Необходимый исходный уровень знаний и умений

Студенты должны знать:

1. Строение атома и основные типы химической связи.

2. Степень окисления щелочных и щелочноземельных металлов.

3. Общие физико-химические свойства s-элементов.

4. Гидролиз водных растворов солей s-элементов

Студенты должны уметьь:

1. Записывать электронную конфигурацию атома s-элемента.

2. Объяснить изменение свойств s-элементов в группах и периодах.

Экспериментальная часть

Элементы 1 группы ПС: K ⁺, Na ⁺, NH ₄ ⁺

Реактивы и оборудование:

1. Хлорид (нитрат) калия 2э

2. Винная кислота (гидротартат натрия) 1э

3. Ацетат натрия 2э

4. Соляная, серная, азотная кислота 2э

5. Едкий натр, едкое кали 1э

6. Уксусная кислота 2э

7. Гексанитрокобальтат натрия 1э

8. хлорид (нитрат) натрия 1э

9. Дигидроантимонат калия 1э

10. Реактив Несслера

11. Штатив с пробирками

12. Пипетки

13. Стеклянная палочка.

14. Водяная баня

15. Индикаторная бумага

16. Спиртовка, держатель для пробирок

Характерные реакции на ионы К⁺

1.Образование малорастворимого осадка при взаимодействии с винной кислотой.

     Винная кислота Н₂С₄Н₄О₆ и ее кислая натриевая соль – гидротартат натрия NaHС₄Н₄О₆ дают в нейтральной или слабокислой среде с растворами солей калия белый кристаллический осадок

КHС₄Н₄О₆. Осадок растворяется в сильных кислотах, щелочах, горячей воде, но не растворяется в уксусной кислоте.

KCI + NaHС₄Н₄О₆ → КHС₄Н₄О₆ + NaCI

Винная кислота из разбавленных растворов не осаждает ионов калия, так как протекающая реакция обратима:

    KCI + H₂С₄Н₄О₆ ↔ КHС₄Н₄О₆ + НCI

Образовавшаяся сильная кислота растворяет осадок. При проведении реакции в присутствии ацетата натрия образовавшиеся ионы Н⁺ связываются с ацетат ионом в недиссоциированные молекулы уксусной кислоты и наблюдается выпадение осадка.

Ход определения

    В пробирку набрать 3-5 капель раствора соли калия (хлорида или нитрата) и 3-5 капель 1э раствора NaHС₄Н₄О₆ (либо 2 капли 2э раствора винной кислоты и 2 капли 2э раствора ацетатат натрия). Если осадок не выпадет, осторожно потереть внутренние стенки пробирки стеклянной палочкой. В присутствии ионов К⁺ образуется белый осадок.

Получив осадок, следует изучить его свойства:

- установить структуру осадка. Для этого, закрыв пробирку резиновой пробкой, переворачивают ее и рассматривают прилипшие ко дну и стенкам кристаллы.

    Аморфные осадки при подобном испытании легко отстают от стенок пробирки.

- Испытать отношение осадка к действию кислот и щелочей. Для этого, взмутив содержимое пробирки, помещают по несколько капель осадка в 3 пробирки. В первую пробирку влить по каплям сильную кислоту (соляную, серную или азотную); во вторую – несколько капель щелочи (едкого натра или едкое кали), в третью – несколько капель уксусной кислоты. Во всех случаях, кромк третьего осадок растворяется.

КHС₄Н₄О₆ + Н⁺ → H₂С₄Н₄О₆ + К⁺

КHС₄Н₄О₆ + ОН^-→ С₄Н₄О₆^2- + К⁺ + Н₂О

- Изучить растворимость осадка в воде

Для этого, к оставшейся части осадка прибавляют несколько

капель дистиллированной воды и, перемешивая содержимое пробирки, нагревают на водяной бане. Происходит растворение осадка. На основании наблюдаемого результата сделать вывод о растворении КHС₄Н₄О₆ в зависимости от температуры.

2. Образование малорастворимого осадка при взаимодействии с гексанитрокобальтатом натрия.

Гексанитрокобальтатом натрия Na₃[Co(NO₂)₆. в нейтральной или слабокислой среде дает с растворами солей калия желтый кристаллический осадок- гексанитрокобальтат натрия-калия

К₂ Na [Co(NO₂)₆

2KNO₃ + Na₃[Co(NO₂)₆ → К₂ Na [Co(NO₂)₆ + 2NaNO₃

Ход определения

     К 3-5 каплям исследуемого раствора (KNO₃) прибавить 2-3 капли 2э раствора уксусной кислоты и 3-5 капель раствора Na₃[Co(NO₂)₆]. Появление желтого кристаллического осадка указывает на присутствие ионов К⁺.

Характерные реакции на ионы Na ⁺

Образование малорастворимого осадка при взаимодействии с дигидроантимонатом калия

Дигидроантионатом калия KH₂SbO₄ с ионами натрия Na ⁺ в нейтральной или слабокислой среде дает с растворами солей калия белый кристаллический осадок- дигидроантионата натрия NaH₂SbO₄

NaCI + KH₂SbO₄ → NaH₂SbO₄ + KCI

NaH₂SbO₄ растворяется в горячей воде и частично в щелочах. Кислота разлагает ион H₂SbO₄^- -выделяется аморфный осадок метасурьмяной кислоты HSbO₃.

NaH₂SbO₄ + НCI → HSbO₃ + Н₂О + NaCI

Ход определения

    К 3-5 каплям исследуемого раствора (NaCI или NaNO₃ прибавить по каплям 2э раствор КОН до слабощелочной реакции (проба на лакмус). Прилить 2-3 капли KH₂SbO₄. Потереть стенки пробирки стеклянной палочкой. Выпадение белого кристалличесого осадка указывает на присутствие ионов Na ⁺. Жидкость с осадком взболтать и разлить в 3 пробирки.. К содержимому 1 пробирки прибавить раствор соляной кислоты. Наблюдается выпадение аморфного осадка метасурьмяной кислоты.

   К содержимому второй пробирки прибавить раствор КОН. Осадок растворяется в большом объеме щелочи.

   Содержимое третьей пробирки нагреть; осадок в горячей воде растворяется намного лучше, чем в холодной.

Характерные реакции на ионы NH ₄ ⁺

1. Взаимодействие со щелочами

Едкие щелочи КОН, NaOH, гидроокиси щелочных металлов Са(ОН)₂, Ва(ОН)₂ вытесняют из солей аммония аммиак:

NH₄CI + КОН → NH₃ + KCI + H₂O

Ход определения

В пробирку поместить 3-5 капель исследуемого раствора или крупинку твердого вещества, 4-5 капель 2э раствора едкой щелочи. Отверстие пробирки накрыть влажной лакмусовой бумагой (бумага не должна касаться стенок пробирки) и нагреть. Следить за тем, чтобы брызги при нагревании не попадали на бумагу. Присутствие аммиака обнаруживается  по запаху и по посинению лакмусовой бумаги.

2. Образование малорастворимого осадка при взаимодействии с реактивом Несслера

Реактив Несслера, состоящий из комплексной соли К₂[HgI₄] в среде щелочи, образует красно-бурый осадок иодида дийодди меркурат аммония:

2К₂[HgI₄] + NH₃ + KОН→ NH₂Hg₂I₃ + KI + H₂O

Ход определения

В пробирку помемтить 1-2 капли исследуемого раствора, 5-10 капель воды и 3-4 капли реактива Несслера (в избытке). В присутствии ионов

NH₄⁺ выпадает оранжево-коричневый осадок.