М Г Т У и м е н и Н. Э. Б а у м а н а









Лабораторная работа

по химии.

«d - металлы».

Часть II







Выполнила: Косяк Анна

Факультет: НУК РЛМ

Группа: БМТ2 - 12


Дата выполнения: 12. 11. 2004

Дата сдачи: 19. 11. 2004















М О С К В А

2 0 0 4

  1. Цель работы.

Ознакомиться с такими металлами как железо, кобальт, никель (Fe, Co, Ni), являющимся d – элементами и изучить их свойства.

  1. Теоретическая часть.

Железо, кобальт, никель составляют семейство железа. Проявляют степень окисления главным образом + 2 и +3. Степень окисления +3 более характерна для железа, + 2 для кобальта и никеля. Родственные черты этих металлов проявляются в свойственной им ферромагнитности, каталитической активности, способности к образованию окрашенных ионов, комплексообразовании. Однако при схожести свойств, железо по своим магнитным свойствам ярко выделяется в триаде. Восстановительная активность железа значительно больше, чем у никеля и кобальта. Все эти металлы со щелочами не взаимодействуют. При растворении в неокисляющих кислотах образуют ионы Fe2+, Co2+, Ni2+:


Fe + 2HCl = FeCl2 + H2


В разбавленной азотной кислоте (сильном окислителе) образуются ионы Fe3+, Co3+, Ni3+:


Fe + 4HNO3(p) = Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O


Сильная окислительная среда H2SO4(конц.), HNO3(конц.) пассивируют железо и оно начинает реагировать лишь при нагревании.

Восстановительная способность в ряду гидроксидов падает:

Fe(OH)2 ------- Co(OH)2 ------- Ni(OH)2



Гидроксид Fe(II) легко окисляется кислородом воздуха:


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


Окисление ионов Со2+ происходит труднее и протекает медленно:


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


Более интенсивно идет процесс при добавлении в раствор пероксида водорода:


2Co(OH)2 + H2O2 = 2Co(OH)3


Самопроизвольного окисления Ni(OH)2 кислородом воздуха не происходит. Пероксид водорода также является не достаточно сильным окислителем и процесс окисления гидроксида никеля становится возможным лишь при использовании более сильного окислителя, например бромной воды:


2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 = 2Ni(OH)3↓ + 2NaBr

Гидроксиды Fe(III), Cо(II), Co(III), Ni(II), Ni(III) носят в обычных условиях основной характер. При растворении в кислотах Со(ОН)3 и Ni(OH)3 проявляют сильные окислительные свойства и восстанавливаются до катионов Ni2+ и Со2+ :


4Co(OH)3 + 4H2SO4 = 4CoSO4 + O2↑ + 10H2O


Гидроксид железа (III) при кипячении с концентрированным раствором щелочи образует ферриты – соли железистой кислоты:


Fe(OH)3 + NaOH = NaFeO2 + 2H2O


Таким образом, гидроксид Fe(OH)3 проявляет амфотерные свойства. Гидроксиды Fe(II), Fe(III), Co(II), Co(III), Ni(II) не растворимы.

В комплексных соединениях Fe, Co, Ni являются центральными ионами –

комплексообразователями с координационными числами 4 или 6.


  1. Практическая часть.


Опыт 1.

а) Название эксперимента.

Получение гидроксида железа (II) и изучение его свойств.

б) Ход эксперимента.

В 3 ячейки капельного планшета поместим по 1 капле светло - салатового раствора сульфата железа (II) К каждой капле добавим по 1 капле раствора гидроксида натрия.

в) Наблюдения.

Выпадает салатовый осадок.

г) Уравнения реакции.

FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 ↓+ Na2SO4






FeSO4


NaOH


Fe(OH)2 + Na2SO4



д) Иллюстрационный материал.



е) Вывод.

При взаимодействии солей железа (II) со щелочами получается гидроксид железа (II) Fe(OH)2.

ж) Ход эксперимента.

После этого добавим к одной капле еще 2 капле гидроксида натрия NaOH, к другой 2 капли серной кислоты H2SO4, а третью оставим на воздухе O2.

з) Наблюдения.

Осадок растворяется лишь в ячейке с избытком кислоты и темнеет в присутствии кислорода воздуха.

и) Уравнения реакции.

Fe(OH)2 + NaOH = реакция не идет

Fe(OH)2 + H2SO4 = FeSO4 + 2H2O

4Fe(OH)2 + O2 = 2Fe2O3 + 4H2O


Fe+2 - 1ē = Fe+3 2 восстановитель реакция окисления

O20 + 2ē = 2O-2 1 окислитель реакция восстановлений

к) Иллюстрационный материал.







Fe(OH)2



Fe(OH)2






NaOH


Реакция не идет


H2SO4


FeSO4 + H2O





Fe(OH)2








O2


Fe2O3 + H2O






л) Вывод.

Так как гидроксид железа (II) не растворяется в щелочи и растворяется в кислоте, то он является основным.


Опыт 2.

а) Название эксперимента.

Получение гидроксида железа (III) и изучение его свойств.

б) Ход эксперимента.

В две ячейки капельного планшета поместим по капле темно – желтого раствора хлорида железа (III) FeCl3. К каждой капле добавим по 1 капле раствора гидроксида натрия NaOH.

в) Наблюдения.

