Дослід 7. Добування озону та його окисні властивості

Налийте до однієї пробірки 0,5-1 мл розбавленого розчину органічної фарби (фуксину, індиго або інших), до другої – 0,5-1 мл розчину йодиду калію та кілька крапель розчину крохмалю, а до третьої – 0,5-1 мл розчину сульфіду натрію та стільки ж розчину солі свинцю. Добудьте озон таким чином. До колби (рис. 9) помістіть близько 2 г пероксиду барію, а до сухої пробірки налийте 5 мл концентрованої сірчаної кислоти (обережно!). Охолодіть обидві

речовини у стакані, наповеному льодом або снігом (а ще краще в охолоджувальній суміші із снігу та хлориду натрію). Охолоджену кислоту вилийте крізь лійку до колби, закрийте її пробкою з відвідною зігнутою трубкою та поставте в охолоджувальну суміш.

При взаємодії концентрованої сірчаної кислоти з пероксидом барію утворюється озон:

3BaO₂ + 3H₂SO₄ = 3BaSO₄ + 3H₂O + O₃.

Пропускайте озон, що утворю­ється, спочатку крізь розчин йодиду калію, потім крізь розчин фуксину або індиго, потім крізь розчин з осадом сульфіду свинцю. Які явища спостері­гаються у кожному з розчинів? Напишіть рівняння реакцій окиснення озоном йодиду калію та сульфіду свинцю.

Змочіть папірець, який містить крохмаль, розчином йодиду калію та піднесіть його до отвору відвідної трубки. Спостерігайте посиніння папірця. Поясніть спостережуване явище. Злегка нагрійте горизонтальну частину відвідної трубки та знову піднесіть червоний лакмусовий папірець, змочений розчином йодиду калію. Поясніть, чому папірець не синіє. Напишіть рівняння реакції.

Дослід 8. Добування пероксиду водню

До хімічного стакану або колби місткістю 50 мл налийте розчин сірчаної кислоти об’ємом 15 мл з масовою часткою 25% та охолодіть її в охолоджуючій суміші (суміш льоду з кухонною сіллю) нижче 0 ^оС. До охолодженого розчину сірчаної кислоти всипте невеликими порціями приблизно 1 г BaO₂. Не припиняючи охолоджування, дайте осісти осаду, що утворився, (його склад?) та злийте прозорий розчин з осаду. Добутий розчин пероксиду водню збережіть для подальших дослідів. Напишіть рівняння реакції.

Дослід 9. Каталітичний розклад пероксиду водню

а) Налийте до пробірки 1-2 мл добутого у попередньому досліді пероксиду водню та нагрійте пробірку. Який газ виділяється?

б) До пробірки з 1-2 мл пероксиду водню всипте на кінчику шпателя оксид мангану (IV). Випробуйте газ, що виділяється, тліючою скіпкою. Напишіть рівняння реакції розкладу пероксиду водню.

· Яку роль відіграє MnO₂ у розкладі пероксиду водню?

· До якого типу окисно-відновних реакцій відноситься розклад пероксиду водню?

Дослід 10. Окисні властивості пероксиду водню

Окиснення йодиду калію. До пробірки помістіть 0,5-0,6 мл розчину йодиду калію, 2-3 краплі розбавленої сірчаної кислоти та 2-3 краплі розчину пероксиду водню (ω (Н₂О₂) = 3%). Що спостерігається? Додайте до суміші 2-3 краплі крохмального клейстеру. Яка речовина виявляє характерне забарвлення розчину? Напишіть рівняння реакції.

Окиснення сульфіду свинцю. Помістіть до пробірки 0,5-0,6 мл розчину Pb(NO₃)₂ та 0,5-0,6 мл сірководневої води. Що спостерігається? До цієї ж пробірки внесіть 0,5-0,6 мл розчину пероксиду водню (ω (Н₂О₂) = 10%). Як зміниться колір осаду після додавання розчину пероксиду водню? Напишіть рівняння реакцій.

