ЭЛЕМЕНТЫ VII А ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ. ГАЛОГЕНЫ И СВОЙСТВА ИХ СОЕДИНЕНИЙ

Цель работы: изучить физико-химические свойства галогенов и их соединений в соответствии с положением в периодической системе элементов Д.И.Менделеева.

Реактивы и материалы: оксид марганца(IV), перманганат калия, дихромат калия, оксид кальция, карбонат кальция,  медь (тонкая проволока), железо (порошок), цинк (порошок, гранулы), натрий (металлический), алюминий (порошок), фосфор (красный), сурьма, бензол, этанол, раствор аммиака, раствор индиго, раствор лакмуса, раствор сероводорода, растворы соляной (пл. 1,19 г/см³) и серной (2 н., пл.1,84 г/см³) кислот, растворы NaOH (2 н., 10%-ный) и КOH (2 н., 50%-ный), раствор нитрата серебра (0,1 н.), раствор сульфата хрома(III) (0,5 н.), растворы КС1, КВг, KI (0,1 н.)

Оборудование: аппарат Киппа, заряженный для получения водорода, колба Вюрца, капельная воронка, две промывалки, штатив с лапкой и кольцом, горелка, пробирка с пробкой и трубкой с оттянутым концом, кристаллизатор, стакан емкостью 50—100 мл, стеклянная палочка, штатив с пробирками, щипцы тигельные, ложечка для сжигания веществ в газах, банки с крышками (две из них с неболь­шим количеством песка) для собирания хлора, пипетка, весы с разновесом

Техника безопасности: соблюдать основные правила работы в химической лаборатории, а также технику безопасности при работе с концентрированными растворами кислот и щелочей, нагревательными приборами. Все работы проводить в вытяжном шкафу!

Опыт 1. Получение хлора

В три пробирки насыпать понемногу следующих веществ: в первую — оксида марганца(IV), во вторую — дихромата калия, в третью — перманганата калия. В каждую пробирку прилить по 1 мл концентрированной соляной кислоты. Содержимое первой и второй пробирок слегка подогрейте. Опишите наблюдения. Определите выделяющийся газ по цвету (на фоне белой бумаги).

Напишите уравнения реакций получения хлора, составьте схемы перехода электронов в этих реакциях. Чем являются в проведенных реакциях МnO₂, КМnО₄, K ₂ Cr ₂ O ₇ ?

 

Опыт 2. Взаимодействие хлора с металлами и неметаллами

Накалите в пламени горелки пучок тонких медных проволочек и тотчас опустите их в сосуд с хлором. Что наблюдаете? После остывания сосуда налейте в него немного воды и взболтайте. Каков цвет полученного раствора? Напишите уравнение реакции.

В железной ложечке сильно нагрейте немного порошка железа и понемногу высыпьте в сосуд с хлором, на дно которого насыпан небольшой слой песка. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции.

Отрежьте небольшой кусочек металлического натрия (величиной с горошину), отожмите его фильтровальной бумагой для удаления следов керосина, расплавьте в железной ложечке и внесите в сосуд с хлором, на дне которого насыпан небольшой слой песка. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции.

Выпишите формулы полученных хлоридов, сравните условия их получения. Какую роль играет хлор в реакциях с металлами?

Положите в ложечку для сжигания немного красного фосфора и внесите в сосуд с хлором. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции. Укажите окислитель и восстановитель.

 

Опыт 3. Хлорная вода и ее свойства

Налейте в пробирку на ²/3 холодной воды и пропускайте хлор в течение 2-4 мин. Отметьте цвет (на фоне листа белой бумаги) и запах полученной хлорной воды (осторожно!). Полученную хлорную воду сохраните для последующих опытов.

К небольшой порции полученной хлорной воды прилейте нейтральный раствор лакмуса. Что наблюдаете? К другой порции добавьте несколько капель раствора нитрата серебра. Объясните результаты опытов и напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

В три пробирки налейте понемногу: в одну — раствор индиго, в другую — раствор фуксина и в третью — воды, подкрашенной фиолетовыми чернилами. Прилейте во все пробирки по нескольку капель хлорной воды и взболтайте. Что происходит? Запишите и объясните наблюдаемые явления.

Налейте в две пробирки небольшой объем хлорной воды. В одну из них добавьте несколько капель раствора гидроксида натрия, в другую — сероводородной воды. Отметьте происходящие изменения. Сохраняется ли запах хлорной и сероводородной воды? Напишите уравнения реакций. К каким типам окислительно- восстановительных реакций они относятся?

В пробирку с раствором сульфата хрома(III) прилейте избыток раствора гидроксида калия и добавьте хлорной воды. Что наблюдаете?

