном видах.

Fe (OH)3 + HCl =  

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

б)   Реакция с роданидом аммония NH4SCN.

Катион Fe3+ с роданидом аммония образует роданид железа Fe(SCN)3, который окрашивает раствор в кроваво – красный цвет.

    

  1.  К 1 – 2 мл. FeCl3 прилить NH4SCN. Наблюдать изменение цвета.
  2.  Ваши наблюдения:

_____________________________________________________________________

  1.  Закончите уравнение в молекулярном и ионном видах:

FeCl3 + NH4SCN =

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

в)    Реакция с гексацианоферратом (II) калия K4 [Fe(CN)6 ].

Катион Fe3+ с гексацианоферратом калия образует осадок темно – синего цвета “берлинскую лазурь”.

    

1. К раствору FeCl3 прилить K4 [Fe(CN)6 ].

2. Ваши наблюдения:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Напишите уравнения в ионной форме:

4FeCl3 +3K4 [Fe(CN)6 ] = Fe  [Fe(CN6) ]     +12KCl

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

  1.  Реакции катиона Mn2+

а)     Окисление Mn2+ до Mn7+.

Реакция используется для открытия катионов Mn .

    

  1.  К 1 – 2 мл раствора соли марганца (II) прилить 2 мл HNO3 и бросить кристаллы NaBiO3.
  2.  Ваши наблюдения:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Составить электронный баланс и расставить коэффициенты:

MnSO4 + NaBiO3 + HNO3 = HМnO4 + Bi (NO3)3 + Na2SO4 + NaNO3 + H2O

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________              

  1.  Реакция катиона Mg2+

а) Гидроксид аммония NH4OH.

Образует с растворами солей магния белый осадок гидроксида магния

  1.  Налить 1-2 мл хлорида магния и столько же гидроксида аммония.
  2.  Ваши наблюдения:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.Закончить уравнение в молекулярном и ионном видах:

 MgCl2 + NH4OH =

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. В присутствии солей аммония гидроксид аммония NH4OH не дает осадка с ионами Mg2+ . Это объясняется тем, что гидроксид магния растворяется в избытке аммонийных солей

Mg (OH)2  + 2NH4Cl = MgCl2  + 2NH4OH

5.Проделайте данную реакцию и запишите свои наблюдения:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

б) Гидрофосфат натрия Na2HPO4.  

В присутствии NH4OH и NH4Cl осаждает из растворов солей магния белый кристаллический осадок магний – аммоний фосфата

  1.  Налейте 1-2 мл хлорида магния, столько же хлорида аммония и немного гидроксида аммония.
  2.  Ваши наблюдения:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

  1.  Выпадение осадка можно ускорить трением стеклянной палочки о стенки пробирки:
  2.  Расставить коэффициенты и записать уравнение в ионной форме:

MgCl2 + Na2HPO4 + NH 4OH = MgNH4 PO4   + NaCl + H2O

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

В отсутствии гидроксида аммония ион магния Mg2+ дает с гидрофосфатом натрия белый аморфный осадок MgHPO4 .Проведению реакции мешают катионы третьей группы, катионы Ca2+ , Sr2+ , Ba2+ и другие катионы.

Задание №3

Ответьте на вопросы:

  1.  Чем отличаются гидроксиды катионов пятой группы от гидроксидов четвертой группы?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.Что происходит с гидроксидами железа (II) и марганцем (II) на воздухе? Напишите уравнения реакций.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.В чем растворяется гидроксид магния в отличии от гидроксида железа (II)?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4.Напишите химическое уравнение самой характерной и чувствительной реакции на катионы железа (III).

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ВЫВОД:

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ПОСЛЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ, СТУДЕНТ ДОЛЖЕН:              

ЗНАТЬ:

  •  Правила техники безопасности.
  •  Общую характеристику катионов пятой группы; групповой реактив.
  •  Частные реакции катионов пятой группы.

УМЕТЬ:

  •  Пользоваться химическими реактивами, химической посудой.
  •  Выполнять опыты и делать соответствующие выводы.

                                                                    

 

 

      

                  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

49785. Построение и исследование имитационной модели 1.27 MB
  В системе интервалы времени между поступлением требований являются независимыми случайными величинами со средним временем. Среднее значение времени обслуживания требований. Оценке подлежат следующие параметры: коэффициент использования системы ; средняя задержка в очереди ; среднее время ожидания ; среднее по времени число требований в очереди ; среднее по времени число требований в системе . График по времени числа требований в очереди.
49786. Разработка оснований и фундаментов промышленного цеха и административно-бытового корпуса 1.73 MB
  Определение размеров подошвы фундамента Расчет осадки основания фундамента Расчет элементов фундамента по прочности Конструирование фундамента
49787. Визуализация численных методов. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений 124 KB
  Числовые методы позволяют построить интегральную кривую по точкам. В зависимости от того, сколько точек используется для расчета очередной точки интегральной кривой, все численные методы делятся на одношаговые и многошаговые. В нашем случае мы используем одношаговые численные методы.
49788. Визуализация численных методов. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений 10.19 MB
  Дифференциальными называются уравнения, связывающие независимую переменную, искомую функцию и ее производные. Решением ДУ называется функция, которая при подстановке в уравнение обращает его в тождество. Лишь очень немногие из таких уравнений удается решить без помощи вычислительной техники.
49789. Решение методами Эйлера и Эйлера модифицированным задачу Коши для дифференциального уравнения первого порядка на отрезке с шагом и начальным условием 268 KB
  В данной работе поставлена задача решить дифференциальное уравнение с помощью двух методов: метода Эйлера и метода Эйлера модифицированного. Требуется написать программу на языке Visual Basic для решения и визуализации данного дифференциального уравнения первого порядка при помощи графика. В программе будут сравниваться эти методы и оценятся погрешности и правильность решения.
49791. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДА 582.5 KB
  Требуемая мощность кВт электродвигателя привода определяем по формуле: где Рв потребляемая мощность измельчителя Здесь КПД отдельных звеньев кинематической цепи значения которых принимаем по табл.13 тогда SH коэффициент запаса прочности принимаем в соответствии с рекомендациями...