Дослід 11. Відновні властивості пероксиду водню

Відновлення перманганату калію. До пробірки внесіть 0,5-0,6 мл розчину перманганату калію, 0,5-0,6 мл розбавленого розчину сірчаної кислоти та стільки ж розчину пероксиду водню (ω (Н₂О₂) = 10%). Який газ виділяється? Як змінюється забарвлення розчину? Напишіть рівняння реакції.

Відновлення оксиду ртуті (II). До пробірки помістіть 0,5-0,6 мл розчину нітрату ртуті(II) та додайте стільки ж розчину гідроксиду натрію (ω (NaOH) = 10%) до утворення осаду оксиду ртуті(II). Відзначте колір осаду. До цієї ж пробірки внесіть 0,5-1 мл розчину пероксиду водню (ω (Н₂О₂) = 3%). Спостерігайте зміну кольору осаду внаслідок утворення завислих частинок металевої ртуті. Який газ виділяється? Напишіть рівняння реакцій.

Cірка

Мета роботи. Ознайомлення з властивостями сірки та деяких її сполук. Встановлення окисно-відновної здатності залежно від ступеня окиснення сірки.

3.1. Контрольні питання

1. Як змінюються потенціал іонізації та спорідненість до електрону у ряді S – Se – Te – Po? Чим це пояснюється?

2. Охарактеризуйте можливі валентні стани та ступені окиснення р-елементів VI групи з урахуванням електронної конфігурації зовнішнього шару атомів.

3. Чим пояснити схильність сірки до утворення гомоланцюгів, що мало характерне для кисню?

4. Поясніть закономірність у зміні температур плавлення та кипіння простих речовин у ряді кисень – полоній. Чому температури плавлення та кипіння сірки значно вищі від відповідних температур для кисню? Чому при переході від фтору до хлору не спостерігається такої сильної відмінності у температурах плавлення та кипіння?

5. Чому швидкість взаємодії багатьох речовин із сіркою вища, ніж з киснем, хоча кисень є сильнішим окисником?

6. Порівняйте окисно-відновні властивості халькогеноводнів у газоподібному стані та у водних розчинах. Чи можуть вода та сірководень виступати у ролі окисників?

7. Як змінюються (зменшуються або збільшуються) а) кислотно-основні, б) окисно-відновні властивості у ряді сполук H₂O – H₂S – H₂Se – H₂Te? Відповідь підтвердіть прикладами.

8. Чи можна для добування сірководню використовувати реакції взаємодії сульфідів з азотною кислотою; оцтовою кислотою?

9. Які з наведених осушувачів можна використовувати для осушення сірководню: а) концентрована сірчана кислота; б) твердий луг; в) безводний хлорид кальцію?

10. Чи гідролізуються такі солі: CaS, KHS, Na₂Se, CuS, HgS? Як залежить здатність до гідролізу цих солей від їхньої розчинності?

11. Які з сульфідів: Al₂S₃, Cr₂S₃, Na₂S, ZnS, PbS, FeS у розчині гідролізу­ються? Які з перелічених сульфідів можуть бути добуті шляхом обмінної реакції у водному розчині?

12. Як пояснити, що сполуки сірки складу H₂S_n (n>2) стійкіші, ніж аналогічні сполуки кисню, селену та телуру?

13. Як здійснити такі перетворення:

S ® H₂S ® (NH₄)₂S ® (NH₄)₂S_n ® H₂S_n ® H₂S ® S.

14. Які з перелічених сульфідів: ZnS, Bi₂S₃, Cu₂S, FeS, Cr₂S₃, MnS, PbS, Al₂S₃ можна використовувати для добування сірководню? Які з наведених сульфідів можна добути у водному розчині осадженням сірководневою кислотою, які осадженням сульфідом амонію і які лише «сухим» шляхом?