 

Опыт 4. Получение брома и иода

Смешайте немного кристаллов бромида калия и порошка оксида марганца), всыпьте в пробирку, прилейте несколько капель концентрированной H₂SO₄ и немного подогрейте. Отметьте цвет и запах (осторожно!) выделяющихся паров брома. Напишите уравнение реакции.

Проделайте аналогичный опыт с KI. Что наблюдаете? Какое вещество выделяется в виде газа? Каков их цвет и запах? Напишите уравнение реакции. Какую роль выполняет MnO ₂ в проведенных реакциях?

К раствору КВг приливайте по каплям свежеприготовленную хлорную воду. Наличием какого вещества обусловлена окраска раствора? Добавьте к раствору 1 мл бензола. Энергично встряхните содержимое пробирки. Отметьте цвет раствора и слоя бензола. Сделайте вывод о растворимости брома в воде и в органическом растворителе. Напишите уравнение реакции взаимодействия КВг с хлорной водой.

В две пробирки налейте по 2—3 мл раствора KI, в одну из них прибавьте по каплям свежеприготовленную хлорную воду, в другую — бромную воду. Наблюдайте за происходящими явлениями. Добавьте в каждую пробирку по 1 мл бензола. Энергично встряхните содержимое пробирок. Что происходит? Дайте объяснение. Составьте уравнения реакций.

Сравните окислительную активность хлора и брома. Проверьте свои наблюдения, пользуясь таблицей окислительно-восстановительных потенциалов.

Опыт 5. Свойства брома и иода

Налейте в пробирку 2—3 мл бромной воды, отметьте ее цвет и слегка нагрейте. Что наблюдаете?

В пробирку с 5 мл бромной воды всыпьте небольшими порциями при постоянном взбалтывании порошок магния. Наблюдайте за цветом раствора. На что указывают происходящие изменения в растворе? Напишите уравнение реакции.

К небольшой порции сероводородной воды (отметьте ее цвет и запах) приливайте по каплям бромную воду и тщательно взбалтывайте раствор. Запишите наблюдения. Составьте уравнение реакции.

Осторожно налейте в пробирку немного брома, закрепите ее в металлическом штативе. Слегка подогрейте бром. Бросьте в пробирку с бромом немного порошка алюминия. Наблюдайте за происходящим явлением. Напишите уравнение реакции. На основании проведенных опытов охарактеризуйте физические и химические свойства брома.

Поместите в сухую пробирку кристаллик иода. Дно пробирки слегка нагрейте в пламени горелки. Затем охладите на воздухе. Наблюдайте за изменением цвета и агрегатного состояния возгоняющегося иода при охлаждении.

Положите в пробирку несколько кристалликов иода, прилейте к ним 5-10 мл воды и сильно взболтайте. Отметьте цвет жидкости. Хорошо ли растворяется иод в воде? К водному раствору с нерастворившимися кристалликами иода добавьте несколько капель раствора KI. Запишите наблюдения.

Испытайте растворимость иода в этиловом спирте. Налейте в пробирку 1-2 мл спирта и опустите туда 1 кристаллик иода. Отметьте цвет раствора.

К 2—3 мл сероводородной воды добавьте при взбалтывании равный объем водного раствора иода. Отметьте признаки химической реакции взаимодействия между иодом и сероводородной водой. Напишите уравнение реакции.

В фарфоровой чашке перемешайте немного порошка алюминия или цинковой пыли с мелко растертым иодом. Смочите смесь несколькими каплями воды. Что происходит? Напишите уравнение реакции, имея в виду, что вода играет роль катализатора. На основании проведенных опытов сделайте вывод о свойствах иода.

 

Опыт 6. Действие хлорной воды на смесь растворов иодида калия и бромида калия

Налейте в пробирку по 2—3 капли 2 н. растворов KI и КВr, добавьте около 0,5 мл бензола и прибавляйте по каплям хлорную воду, перемешивая каждый раз содержимое пробирки. Следите за цветом бензола. Сначала хлор окисляет KI, при этом выделяется свободный иод, который окрашивает слой бензола в вишневый цвет. Затем выделившийся иод окисляется хлором в йодноватую кислоту НIO₃, при этом бензол обесцвечивается. При добавлении новых порций хлорной воды появляется оранжевая окраска бензола, свидетельствующая о выделении свободного брома. При дальнейшем добавлении хлорной воды и она исчезает вследствие окисления брома в бромноватую кислоту НВrО₃. Напишите уравнения реакций.

