Дослід 15. Окисні властивості сполук ртуті(II)

До розчину HgCl₂ (сулеми) або нітрату ртуті(II) додайте трохи розчину хлориду олова(II), а потім надлишок його. Відбувається відновлення Hg²⁺ спочатку до Hg₂²⁺, а потім до металевої ртуті (через 1-2 хв після зливання розчинів). Напишіть рівняння реакцій.

Дослід 16. Комплексні аміакати цинку та кадмію (тяга)

До розчинів сульфатів цинку та кадмію краплями додайте водний розчин аміаку. До добутих осадів додайте кілька крапель концентрованого водного розчину аміаку. Спостерігайте розчинення осадів. Напишіть рівняння реакцій у молекулярному та іонному вигляді. До добутих розчинів амінокомплексів цинку та кадмію краплями додайте розчин сульфіду натрію. Спостерігайте осадження сульфідів цинку та кадмію.

· Напишіть рівняння електролітичної дисоціації комплексних аміакатів цинку та кадмію та вирази констант нестійкості комплексних іонів.

· Поясніть причину руйнування комплексних аміакатів цинку та кадмію при дії сульфіду, користуючись правилом, що визначає напрямок перебігу обмінних реакцій у розчинах електролітів.

Дослід 17. Комплексні сполуки ртуті(II)

а) Добування реактиву Несслера. До розчину нітрату ртуті(II) додайте у надлишку розчин йодиду калію до повного розчинення осаду йодиду ртуті(II), що випав спочатку. До добутого розчину додайте 1-2 мл концентрованого розчину лугу. Добутий реактив Несслера розділіть на 4 пробірки.

До реактиву Несслера у першій пробірці додайте одну краплю концентрованого розчину аміаку. Спостерігайте осадження йодиду основи Міллона. До другої пробірки додайте воду до утворення осаду. Який це осад? До третьої пробірки додайте краплями розчин сульфіду натрію до випадіння чорного осаду сульфіду ртуті. До четвертої пробірки додайте розчин нітрату срібла. Відзначте колір осаду. Складіть рівняння всіх реакцій у молекулярному та іонному вигляді.

· Напишіть рівняння іонізації комплексного іона реактиву Несслера та поясніть, чому додавання води (розбавлення розчину) приводить до руйнування комплексного іону.

· Поясніть утворення сульфіду ртуті з реактиву Несслера, користуючись правилом, що визначає напрямок перебігу обмінних реакцій у розчинах електролітів.

· Чому іон Ag⁺ не руйнує комплексний іон реактиву Несслера?

б) До невеликої кількості розчину нітрату ртуті(II) додайте насичений розчин тіоціанату калію або амонію. Додайте трохи насиченого розчину хлориду кобальту(II). Зверніть увагу на колір осаду. Напишіть рівняння реакції у молекулярній та іонній форахі.

· Напишіть координаційну формулу утвореного розчинного комплексного тіоціанату ртуті.

Дослід 18. Взаємодія солей ртуті(II) з розчином аміаку

До розчину нітрату ртуті(II) додайте 1 мл розчину аміаку. Що спосте­рі­гається? Відзначте колір осаду. Який склад він має? Напишіть рівняння реакції.

Сполуки ртуті(I)

Дослід 19. Оксид ртуті(I)

Налийте до пробірки 1-2 мл нітрату ртуті(I) та додайте 1 мл розчину гідроксиду натрію (1 моль/л). Що відбувається? Відзначте колір осаду. Чи розчиняється добута речовина в азотній кислоті? Напишіть рівняння реакцій.

· Чому внаслідок реакції ртуті(I) з лугом утворюється оксид, а не гідроксид ртуті?

Дослід 20. Гідроліз солі ртуті(I)

Помістіть кілька кристалів нітрату ртуті(I) до пробірки та додайте 2 мл дистильованої води. Чому утворюється каламутний розчин? Напишіть рівняння реакції.

Дослід 21. Добування та властивості хлориду ртуті(I) (каломелі)

До пробірки внесіть трохи розчину хлориду натрію, додайте удвічі більше розчину нітрату ртуті(I) тієї ж концентрації. Спостерігайте утворення осаду. Напишіть рівняння реакцій у молекулярному та іонному вигляді.

Дослід 22. Окисні властивості сполук Hg₂²⁺

На зачищену поверхню мідної пластинки нанесіть краплю розчину нітрату ртуті(I). Відзначте зміни, що відбуваються на поверхні міді під краплею. Через одну-дві хвилини змочіть краплю водою, розгляньте пляму, потім протріть її шматочком вати або фільтрувального паперу. Відзначте колір осаду. Напишіть рівняння реакції.

Дослід 23. Диспропорціонування сполук ртуті(I)

До розчину нітрату ртуті(I) в окремих пробірках невеликими порціями додайте розчини сульфіду амонію, йодиду калію та хлориду натрію. Який склад мають осади? Складіть рівняння реакцій.