15. Якими властивостями з погляду окисно-відновної здатності має персульфід водню? Відповідь підтвердіть прикладами. Персульфід чи пероксид водню є сильнішим окисником?

16. Напишіть графічні формули оксидів сірки(IV) та (VI). Покажіть характер хімічних зв’язків, тип гібридизації.

17. Поясніть, чому у ряді SO₂ – SeO₂ – TeO₂ – PoO₂ зменшуються кислотні властивості. Як змінюються в цьому ряді окисно-відновні властивості?

18. Опишіть хімічні властивості оксидів сірки(IV) та (VI). Покажіть їхню відмінність, використовуючи уявлення про будову молекул.

19. Які властивості, окисні чи відновні, виявляє сірчиста кислота при її взаємодії: а) з магнієм, б) із сірководнем, в) з йодом? Який з іонів, що входять до її складу, зумовлює ці властивості у кожному з вказаних випадків?

20. Складіть схему рівноваг, що встановлюються у водному розчині оксиду сірки(IV). Як зміниться положення рівноваги: а) при нагріванні розчину; б) при додаванні лугу; в) при додаванні сульфіту натрію?

21. Чи можна для осушення оксиду сірки(IV) використовувати концентровану сірчану кислоту, луг, натронне вапно?

22. Напишіть графічну формулу сірчаної кислоти. Вкажіть характер хімічних зв’язків, тип гібридизації, координаційне число сірки.

23. У чому полягає принципова відмінність у механізмі взаємодії розбавленої та концентрованої сірчаної кислоти з металами? Наведіть приклади рівнянь відповідних реакцій.

24. Чим пояснюється сильна дегідратуюча дія концентрованої сірчаної кислоти?

25. Олеум перевозять у залізних цистернах. Чи можна замінити їх свинцевими? Чому олеум не розчиняє залізо?

26. Яка природа зв’язку в гідратах H₂SO₄^.nH₂O?

27. Які солі називаються: а) купоросами? б) галунами? Наведіть приклади. Що таке «купоросне масло»?

28. Як можна пояснити, що селенова кислота має більш сильно виражені окиснювальні властивості, ніж сірчана та телурова? Порівняйте їхнє відношення до концентрованої соляної кислоти.

29. Що таке рідина Вакенродера? Наведіть приклади рівнянь реакцій утворення кислот, що містяться у рідині Вакенродера.

30. Наведіть приклади реакцій добування тритіонату натрію та тритіонової кислоти.

31. Як змінюються кислотні властивості та окисно-відновні властивості кисневмісних кислот халькогенів зверху вниз по підгрупі а) для ступеня окиснення +4; б) для ступеня окиснення +6? Відповідь підтвердіть прикладами.

32. Наведіть три способи добування селенової кислоти. Напишіть рівняння реакцій різних методів добування телурової кислоти.

33. Які процеси відбуваються при нагріванні кристалічних речовин на повітрі: а) FeSO₄, б) FeSO₄·7H₂O, в) NaHSO₄, г) Na₂SO₄·10H₂O? Чи відрізняються за характером від розглянутих процеси, що перебігають при нагріванні цих солей в атмосфері азоту?

34. Охарактеризуйте загальні умови утворення дисірчаної (піросірчаної) кислоти.

35. Закінчіть рівняння реакцій:

Na₂SO₃ + Na₂S + H₂SO₄ ®,

K₂SO₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ ®,

H₂SO₄ + Mg ® H₂S + …

36. Як розрізнити такі солі: Na₂S, Na₂SO₃, Na₂S₂O₃, Na₂S₂O₈, Na₂SO₄?

37. Порівняйте стійкість H₂SO₄ та H₂S₂O₃, H₂SO₄ та H₂SO₅. Як позначається на стійкості сполук заміна атома кисню в іоні SO₄^2- на атом сірки або групу O₂^-?