 

Опыт 7. Получение хлороводорода и его свойства

Соберите прибор для получения хлороводорода (Зарисуйте прибор!). В колбу Вюрца поместите 15—20 г хлорида натрия. В капельную воронку налейте концентрированной H₂SO₄. Конец газоотводной трубки введите в сухой сосуд для собирания хлороводорода так, чтобы трубка доходила почти до дна. Закройте отверстие сосуда рыхлым комочком ваты. Рядом с прибором поставьте кристаллизатор с водой. Из капельной воронки добавляйте H₂SO₄. Наблюдайте за происходящими изменениями реагирующих веществ. Для ускорения реакции колбу слегка подогрейте. Когда над ватой, которой закрыто отверстие сосуда, появится туман (объяснить причину его образования), нагревание колбы прекратите, а конец газоотводной трубки опустите в колбу с водой (держите трубку близко над водой, не опуская ее в воду. Почему?). Вынув вату, тотчас закройте отверстие сосуда с хлороводородом стеклянной пластинкой.

Перевернув сосуд отверстием вниз, погрузите его в кристаллизатор с водой и выньте пластинку. Что наблюдаете? Какова растворимость хлороводорода в воде? Затем выньте сосуд из кристаллизатора, закрыв предварительно под водой стеклянной пластинкой.

Разлейте полученный раствор в четыре пробирки. Одну часть раствора испытайте индикаторной бумажкой. Что наблюдаете? Докажите опытным путем, что полученный раствор хлороводорода является кислотой. Во вторую порцию раствора внесите гранулу цинка, в третью — кусочки оксида кальция, в четвертую — немного карбоната кальция. Опишите наблюдения. Напишите соответствующие уравнения реакций.

Опыт 8. Восстановительные свойства галогеноводородов

В три сухие пробирки положите по 1 г измельченных КС1, КВr и KI и прилейте в каждую пробирку одинаковые объемы (по 2—3 мл) концентрированной H₂SO₄. Наблюдайте появление белых паров в первый момент во всех трех пробирках. Каков состав выделяющихся веществ? Следите за дальнейшими изменениями веществ в пробирках. Объясните происходящие явления. Сравните восстановительные свойства НВ r и HI . Напишите уравнения реакций окисления НВ r и HI концентрированной серной кислотой. Расположите галогеноводороды в порядке возрастания их восстановительной активности.

Опыт 9. Реакции на ионы Вr^- и I^-

Испытайте в отдельных пробирках действие ионов Ag⁺ на растворы бромида и иодида. Отметьте цвет и характер осадков. Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной форме.

 

Опыт 10. Получение жавелевой воды

Налейте в пробирку разбавленный раствор щелочи, поставьте его в стакан с ледяной водой и несколько минут пропускайте через раствор хлор. Почему опыт ведут при охлаждении? Напишите уравнение реакции.

Полученный раствор жавелевой воды сохраните для следующих опытов.

 

Опыт 11. Окислительные свойства жавелевой воды

К раствору фуксина прилейте немного жавелевой воды, полученной в опыте 10. Что наблюдаете? Дайте объяснение. Напишите уравнение реакции в молекулярной и ионной форме.

Повторите опыт, взяв подкисленный раствор индиго. Как влияет эта среда на скорость реакции? Объясните механизм происходящих реакций.

По куску окрашенной ткани проведите палочкой, смоченной подкисленной жавелевой водой. Объясните наблюдаемое явление. Почему хлор обесцвечивает только влажную ткань?

К раствору сульфата марганца(II) прилейте небольшой объем жавелевой воды. Что наблюдаете? Какой газ выделяется? Обратите внимание на его цвет и запах. Напишите уравнение реакции, имея в виду, что ион Мп²⁺ переходит в МпО₂, практически нерастворимый в воде.

 

Опыт 12. Получение хлорной (белильной) извести и ее свойства

Поместите в стакан емкостью 100 мл 5 г гидроксида кальция и добавьте 15 мл воды. Содержимое стакана размешайте и нагрейте. Температура смеси не должна превышать 30 °С. Пропускайте через взвесь ток хлора в течение 10—15 мин. Образовавшийся осадок хлорной извести сохраните для следующих опытов.

Осадок, полученный в опыте, отфильтруйте, определите его запах и разделите на две части. К одной части прилейте небольшой объем концентрированной НСl. Какой газ выделяется? Напишите уравнение реакции.

Вторую часть хлорной извести взболтайте с водой и прилейте раствор фуксина. Что наблюдаете? Объясните результаты опыта и напишите уравнение реакции.

К раствору ацетата свинца(II) добавьте немного хлорной извести и нагрейте. Отметьте цвет образующихся осадка и газа. Напишите уравнение реакции, учитывая, что ионы Р b ²⁺ переходят в Р b О₂.

В небольшом объеме воды растворите несколько кристаллов FeSO₄ и добавьте равный объем раствора NaOH. Отметьте цвет и характер осадка. Напишите уравнение реакции в молекулярной и ионной форме. Добавьте к осадку 3—4 мл насыщенного раствора гипохлорита кальция. Объясните наблюдаемые явления. Составьте уравнения реакций.

