Лабораторная работа № 8.
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.
Критерий оценивания: Результат:
Задание № 1. – баллов. баллов – «5»
Задание № 2. – баллов. баллов – «4»
Задание № 3. – баллов. баллов – «3»
Оформление – баллов.
Соблюдение техники безопасности – баллов.
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).
В каждую пробирку добавить 1 мл. группового реактива NaOH.
3. Ваши наблюдения _______________
Записать уравнения реакций в молекулярном и ионном видах.
FeCL2 + NaOH =
_______________
FeCL3 + NaOH =
_______________
MnCL2 + NaOH =
_______________
MgCL2 + NaOH =
_______________
Задание №2.
Частные реакции на катионы пятой группы.
I. 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:
_______________
3. 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:
_______________
3. 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 сильными щелочами NaOH или KOH.
Катионы Fe+3 с сильными щелочами образуют осадок красно – бурого цвета. Fe (OH)3 – является амфотерным гидроксидом.
1. Возьмите пробирку с Fe(OH)3 (см. задание 1).
