Вказівки щодо техніки безпеки

Дотримуватися правил роботи з концентрованими кислотами, отруйними речовинами (Cl₂ , роботу проводити у витяжній шафі), з нагрівальними приладами, хімічним склом.

 

Порядок виконання лабораторної роботи

Дослід 1. Відновлення Купрум (ІІ) оксиду вугіллям.

У пробірку помістити 0,5- 1г порошку купрум (ІІ) оксиду та стільки ж вугільного (деревного) порошку, щоб він перемішався і покрив частинки оксиду. Нагрівати пробірку з сумішшю (обережно!) поступово протягом 10- 15хв. Коли пробірка охолоне, висипати вміст пробірки у фарфорову чашку або на скляну пластинку, вибрати шматочки відновленої міді. Навести рівняння реакції, зробити висновки.

CuO + C →

Дослід 2. Відкриття деяких металів по забарвленню полум’я.

Йони деяких металів забарвлюють полум’я спиртівки у різні кольори, що використовують для якісного відкриття елементів. В п’ять пробірок налити розчини солей літію-, натрію-, калію-, барію-, кальцію- хлориди, в шосту- розчин хлоридної кислоти. Ніхромовий дротик, впаяний в скляну паличку, змочити кислотою і внести в полум’я пальника, потім вмочити по черзі в розчини солей і знову внести в полум’я. Визначити колір полум’я в кожному випадку, описати спостереження.

Дослід 3. Утворення комплексних сполук.

Метали - комплексоутворювачі.

Часто комплексоутворювачами є: Ag⁺, Co³⁺, Ni³⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Pt²⁺, Pt⁴⁺ та інші, рідко - нейтральні атоми Cr, Fe, Mn, Mo тощо.

1. Одержання тетраамінкупрум (ІІ) сульфату.

Налити у пробірку 1-2мл розчину солі купрум (ІІ) сульфату, подіяти на розчин амоній гідроксидом. Скласти схему рівняння реакції, записати спостереження.

CuSO₄ + NH₄OH →

2. Одержання ферум (ІІІ) гексаціаноферату (ІІ).

Налити у пробірку 1-2 мл солі заліза трьохвалентного (FeCl₃, Fe₂(SO₄)₃ тощо), додати декілька краплин розчину жовтої кров’яної солі K₄[Fe(CN)₆]. Спостерігати утворення «берлінської лазурі». Скласти рівняння реакції, визначити зміну кольору розчинів.

Fe³⁺ + K₄[Fe(CN)₆] →

Дослід 4. Окисно- відновні властивості сполук металів.

1. Перекисні сполуки як окисники і відновники.

а) довести окисні властивості натрій пероксиду в реакції взаємодії його з розчином калій йодиду.

Na₂O₂ + KJ→

додати розчин крохмалю і підтвердити утворення йоду.

б) довести відновні властивості натрій пероксиду (динатрійдиоксиген) в реакції взаємодії його з розчином KMnO₄.

Na₂O₂ + KMnO₄ + H₂O →

Яка сполука мангану утвориться у вигляді бурого осаду в нейтральному середовищі?

Скласти рівняння реакції в молекулярному та йонному видах, описати спостереження.

2. Окисні властивості сполук Hg²⁺, відновні властивості сполук Sn²⁺.

До 1-2мл розчину меркурій (ІІ) нітрату поступово додати надлишок станум (ІІ) хлориду.

Hg(NO₃)₂ + SnCl₂ →

Скласти рівняння окисно-відновних реакцій, які протікають по стадійно, записати спостереження.

3. Окисні властивості сполук Pb⁺⁴

Випробувати дію концентрованої хлоридної кислоти на плюмбум (ІV) оксид.

PbO₂ + HCl →

Роботу проводити у витяжній шафі, обережно!

Скласти рівняння окисно-відновної реакції, описати спостереження.

 

Зміст звіту

8.6.1 Назва роботи

8.6.2 Мета роботи

8.6.3 Вивчення загальних відомостей

8.6.4 Виконання завдань для самостійного розв’язання

8.6.5 Аналіз дослідів. Складання рівнянь реакцій

8.6.6 Висновки

 

 

Лабораторна робота №9

ЛЕГКІ КОНСТРУКЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ ТА ЇХ ВЛАСТИВОСТІ

Мета роборти: ознайомитися із методами добування, властивостями металів та іх сполук магнію, алюмінію, титану.

Загальні відомості

9.1.1 Деякі властивості металів

	Вале-нтні елек-трони	Е˚, В	Гус-тина, г/см³	Tпл., ˚С	Вміст в земній корі, %	Харак-терні ступені окисне-ння	Природні сполуки
Магній	2s²	-2,36	1,74		1,87	0, +2	MgCl2 * KCl, CaCO3*MgCO3
Алюмі-ній	3s²3р	-1,62	2,7		7,57	0, +3	Al2O3, Na3AlF3 та ін.
Титан	4s²3d²	-1,63	4,49		0,6	0,+2,+3, +4	TiO2, FeTiO3, CaTiO3 та ін.