 

Опыт 13. Получение бертолетовой соли (хлората калия)

Налейте в небольшой стакан 15—20 мл насыщенного раствора КОН, поставьте на асбестовую сетку и нагрейте до кипения. В горячий раствор КОН пропускайте хлор до тех пор, пока из раствора начнут оседать кристаллики образующейся бертолетовой соли. Трубку, по которой идет хлор, следует брать достаточно широкую, чтобы она не закупорилась выделяющимися кристаллами. Остудите раствор, полученную соль отфильтруйте, промойте на фильтре холодной водой и высушите в сушильном шкафу при температуре около 100 °С. Фильтрат подкислите НNO₃ и испытайте раствором AgNO₃. Объясните наблюдаемое явление. Напишите уравнение реакции взаимодействия хлора с КОН при нагревании.

Высушенные кристаллы КСlО₃ сохраните для следующих опытов.

 

Опыт 14. Свойства хлората калия

Поместите в тигель 1 г КСlО₃, полученного в опыте 13, и маленький кусочек КОН (берите только пинцетом!). Тигель поставьте на фарфоровый треугольник. Нагрейте содержимое тигля до плавления. В расплавленную массу внесите небольшое количество порошка МnО₂, продолжая нагревать до появления зеленой окраски манганата калия К₂МnО₄. Испытайте растворимость полученного продукта в воде. Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции.

Приготовьте 0,3—0,5 г смеси КСlО₃ и МnО₂. (Перемешивать осторожно!) Нагрейте смесь в сухой пробирке. Определите опытным путем, какой газ выделяется. Напишите уравнение реакции.

Немного кристаллов КСlО₃ поместите в пробирку, добавьте 2—3 мл концентрированной НСl и слегка подогрейте. Что происходит? Какого цвета выделяющийся газ? Напишите уравнение реакции.

 

Опыт 15. Окислительные свойства хлорноватой кислоты

В две пробирки налейте равные объемы растворов КСlО₃ и KI. Наблюдаются ли изменения? Затем в одну из пробирок добавьте немного раствора H₂SO₄. Что происходит? Сравните цвет растворов в обеих пробирках. Напишите уравнения реакций и объясните результаты опыта, учитывая, что окислительные свойства в растворе характерны только для НС l О₃, а не для ее солей.

ВНИМАНИЕ!

1. К окислительно-восстановительным уравнениям реакций обязательно следует писать электронные или электронно-ионные (для реакций, протекающих в растворе) балансы.

2. Для реакций ионного обмена следует составлять полные и краткие уравнения реакций.

3. При описании опытов следует: зарисовать прибор или схему опыта, указать наблюдаемые признаки реакций, составить соответствующие уравнения реакций, сформулировать выводы (как правило, в обобщенном виде).

 

Контрольные вопросы:

1. Напишите электронные формулы атомов хлора, брома и иода и схемы распределения электронов по атомным орбиталям. Укажите тип связи, ковалентность и степень окисления атомов хлора в моле­куле хлора.

2. С точки зрения электронной теории охарактеризуйте свойства хлороводорода и сравните их со свойствами иодоводорода. Объясните различия.

3. Почему для получения хлороводорода сульфатным способом необходимо использовать твердый хлорид и концентрированный раствор серной кислоты?

4. Составьте структурные формулы оксидов и гидроксидов хлора.

5. Напишите уравнения реакций получения НС1О, НС1О₃, НС1О₄.

6. Охарактеризуйте окислительно-восстановительные свойства оксидов, гидроксидов и солей хлора.

7. Как изменяются кислотные и окислительные свойства кислородсодержащих кислот хлора в ряду: НС l O, HC l O₂, HC l O₃, НС l О₄? Дайте объяснение.

8. Для нейтрализации 20 мл раствора, содержащего одновременно кислоты HCl и НВ r , потребовалось 5 мл 0,4М раствора щелочи, а при действии на тот же объем раствора соли серебра выпало 0,3315 г осадка. Определите молярную кон­центрацию кислот в растворе.

9. С мешали равные объемы 0,01М раствора бромида кальция и 0,03М раствора гидроксида натрия. Определите, будет ли образовываться осадок, если произведение растворимости гидроксида кальция 5,5 ∙ 10^-6? Принять плотности всех растворов равными 1 г/мл.

10. О бразец гидроксида неизвестного металла массой 10,7 г растворили в 1 л 0,5н раствора соляной кислоты. Избыток кислоты нейтрализовали 200 мл 1н раствора гидроксида натрия. Установите формулу гидроксида неизвестного металла.

Лабораторная работа № 15

---

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 1324; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!