Задания для самостоятельной работы

Задание 1.Составьте полные электронные формулы и графические формулы валентного слоя элементов d-семейства:

Задание 2.Составьте формулы оксида и гидроксида металла в указанной степени окисления. Приведите уравнения реакций, демонстрирующие кислотно-основной характер этих соединений.

Задание 3.Расставьте коэффициенты в приведенных схемах ОВР, пользуясь методом полуреакций. Укажите, какую роль в приведенных окислительно-восстановительных реакциях играют соединения d-металлов, в какой степени окисления при этом находится металл?

Тестовые задания для самоконтроля

1. При добавлении раствора … к раствору сульфата меди не будет выпадать осадок.

1) NaOH,

2) Na₂S,

3) NaCl.

2. Область значения рН для раствора хлорида меди:

1) рН > 7,

2) рН ≈ 7,

3) рН < 7.

3. Сумма стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции: Zn + NaOH + H₂O → ….:

1) 6,

2) 7,

3) 8.

4. Геометрическая конфигурация катиона [Zn(NH₃)₄]²⁺ -

1) линейная,

2) плоская,

3) тетраэдр.

5. Сумма стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции: Cr + Cl₂ → ….:

1) 3,

2) 5,

3) 7.

6. Степень окисления хрома в продуктах термического разложения Cr(OH)₃ -

1) +2,

2) +3,

3) +6.

7. Сумма стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции: Mn + HCl → …:

1) 3,

2) 5,

3) 7.

8. Сумма стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции: KMnO₄ + H₂SO₄ + K₂SO₃ → …:

1) 15,

2) 18,

3) 21.

9. Окраска лакмуса в растворе хлорида железа (III) –

1) красная,

2) фиолетовая,

3) синяя.

10. В результате окислительно-восстановительной реакции: K₂MnO₄ + H₂O → … степень окисления марганца будет…

1) не изменится,

2) +2, +4,

3) +4, +7.

Ответы к тестовым заданиям

Лабораторная работа № 11
Химические свойства соединений d-металлов

Цель работы: изучение химических свойств d-элементов, обусловленных особенностями электронного строения их атомов.

Реактивы: V₂O₅, MnO₂; NaBiO₃ (тв.), лакмус, Br₂ (р-р), Н₂О₂ (3%), 1% раствор крахмала, HNO₃ (конц.); 2 н. растворы: NaOH, H₂SO₄, СН₃СООН; 0,5 н. растворы MnSO₄, СоSO₄, NiSO₄, Cr₂(SO₄)₃, KI, К₂Сr₂О₇, K₂CrO₄; свежеприготовленный раствор FeSO₄ из соли Мора (NH₄)₂·FeSO₄·6Н₂О.

Оборудование: капельницы с пипетками, штатив с пробирками, газовая горелка, держатель, микрошпатель, стеклянная палочка.

Техника безопасности: Опыт 1в выполняйте под тягой. Осторожно нагревайте пробирки с растворами на пламени горелки.

Ход работы

Опыт 1. Соединения d-элементов низшей степени окисления

а) Основные свойства гидроксидов

В пробирки внесите по 10 капель растворов MnSO₄, NiSO₄. В каждую из них прибавьте 2 н раствор щелочи до образования осадка. Отметьте цвета осадков. Испытайте все полученные гидроксиды на растворимость в кислоте и в избытке щелочи. Составьте молекулярные и ионные уравнения соответствующих реакций.

Какой вывод можно сделать о кислотно-основных свойствах гидроксидов d-элементов в степени окисления +2?

б) Восстановительные свойства соединений

В две пробирки внесите по 20 капель 2 н растворов FeSO₄, NiSO₄, в третью – 5 капель раствора СоSO₄. В каждую пробирку добавьте 2 н раствор щелочи до образования соответствующего гидроксида (II). В третьей пробирке голубой осадок соответствует основной соли кобальта (II), а розовый цвет – гидроксиду кобальта (II).