Дослід 24. Взаємодія солей ртуті(I) з розчином аміаку

До розчину нітрату ртуті(I) додайте 1 мл розчину аміаку. Що спостерігається? Відзначте колір осаду. Який склад він має? Напишіть рівняння реакції.

Сімейство заліза

Мета роботи. Вивчення хімічних властивостей заліза, кобальту, нікелю та їхніх сполук. Визначення стійкості цих сполук залежно від ступеня окиснення металу.

16.1. Контрольні питання

1. Дайте коротку характеристику елементів сімейства заліза. Які ступені окиснення характерні для цих елементів? Чому максимальна валентність не відповідає номеру групи? Напишіть електронні формули атомів заліза, кобальту та нікелю.

2. Напишіть електронні формули іонів Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺, Ni²⁺.

3. Як змінюються атомні радіуси та енергії іонізації у ряді Fe – Co – Ni?

4. Як поширені кобальт та нікель в природі? Наведіть їхні природні сполуки, що мають промислове значення.

5. Якими методами користуються для добування кобальту та нікелю з полі­металічних руд? Які оксиди є кінцевими продуктами витягання та як з них відновлюють ці метали? Яким методом очищують кобальт та нікель?

6. У чому полягає схожість заліза, кобальту та нікелю?

7. Де розташовані залізо, кобальт та нікель у ряді стандартних електродних потенціалів металів? Як залізо, кобальт та нікель відносяться до концентрованих та розбавлених кислот (хлороводневої, сірчаної, азотної)? Чи впливає температура на цю взаємодію? Складіть рівняння реакцій.

8. Як можна добути оксиди та гідроксиди Fe(II), Co(II), Ni(II)? Напишіть рівняння реакцій. Порівняйте відношення гідроксидів цих металів до кисню повітря. Напишіть рівняння реакцій.

9. Складіть рівняння гідролізу сульфату кобальту(II) та хлориду нікелю(II) у водному розчині.

10. Який з іонів – Fe²⁺, Co²⁺ чи Ni²⁺ – має сильніші відновні властивості? Наведіть приклади реакцій, в яких виявляється ця відмінність.

11. До водного розчину MSO₄ (M = Fe, Co, Ni) додали надлишок водного розчину аміаку. Утворення яких речовин слід при цьому чекати?

12. Яку структуру та магнітні властивості матимуть комплексні аніони, що утворюються в реакціях [M(H₂O)₆]²⁺ + xCN^- = …, де M = Fe, Co, Ni?

13. Як можна добути оксиди та гідроксиди Fe(III), Co(III) та Ni(III)? Напишіть рівняння реакцій. Порівняйте хімічні властивості гідроксидів цих металів. Напишіть рівняння реакцій.

14. Як змінюється окиснювальна здатність сполук у ряді Fe(III) – Co(III) – Ni(III)? Наведіть приклади реакцій.

15. Порівняйте стійкість вільного іону кобальту(III) Co³⁺ із стійкістю комплексного іону [Co(CN)₆]^3-. Поясніть відмінність, виходячи з елек­тронних структур цих іонів. Які гібридні орбіталі беруть участь в утворенні зв’язку? Скільки неспарених електронів є у вільному іоні? Скільки таких електронів у комплексі?

16. Як перебігає розчинення оксидів кобальту(II) та кобальту(III) у сірчаній та соляній кислотах? Напишіть рівняння реакцій.

17. Охарактеризуйте властивості солей заліза, кобальту та нікелю (колір, розчинність у воді, гідроліз, відношення до кисню повітря).

18. Складіть рівняння окисно-відновних реакцій, визначте окисник та відновник:

а) FeSO₄ + HNO₃ + H₂SO₄ ®, г) Na₂S + FeCl₃ ®,

б) FeCl₂ + KMnO₄ + HCl ®, д) HCl + K₂FeO₄ ®.

в) FeCl₂ + KClO₃ + HCl ®,

19. Допишіть рівняння реакції та підберіть коефіцієнти:

Fe₂O₃ + KNO₃ + KOH (сплавлення) ®

Чому дорівнює молярна маса еквіваленту заліза у цій реакції?

20. Складіть рівняння реакцій розчинення осадів:

а) Fe(OH)₂ + HCN ®,

б) Fe(OH)₃ + HCN ®.

Задачі

1. Скільки літрів водню (н.у.) витрачено для відновлення заліза з червоного залізняка Fe₂O₃, якщо при цьому утворилося залізо масою 1,12 г? Відповідь: 0,672 л.

2. Визначте масову частку заліза у чавуні, якщо при обробці зразку масою 6 г соляною кислотою виділився газ об’ємом 2,24 л (н.у.). Скільки мілілітрів соляної кислоти (r = 1,09 г/см³) з масовою часткою HCl 18,25% вступило до реакції? Відповідь: 93,3% Fe, 36,7 мл.

