МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
В.Ф. Кострюков, А.М. Самойлов,
Е.В. Томина, М.К. Шаров
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
ПО ОБЩЕЙ И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Часть II
Учебное пособие для вузов
Воронеж
Издательский дом ВГУ
2017
Стр.1
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
ГЛАВА 1. КООРДИНАЦИОННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Лабораторная работа № 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
ГЛАВА 2. ВОДОРОД. ПЕРОКСИД ВОДОРОДА, КИСЛОРОД . . . . . . . . . . 13
Лабораторная работа № 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Лабораторная работа № 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Лабораторная работа № 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
ГЛАВА 3. МЕТАЛЛЫ ПЕРВОЙ ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Лабораторная работа № 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Лабораторная работа № 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
ГЛАВА 4. МЕТАЛЛЫ ВТОРОЙ ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Лабораторная работа № 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Лабораторная работа № 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
ГЛАВА 5. ЭЛЕМЕНТЫ ЧЕТВЕРТОЙ ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Лабораторная работа № 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Лабораторная работа № 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Лабораторная работа № 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Лабораторная работа № 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
ГЛАВА 6. ЭЛЕМЕНТЫ ПЯТОЙ ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Лабораторная работа № 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Лабораторная работа № 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Лабораторная работа № 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Лабораторная работа № 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3
Стр.3
ГЛАВА 1. КООРДИНАЦИОННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Лабораторная работа № 1
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Координационными, или комплексными, называются соединения, в
состав которых входят комплексные частицы (нейтральные молекулы или
ионы), образующиеся в результате присоединения к данному иону (или
атому), называемому комплексообразователем, нейтральных молекул или
других ионов, называемых лигандами. Теория комплексных соединений
(координационная теория) была разработана швейцарским химиком А.
Вернером в 1893 г.
Комплексная частица – сложная частица,
способная
к
самостоятельному существованию в кристалле или растворе, образованная
из других, более простых частиц, также способных к самостоятельному
существованию. Иногда комплексными частицами называют сложные
химические частицы, все или часть связей в которых образованы по
донорно-акцепторному механизму.
Комплексообразователь – центральный атом или ион комплексной
частицы. Чаще всего комплексообразователем является атом или катион
элемента с металлическими химическими свойствами. Однако в некоторых
случаях неметаллы, такие как кислород, азот, сера, иод и другие, могут
выступать в качестве комплексообразователей. Обычно комплексообразователь
имеет положительный заряд, и в современной научной
литературе
именуется
металлоцентром.
Гораздо
реже
заряд
комплексообразователя может быть также отрицательным или равным нулю.
Лиганды, или адденды, представляют собой атомы, ионы или
нейтральные молекулы, располагающиеся вокруг комплексообразователя.
Лигандами могут быть частицы, имеющие молекулярное строение (H2O, CO,
NH3, NH2-CH2-CH2-NH2 и др.), анионы (OH−, Cl−, С2O4
6
2− и др.), а также
Стр.6
катион водорода H+.
Внутренняя сфера комплексного соединения формируется комплексообразователем
и связанными с ним лигандами.
Внешняя сфера комплексного соединения – остальные частицы,
связанные с комплексной частицей ионной или межмолекулярными связями,
включая водородные.
Цель работы. Получить и экспериментально закрепить знания об
особенностях химических свойств координационных (комплексных)
соединений.
Приборы и реактивы. Штатив с пробирками; набор хорошо
растворимых в воде солей: NH4Fe(SO4)2, K3[Fe(CN)6], CdCl2, CuSO4, NiSO4,
NiCl2, CoCl2, CoSO4, CrCl3, Cr2(SO4)3, MgSO4, ZnSO4, KI, AgNO3; водные
растворы NH4OH, NH4CNS, KCNS, NH4Cl, (NH2)2CS, SbCl3 Na2S2O3, NaNO3;
дистиллированная вода; универсальная индикаторная бумага; стеклянная
воронка; фильтровальная бумага; газовая горелка; аппарат Киппа для
получения тока сероводорода.
Алгоритм работы.
Опыт 1. Различие между двойными солями и комплексными
соединениями
Опыт 1 а. Диссоциация двойных солей в водном растворе
Выполнение опыта. В две пробирки наливают 2 – 3 мл раствора
железоаммонийных квасцов NH4Fe(SO4)2. В одну из пробирок добавляют
несколько капель роданида аммония NH4CNS или роданида калия KCNS, а в
другую – такой же объем раствора хлорида бария.
Объясните наблюдаемые явления. Составьте и запишите ионные и
молекулярные уравнения протекающих реакций, а также уравнение
электролитической диссоциации железоаммонийных квасцов.
Опыт 1 б. Диссоциация комплексных соединений в водном растворе
Выполнение опыта. В пробирку наливают 2 – 3 мл раствора K3[Fe(CN)6]
7
Стр.7
- гексацианоферрата (III) калия и добавляют несколько капель роданида
аммония NH4CNS или роданида калия KCNS.
Объясните наблюдаемые явления. Содержит ли раствор этой комплексной
соли ионы Fe3+? Составьте и запишите ионное уравнение процесса
электролитической диссоциации данного соединения.