Первую пробирку с осадком оставьте стоять на воздухе. Что наблюдаете? Напишите реакцию окисления гидроксида железа (II) в гидроксид железа (III) кислородом воздуха.

Осадок гидроксида кобальта, предварительно размешав стеклянной палочкой, разделите на две части. Одну оставьте стоять на воздухе. Ко второй части прилейте 3%-ного раствора Н₂О₂. В какой из пробирок наблюдается окисление гидроксида кобальта (II)? Напишите уравнение реакции.

Осадок гидроксида никеля разделите на три части. Одну оставьте стоять на воздухе, ко второй прилейте 20 капель 3%-ного раствора H₂O₂, а к третьей 10 капель бромной воды. В какой из пробирок наблюдается окисление гидроксида никеля (II) в гидроксид никеля (III)? Напишите уравнение реакции. На основании результатов опыта сделайте вывод: как изменяется восстановительная активность в ряду: Fe²⁺ → Со²⁺ → Ni²⁺?

Опыт 2. Соединения d-элементов в промежуточной степени окисления

Амфотерные свойства гидроксидов

а) В пробирку внесите 20 капель раствора Cr₂(SO₄)₃ и прибавляйте по каплям 2 н раствора щелочи до образования осадка. Осадок разделите поровну в две пробирки. Затем в одну из пробирок прилейте 2 н раствора H₂SO₄, а в другую – 2 н раствора NaOH до полного растворения осадка.

Какими свойствами обладает Сr(ОН)₃? Напишите молекулярные и ионные уравнения всех реакций, учитывая, что в избытке щелочи при растворении гидроксида хрома (III) образуется комплексная соль Na₃[Cr(OH)₆] – гексагидроксохромат (III) натрия.

Окислительно-восстановительные свойства МnО₂

б) В две пробирки внесите по 1/2 микрошпателя твердого МnO₂. В первую из них добавьте по 20 капель 2 н раствора H₂SO₄ и иодида калия. Наблюдайте изменение окраски раствора на красно-бурую, обусловленное выделением свободного йода. Во вторую пробирку добавьте 20 капель азотной кислоты и на кончике микрошпателя висмутата натрия NaBiO₃. Дайте раствору отстояться. Чем обусловлено появление розовой окраски во второй пробирке? Напишите уравнения соответствующих окислительно-восстановительных реакций и схемы полуреакций. Какие окислительно-восстановительные свойства проявляет оксид марганца (IV) в этих реакциях?

Опыт 3. Соединения d-металлов высшей степени окисления

а) Кислотные свойства оксидов

В пробирку внесите 1/2 микрошпателя порошка оксида ванадия (V) V₂O₅ и 20 капель дистиллированной воды. Смесь нагрейте на газовой горелке до появления бледно-желтой окраски НVО₃. Дайте раствору отстояться, затем проверьте среду универсальным индикатором. Определите рН среды. Напишите уравнение реакции получения метаванадиевой кислоты HVO₃.

б) Взаимопревращение хромат и дихромат ионов

В пробирку внесите 10 капель раствора K₂СrO₄ и 2 н H₂SO₄ до изменения желтой окраски в оранжевую.

В другую пробирку внесите 10 капель раствора K₂Сr₂O₇ и 2 н раствор щелочи до перехода окраски из оранжевой в желтую.

Хромат и дихромат ионы способны к взаимопревращению в зависимости от среды. Напишите уравнения реакций.

в) Окислительные свойства соединений

В пробирку налейте 20 капель дихромата калия K₂Сr₂O₇, добавьте 10 капель 2 н раствора серной кислоты и 10 капель раствора KI. Составьте уравнение реакции, учитывая, что ион Сг₂О₇^2– восстанавливается до Сr³⁺. Красно-бурая окраска раствора обусловлена выделением свободного йода. Добавьте 2-3 капли раствора крахмала. Как изменяется окраска раствора?