3. Суміш цинку із залізом, маса заліза в якій становить 5,6 г, оброблено соляною кислотою (r = 1,1 г/см³) з масовою часткою HCl 20%. Яка була маса цієї суміші, якщо виділяється газ об’ємом 13,44 л (н.у.)? Який об’єм кислоти був витрачений? Відповідь: 38,1 г, 199,1 мл.

4. Скільки заліза за масою має вступити до реакції з розбавленим розчином H₂SO₄, щоб водню, який виділився, вистачило на відновлення CuO, добутого термічним розкладом 94 г Cu(NO₃)₂? Відповідь: 28 г.

5. Залізну пластинку масою 20,4 г опустили до розчину сульфату міді(II). Визначте масу заліза, що перейшло в розчин до моменту, коли маса пластини стала рівною 22,0 г. Відповідь: 11,2 г.

6. Для відновлення Fe₂O₃ до металевого заліза було потрібно 6,72 л (н.у.) СО. Газ, що утворився внаслідок реакції, поглинули розчином, що містить 22,2 г Са(ОН)₂. Визначте склад та масу солі, що утворилася, а також початкову масу Fe₂O₃. Відповідь: 30 г СаСО₃, 16 г Fe₂O₃.

7. Речовини, що залишилися після прожарювання суміші алюмінію з Fe₃O₄ без доступу повітря, розчинили у лугу. Виділилося 6,72 л газу. При розчиненні такої ж маси цих речовин в HCl виділилося 26,88 л газу. Визначте кількісний склад початкової суміші Al та Fe₃O₄. Відповідь: 27 г Al та 69,6 г Fe₃O₄.

8. Який об’єм повітря при температурі 18^оС та тиску 100 кПа буде потрібний для окиснення 4,6 г гідроксиду заліза(II) у гідроксид заліза(III)? Відповідь: 1,47 л.

9. Скільки мілілітрів розчину FeCl₃ з еквівалентною концентрацією 0,1 моль/л потрібно, щоб виділити з розчину KI 0,04774 г йоду? Відповідь: 3,76 мл.

10. Напишіть рівняння реакції взаємодії сульфату заліза(II) з нітратом срібла. Розрахуйте масу срібла, яка виділиться, якщо в реакції бере участь 10 л розчину сульфату заліза(II) (r = 1,078 г/см³) з масовою часткою 8%. Відповідь: 612,8 г.

11. Обчисліть еквівалентну масу NH₄Fe(SO₄)₂^.12H₂O при реакції з лугом. Відповідь: 120,5 г/моль.

12. Який об’єм хлору (н.у.) потрібний для окиснення 1 т 24%-ного розчину K₄[Fe(CN)₆]? Відповідь: 7,30 м³.

13. Обчисліть молярні маси еквівалентів комплексних солей [Co(NH₃)₆]I₃ та [Co(NH₃)₅I]I₂ у реакції з AgNO₃. Відповідь: 180,67 та 262,50 г/моль.

14. Який об’єм хлору (27 ^оС та 96,5 кПа) необхідний для окиснення 2,79 г гідроксиду нікелю(II) у лужному середовищі? Відповідь: 0,388 л.

15. Який об’єм займатиме тетракарбоніл нікелю, якщо до реакції із СО вступило 23,48 г нікелю, а виробничі втрати склали 10%? Відповідь: 8,0 л.

16.3. Зразок завдання для поточного контролю

№ п/п	Задачі	Кількість балів
	Яка з солей, утворених катіоном Fe^3+ та аніонами наведених нижче кислот, добре розчинна у воді? 1) H3PO4; 2) HSCN; 3) H2SiO3; 4) HCl.
	Які речовини утворюються при взаємодії гідроксиду нікелю(III) з концентрованою хлороводневою кислотою? 1) NiCl3 + H2O; 2) NiCl2 + Cl2O + H2O; 3) NiCl2 + H2O + Cl2; 4) NiCl2 + Cl2O + H2.
	Закінчіть рівняння реакції: FeSO4 + KIO3 + H2SO4 ®. Чому дорівнює сума коефіцієнтів у правій частині рівняння? 1) 15; 2) 8; 3) 11; 4) 13.
	Який з гідроксидів є найсильнішим окисником? 1) Fe(OH)2; 2) Co(OH)3; 3) Co(OH)2; 4) Ni(OH)3.
	У якій реакції сполука заліза(III) є відновником: 1) Fe(OH)3 + KI®; 2) FeCl3 + H2S®; 3) Fe(OH)3 + KOH(конц.)®; 4) FeCl3 + Br2 + NaOH®.
	Сума балів

Лабораторна робота. Залізо

Проста речовина