В чем состоит различие процесса диссоциации в водном растворе
между двойными и комплексными солями?
Опыт 2. Определение атома в составе лиганда, через который лиганд
координируется с комплексообразователем
Выполнение опыта. В пробирке смешивают 2 мл 1 М раствора хлорида
кадмия и равный объем 2 М раствора тиомочевины (NH2)2CS. Наблюдают
образование белых игольчатых кристаллов смешанного нейтрального
комплекса (К.Ч. = 4). Отделяют кристаллы от раствора фильтрованием и
нагревают их на газовой горелке. При термическом разложении этого
комплекса может получиться или нитрид кадмия (черного цвета), или
сульфид кадмия (желтого цвета).
Установите цвет соединения, полученного при термическом
разложении кристаллов. Определите атом, через который с кадмием
координируется тиомочевина. Составьте и запишите уравнение реакций
образования комплексного соединения кадмия и его разложения.
Опыт 3. Получение катионных и анионных комплексных соединений
Опыт 3 а. Получение сульфата тетрааммин меди (II)
Выполнение опыта. К 2 – 3 мл раствора сульфата меди (II) добавляют
по каплям водный раствор аммиака. Наблюдают образование голубого
осадка, который растворяется при дальнейшем прибавлении избытка
раствора аммиака вследствие образования комплексного соединения (К.Ч. =
4).
Отметьте цвет образовавшегося раствора. Составьте и запишите
уравнения протекающих реакций в ионной и молекулярной формах.
8
Стр.8
Опыт 3 б. Получение аммиачного комплекса никеля (II)
Выполнение опыта. К раствору хлорида или сульфата никеля (II)
приливают по каплям водный раствор аммиака до растворения
первоначально образовавшегося осадка гидроксида никеля (II). Отмечают
цвет осадка и окраску конечного раствора комплексного соединения Ni (II)
(К.Ч. = 6).
Составьте и запишите в молекулярной и ионной формах уравнения
реакций получения гидроксида никеля (II) и комплексного соединения.
Присутствие каких ионов в растворе определяет окраску растворов
исходной соли никеля и комплексного соединения никеля?
Опыт 3 в. Получение аммиачных комплексов кобальта в различных
степенях окисления
Выполнение опыта. К раствору хлорида кобальта (II) CoCl2 приливают
избыток водных растворов хлорида аммония и аммиака. Наблюдают
образование розовато-красного раствора комплексной соли Co (К.Ч. = 6).
Раствор на воздухе постепенно меняет окраску на желтую вследствие
окисления Со (II) до Со (III).
Составьте и запишите в молекулярной и ионной формах уравнения
реакций получения комплексного соединения кобальта (II) и его окисления
кислородом воздуха до комплексного соединения кобальта (III).
Опыт 3 г. Получение аквакомплексов и гидроксокомплексов хрома (III)
Выполнение опыта. В две пробирки наливают 2 - 3 мл раствора соли
хрома (III) и добавляют 1 М водный раствор аммиака до образования осадка
гидроксида хрома (III). В одну из пробирок с осадком Cr(OH)3 приливают 1
М раствор серной кислоты, в другую 2 М раствор гидроксида натрия до
растворения осадка. Устанавливают окраску полученных комплексных
соединений (К.Ч. = 6).
Составьте и запишите в молекулярной и ионной формах уравнения
реакций получения гидроксида хрома (III), а также комплексных соединений
9
Стр.9
при его взаимодействии с кислотой и щелочью.
Опыт 4. Изучение устойчивости комплексных ионов
Опыт 4 а. Сравнение способности образовывать комплексные
соединения металлов IIA и IIB групп
Выполнение опыта. В две пробирки наливают по 2 мл 0,5 М раствора
сульфата магния и добавляют 0,5М раствор гидроксида натрия. В первой
пробирке образовавшийся осадок гидроксида магния обрабатывают
избытком раствора NaOH, а во второй пробирке – 25%-ным водным
раствором аммиака. Наблюдают, растворяется ли при этом осадок гидроксида
магния? Проводят аналогичные опыты с 0,5 М раствором хлорида
цинка. Устанавливают, какой из ионов (Mg2+ или Zn2+) является лучшим
комплексообразователем?
Составьте и запишите в молекулярной и ионной формах уравнения
реакций получения гидроксидов магния и цинка, а также реакции получения
комплексных соединений.
Опыт 4 б. Изучение устойчивости комплексных ионов серебра
Выполнение опыта. В пробирку наливают 1 – 2 мл раствора нитрата
серебра. К нему добавляют раствор иодида калия. Образовавшийся осадок
иодида серебра AgI отфильтровывают и растворяют в избытке раствора
тиосульфата натрия Na2S2O3.
Составьте и запишите в молекулярной и ионной формах уравнения
реакций получения ацидокомплекса серебра.
К полученному раствору комплексной соли серебра приливают немного
раствора (NH4)2S или пропускают ток сероводорода из аппарата Киппа.
Используя представления о произведении растворимости и константе
нестойкости, объясните, почему растворяется осадок AgI и образуется
осадок Ag2S? Составьте и запишите в молекулярной и ионной формах
уравнения соответствующих реакций.
10
Стр.10