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

83130. До джерела народної мудрості 5.17 MB
  Мета: залучати учнів до джерел і витоків народної мудрості, збагатити та дати ширші уявлення про фольклорні жанри, формувати вміння повноцінно орієнтуватися в літературі, розвивати логічне мислення, пошукові та пізнавальні інтереси; виховувати любов до рідного краю, мови, почуття гордості за свій народ.
83131. Надзвичайні ситуації природного і техногенного характеру, причини їх виникнення. Правила поведінки під час надзвичайних ситуацій 619.5 KB
  Мета: Сформувати поняття «надзвичайна ситуація», «аварія», «катастрофа», уявлення про причини виникнення та наслідки надзвичайних ситуацій, про правила поведінки під час надзвичайних ситуацій. Розвивати вміння поводити себе в надзвичайних ситуаціях; виробляти вольові якості...
83132. Приди, весна красная!... Е. Серова «Ландыш», «Гвоздика», «Незабудки» 227 KB
  Люди любят этот цветок называют его в легендах: фонарики гномов рассыпавшиеся бусы Белоснежки слезы царевны б Чтение учителем стихотворения Что представили себе Почему кажется что ландыш зазвенит Снежно-белые колокольчики словно из тончайшего фарфора с тонким нежным запахом.
83133. Які осінні турботи у людей у містах і селах восени? 93 KB
  Мета: обговорити з учнями, чим займаються люди в місті та селі восени; розвивати логічне мислення; розширювати світогляд; виховати бажання допомагати дорослим. Обладнання: таблиці «Овочі», «Фрукти», «Комахи», оповідання А.М’ясківського «Казка про яблуню».
83134. Які в осені прикмети? Осінні місяці. Творче завдання: складання казки про осінь 102.5 KB
  Мета. Поглиблювати знання учнів про осінні прикмети. З’ясувати походження назв місяців. Розкрити значення понять: рання осінь, золота осінь, підзимок. Виконати творче завдання: скласти казку про осінь. Розвивати логічне мислення, спостережливість, увагу. Захопити дітей красою природи восени.
83135. Алгоритми та виконавці. Стій, готуйсь – командувати буду 190 KB
  Мета. Навчальна. Узагальнити та закріпити знання учнів про інформаційні процеси. Вчити використовувати на практиці здобуті знання, вміння та навички, методи роботи з алгоритмами. Розвивальна. Розвивати алгоритмічне мислення, навички рольової взаємодії та роботи в групах.
83136. Підсумковий урок за темою «Казки народів Європи» 156.5 KB
  Мета: систематизувати знання дітей із розділу «Казки народів Європи», підтримувати інтерес дітей до казки, розвивати пам’ять, спостережливість, уявлення, діалогічне й монологічне мовлення, вміння відтворювати зміст прочитаного, розвивати творчі здібності, уміння перевтілюватися і концентрувати увагу...
83137. Відтворення культурної спадщини українського народу 510.5 KB
  Мета: дати учням уявлення про давні зимові обряди; ознайомити з святами: святого Миколая, Маланки та Василя, Різдва Христового, Водохреща (Йордан); зацікавити учнів народними звичаями, традиціями; збагатити духовний світ дітей; розвивати відчуття святкової піднесеності мовлення...
83138. Інформація. Інформаційні процеси: отримання, зберігання, опрацювання і передавання повідомлень 139.5 KB
  Мета: ознайомити учнів з поняттям інформація з інформаційними процесами: отримання зберігання опрацювання і передавання інформації; розвивати спостережливість пам’ять мову; навички роботи з мишею; виховувати наполегливість у досягненні мети працелюбність інтерес до вивчення інформатики.