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

76470. Расторжение брака в судебном порядке 19.54 KB
  У супругов имеются общие несовершеннолетние дети кроме случаев когда один из супругов признан судом безвестно отсутствующим недееспособным или осужден за совершение преступления к лишению свободы на срок свыше трех лет; отсутствует согласие одного из супругов на расторжение брака; в один из супругов несмотря на отсутствие у него возражений уклоняется от расторжения брака в органе загса например отказывается подать совместное заявление. Рассмотрение дел о расторжении брака осуществляется судом в порядке искового...
76471. Последствия расторжения брака 16.57 KB
  При рассмотрении такого дела судья обязан изучить все стороны характеризующие личные качества родителей взаимоотношения родителей с ребенком интересы самого ребенка и его мнение если он достиг десятилетнего возраста. Также суд учитывает возраст ребенка его большая или меньшая симпатия к одному из родителей а также к другим членам семьи братья сестра. Не менее важны условия воспитания и обучения которые будут созданы для проживания ребенка и материальное положение одного из родителей хотя последний фактор не всегда является...
76472. Понятие недействительности брака и основания признания брака недействительным 15.31 KB
  С момента государственной регистрации заключения брака в органах загса. Основания для признания брака недействительным установлены в п. Заключение брака при отсутствии условий установленных законом для заключения брака: взаимного добровольного согласия лиц вступающих в брак и достижения ими брачного возраста если этот возраст не был снижен в порядке установленном законом ст.
76473. Отличие расторжение брака от признания брака недействительным 15.84 KB
  Отдельные же из них в виде исключения продолжают существовать и после расторжения брака. Различен порядок расторжения брака и признания его недействительным. Поразному определяется круг лиц имеющих право обратиться с иском о расторжении брака и признании его недействительным.
76474. Общая совместная собственность супругов и её состав 15.86 KB
  Супруги в брачном контракте могут отнести это имущество либо к общей долевой собственности либо к раздельной собственности каждого из них. Что касается имущества принадлежавшего каждому из супругов до вступления в брак то оно как и прежде признается их раздельной собственностью Аналогичный правовой режим распространяется на имущество полученное одним из супругов во время брака в дар или по наследству а также на вещи индивидуального пользования кроме предметов роскоши хотя бы они и были приобретены во время брака за счет общих...
76475. Личные неимущественные права и обязанности супругов 15.65 KB
  Право супругов на равенство при решении вопросов: – воспитания и образования детей; – отцовства и материнства; – планирования семьи; – распределения семейного бюджета; – ведения домашнего хозяйства; – других вопросов семейной жизни; 5 иные права предусмотренные семейным законодательством. К личными неимущественным правам тесно примыкают такие обязанности супругов как: обязанность не препятствовать другому супругу в осуществлении им личных...
76476. Собственность каждого из супругов (раздельное, индивидуальное имущество) 16.72 KB
  Например дом приобретенный на деньги полученные от продажи квартиры принадлежащей одному из супругов до брака. Семейное законодательство относит к раздельному имуществу супругов не только имущество полученное в дар или по наследству но и имущество полученное по иным безвозмездным сделкам. К этому виду приобретений прежде всего следует отнести имущество полученное в порядке безвозмездной приватизации например при безвозмездной приватизации квартиры одним из супругов.
76477. Осуществление супругами правомочий по владению, пользованию и распоряжению общим имуществом 14.94 KB
  Особенностью совместной собственности супругов является то что владение пользование и распоряжение общим имуществом супругов осуществляется по обоюдному согласию супругов п. В настоящее же время в отсутствие специальных правил единственным выходом для супругов которые не могут самостоятельно договориться по вопросу осуществления правомочий владения и пользования общим имуществом является раздел имущества который предполагает прекращение совместной собственности и возникновение общей долевой собственности. Определив свою долю в общем...
76478. Раздел общего имущества супругов: Соглашение о разделе имущества супругов 17.81 KB
  256 ГК РФ имущество нажитое во время брака супругами является их совместной собственностью а имущество которое принадлежало супругам до брака является имуществом каждого из супругов и разделу не подлежит за исключением случаев когда имущество одного из супругов признано судом общим имуществом супругов. 38 СК РФ устанавливает что общее имущество супругов может быть разделено как в течение брака так и после расторжения брака по требованию любого из супругов. Также общее имущество супругов может быть разделено по требованию кредиторов...