38. Закінчіть рівняння реакцій:

Na₂S₂O₃ + I₂ ®

Na₂S₂O₃ + Cl₂ (нестача)®

Na₂S₂O₃ + Cl₂ (надлишок)®

BaS₂O₆ + H₂SO₄®

Задачі

1. Який об’єм сірководню необхідно пропустити крізь розчин сульфату міді масою 200 г з масовою часткою CuSO₄ 8%, щоб повністю осадити мідь у вигляді сульфіду міді? Відповідь: 2,24 л.

2. Для поглинання всього хлору, що міститься у суміші з азотом об’ємом 2 л (н.у.), було потрібно 3,16 г тіосульфату натрію. Визначте об’ємні частки (у %) газів у суміші. Відповідь: 89,6 % Cl₂; 10,4 % N₂.

3. Який об’єм повітря, приведений до нормальних умов, потрібний для випалення 5 т піриту, в якому масова частка FeS₂ дорівнює 70 %? Відповідь: 8556 м³.

4. До розчину, що містить 5 г оксиду сірки (IV), додали бром масою 10 г. Чи залишиться у розчині бром? Відповідь: ні.

5. Розрахуйте еквівалентну концентрацію сірководневої кислоти, якщо при пропусканні оксиду сірки (IV) крізь її розчин об’ємом 1 л виділилася сірка масою 3 г. Відповідь: 0,125 екв.мас/л.

6. До простої речовини, що утворилася внаслідок взаємодії 2,68 л сірководню та 1,12 л (н.у.) оксиду сірки (IV), додали гарячий концентрований розчин лугу. Добутий прозорий розчин підкислили до кислої реакції та додали до нього розчин KMnO₄ до утворення світло-жовтого осаду. Який об’єм 0,5 н розчину KMnO₄ витратився в окисно-відновній реакції? Відповідь: 0,6 л.

7. Який об’єм 1 н розчину BaCl₂ знадобиться для осадження сульфат-іонів, що утворюються при взаємодії 4,26 г трисульфіду натрію з 0,5 кг розчину хлорату натрію з w =2,5 %? Відповідь: 0,18 л.

8. Персульфат калію масою 5,4 г сплавили з нітратом срібла у присутності КОН. Скільки кисню (н.у.) виділиться при прожарюванні продуктів реакції? Яку масу сірки можна окиснити цим киснем? Скільки мл 20%-ної сірчаної кислоти (ρ = 1,139 г/см³) можна добути надалі з обчисленої кількості сірки? Відповідь: 0,896 л О₂; 1,28 г S; 17,2 мл H₂SO₄.

9. Наважку суміші піриту та кіноварі масою 12 г, що містить 45% піриту, розчинили у «царській горілці». Скільки грамів сірчаної кислоти міститиметься у продуктах реакції? Як відокремити сульфат-іон? Скільки мілілітрів концентрованої азотної кислоти (68%, ρ = 1,405 г/см³) та концентрованої соляної кислоти (40%, ρ = 1,198 г/см³) знадобиться для розчинення? Відповідь: 11,6 г H₂SO₄; 19,8 мл HNO₃(конц.); 14,6 мл HCl (конц.).

10. Сульфіт натрію масою 12,6 г прогріли кілька годин при температурі близько 600 ^оС. До продуктів реакції, після нагрівання у присутності Н₂SO₄ та подальшого охолодження до кімнатної температури, додали розчин KMnO₄ з концентрацією 0,2 н. Внаслідок реакції випав осад речовини світло-жовтого кольору. Яка це речовина і скільки її утвориться? Обчисліть об’єм розчину, необхідний для реакції. Відповідь: 0,8 г сірки; 0,25 л розчину KMnO₄.

11. Визначте об’єм сірководню, який необхідно пропустити (н.у.) крізь 100 мл підкисленого розчину перманганату калію з еквівалентною концентрацією 0,12 н для повного знебарвлення розчину. Обчисліть масу осаду. Відповідь: 134,4 мл H₂S; 0,194 г S.

3.3. Зразок завдання для поточного контролю