Выпадает янтарный осадок.

г) Уравнения реакции.

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 ↓+ 3NaCl


Fe(OH)3 ↓+ NaCl




FeCl3


NaOH


д) Иллюстрационный материал.





е) Вывод.

При взаимодействии солей железа (III) с щелочами получается гидроксид железа (III) Fe(OH)3.

ж) Ход эксперимента.

После этого к одной капле добавим 2 капли раствора серной кислоты H2SO4, а ко второй еще 2 капли раствора гидроксида натрия NaOH.

з) Наблюдения.

В ячейке с кислотой осадок растворяется, в ячейке с избытком щелочи очень медленно происходит растворение осадка.

и) Уравнения реакции.

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O

Fe(OH)3 + NaOH = NaFeO2 + H2O


Fe2(SO4)3 + H2O









Fe(OH)3


H2SO4


к) Иллюстрационный материал.







Fe(OH)3


NaOH


NaFeO2 + H2O



л) Вывод.

Так как гидроксид железе (III) растворяется в кислоте и растворяется в щелочи, то он является амфотерным.


Опыт 3.

а) Название эксперимента.

Качественные реакции на ионы Fe2+ и Fe3+.

б) Ход эксперимента.

В ячейку капельного планшета поместим 1 каплю раствора сульфата железа (II) FeSO4. Добавим 1 каплю гексацианоферрата (III) калия (красной кровяной соли) K3[Fe(CN)6].

в) Наблюдения.

Цвет раствора становится темно – синим.

г) Уравнения реакции.

3FeSO4 + 2K3[Fe(CN)6] = Fe3[Fe(CN)6]2 + 3K2SO4


Fe3[Fe(CN)6]2 + K2SO4





FeSO4


K3[Fe(CN)6]


д) Иллюстрационный материал.





е) Вывод.

Чтобы обнаружить ионы Fe2+ надо провести качественную реакцию с гексацианоферрата (III) калия (красной кровяной солью) K3[Fe(CN)6].

ж) Ход эксперимента.

В ячейку капельного планшета поместим 1 каплю темно – желтого раствора хлорида железа (III) FeCl3. Добавим к ней 1 каплю раствора гексацианоферрата (II) калия (желтой кровяной соли) K4[Fe(CN)6].

з) Наблюдения.

Цвет раствора становится темно – синим.

и) Уравнения реакции.

4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] = Fe4[Fe(CN)6]3 + 12KCl


Fe4[Fe(CN)6]3 + KCl






FeCl3


K4[Fe(CN)6]


к) Иллюстрационный материал.




л) Вывод.

Чтобы обнаружить ионы Fe3+ надо провести качественную реакцию с гексацианоферрата (II) калия (желтой кровяной солью) K4[Fe(CN)6].


Опыт 4.

а) Название эксперимента.

Окислительные свойства Fe3+.

б) Ход эксперимента.

В ячейку капельного планшета поместим 1 каплю темно – желтого раствора хлорида железа (III) FeCl3. Добавим 1 каплю раствора иодида калия KJ. Поместим в ячейку после этого крахмальную бумажку.

в) Наблюдения.

Цвет раствора становится оранжевым. Крахмальная бумажка окрашивается в синий цвет.

г) Уравнения реакции.

2FeCl3 + 2KJ = 2FeCl2 + J2 + 2KCl

Fe+3 + 1ē = Fe+2 2 окислитель

2J- - 2ē = J20 1 восстановитель







FeCl3


KJ


FeCl2 + J2 + KCl



д) Иллюстрационный материал.



е) Вывод.

Окрас крахмальной бумажки в синий цвет указывает на присутствие свободного йода в растворе. Fe3+ является сильным окислителем.


Опыт 5.

а) Название эксперимента.

Получение гидроксида кобальта (II) и изучение его свойств.

б) Ход эксперимента.

В 3 ячейки капельного планшета поместим по 1 капле раствора хлорида кобальта (II) СоCl2. К каждой капле добавим по 1 капле раствора гидроксида натрия NaOH.

в) Наблюдения.

Выпадает синий осадок.

г) Уравнения реакции.

СоCl2 + 2NaOH = Co(OH)2 ↓+ 2NaCl






СоCl2


NaOH


Co(OH)2 + NaCl



д) Иллюстрационный материал.



е) Вывод.

При взаимодействии солей кобальта (II) с щелочами получается гидроксид кобальта (II) Co(OH)2.

ж) Ход эксперимента.

После этого добавим к одной капле еще 2 капле гидроксида натрия, к другой 2 капли серной кислоты, а к третьей 1 каплю пероксида водорода.

з) Наблюдения.

В ячейке с кислотой осадок растворился, в ячейке с избытком щелочи осадок ничего не произошло, в ячейке с пероксидом водорода - бурый осадок.

и) Уравнение реакции.

Со(OH)2 + NaOH = реакция не идет

Со(OH)2 + H2SO4 = СоSO4 + 2H2O

Со(OH)2 + Н2O2 = Со(OH)3

к) Иллюстрационный материал.








Co(OH)2



Co(OH)2






NaOH


Реакция не идет



H2SO4


СоSO4 + H2O





Co(OH)2









Н2O2


Со(ОН)3




Случайные файлы

Файл
71306-1.rtf
8720.rtf
25180.rtf
ref-17129.doc
141000.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.