Сріблясто-білі, легкі, пластичні метали, стійкі до атмосферної корозії. Магній, алюміній, титан здатні утворювати сплави з цінними властивостями:: легкі, тверді, міцні, пластичні, хімічно стійкі, мало кородують. Сплави застосовують в авіа-, ракето-, судобудуванні, громадському будівництві, військовій справі, транспортному машинобудуванні. Сплави магнію, алюмінію, титану займають перше місце по використанню їх як легких конструкційних матеріалів.

Найважливіші сплави:

дюралюміній - 4% Cu, 0,5% Mg, 0,5% Mn, 95% Al (міцність цьому сплаву надають інтерметалічні сполуки, наприклад Al₂Cu); збільшення кількості магнію до 5-10% підвищує корозійну стійкість сплаву, механічні властивості, жаростійкість;

феротитан Fe-Ti; сплави складу: Ti-Al-Mn; Ti-Al-Mo-Cr-Si-Fe.

9.1.2 Здобування

1) Електрометалургійний спосіб – електроліз розплавів солей

катод: Mg²+2eˉ→Mg˚

Al³+3eˉ→Al˚

2) Металотермічний спосіб здобування титану

TiO₂+2Cl₂+2C→TiCl₄+2CO

TiCl₄+2Mg→Ti+2MgCl₂

9.1.3 Хімічні властивості:

– в ряду Mg-Al-Ті зменьшується хімічна активність металів.

– реагують з неметалами:

2Mg+O₂→2MgO; магній оксид

2Al+3Cl₂→2AlCl₃; алюміній хлорид

2Ti+N₂→2TiN; титан(III) нітрид.

– при нагріванні реакційна здатність збільшується.

– з водою при нагріванні:

Mg+2H₂O→Mg(OH)₂+H₂

2Al(Hg)+6H₂O→2Al(OH)₃+3H₂; Al(Нg) - амальгама;

Ti+2H₂O→TiO₂+2H₂

– розчиняються в кислотах

Mg⁰+2H⁺→Mg²⁺+H₂⁰

10Al+36HNO₃=10Al(NO₃)₃+3N₂+18H₂O

2Ti+12HF=2H₃[TiF₆]+3H₂

Оксиди та гідроксиди магнію мають основний характер властивостей, алюмінію - амфотерний; сполуки титану ІІІ – мають більше основні властивості; титану ІV – амфотерні

 

Mg → MgO → Mg(OH)₂

^{основний оксид основа}

 

Al → Al₂О₃ → Al(OH)₃

^{амфотерний оксид} Н[Al(OH)₄]

^{амфотерний гідроксид}

ТіО₂ → Ті(ОН)₄ – амфотерний гідроксид

Ті

Ті(ОН)₃ → ТіС1₃

 

Сполуки титану(ІІІ) – сильні відновники

 

Ті³ ⁺ -1еˉ→ Ті⁴⁺

 

Завдання для самостійного розв’язання

9.2.1 Виконати завдання

1. Порівняти будову атомів, металічні властивості, хімічну активність металів магнію, алюмінію, титану

2. Скласти рівняння реакцій в молекулярному, йонному, електронному видах для здійснення перетворень по схемі, назвати речовини

а) Mg→MgCl₂→Mg(OH)₂→MgBr₂→Mg→Mg(NO₃)₂

б) Al→AlN→Al(OH)₃→Al₂O₃→KAlO₂→Al(NO₃)₃

3. При прожарюванні металічного титану на повітрі утворюється білий порошок титан (ІV) оксиду, який розчиняється в концентрованій сульфатній кислоті і сплавляється з лугами. Скласти рівняння реакцій: а) прожарювання титану на повітрі; б) розчинення титан (ІV) оксиду в сульфатній кислоті; в) сплавлення титан (ІV) оксиду з лугом.

9.2.2 Розв’язати задачі

1. Чи можливо алюмотермічним способом добути залізо з ферум (ІІІ) оксиду при температурі 1500К? Відповідь обгрунтувати розрахунком енергії Гіббса за даної температури.

2. Титан (ІІІ) гідроксид відновлює нітрати до амоніаку. Скласти рівняння реакції в молекулярному та електронному видах взаємодії титан (ІІІ) гідроксиду з натрій нітратом в лужному середовиші. Розрахувати об’єм амоніаку (н.у.), який виділяється, якщо в реакцію вступає 0,1 моль Ті(ОН)₃.

(0,28 л)

3. Вивести молекулярну формулу інтерметалічної сполуки магнію з цинком, яка відноситься до бертолідів і містить 42,48% магнію.

Вказівки до техніки безпеки

Дотримуватися правил роботи з розчинами кислот, лугів, солей, хімічним склом, нагрівальним приладом.

Реактиви та обладнання

1. Речовини: магній, алюміній, губчатий титан. 2. Розчини: сульфатна кислота(2N), хлоридна кислота(2N, конц.), нітратна кислота(2N, конц.), натрій гідроксид(2N), магній хлорид, алюміній нітрат, титан (ІІІ) хлорид, гідраргірум (ІІ) нітрат. 3. Індикатори: фенолфталеїн, лакмус. 4. Обладнання: нагрівальний прилад, скляний посуд.