Лабораторная работа №8

Подгруппа меди (Cu, Ag, Au)

Цель работы: изучить химические свойства меди, серебра, золота и их соединений.

Необходимые реактивы: медные стружки, медная проволока, золото реактивное, олово, цинк (гранулированный), железо восстановленное, оксид меди (II), пентагидрат сульфата меди (II), сульфат железа (II) иодид калия. Растворы: азотная кислота (концентрированная, r=1,4 г/см³, и 2н), серная кислота (концентрированная, r=1,84 г/см³, и 2н), хлористоводородная кислота (концентрированая, r=1,18 г/см³, и 2н), гидроксид натрия (40% и 2н), аммиак водный (25% и 2н), хлорид меди (II) (0,5 н), сульфат меди (0,5н), иодид калия (0,1н), глюкоза (10%), нитрат ртути (II) (2н), карбонат натрия (2н), нитрат серебра (0,1н), хлорид олова (II) (0,5н), бромид натрия (0,5н), хлорид натрия (2н), тиосульфат натрия (1н), пероксид водорода (3% и 30%), сероводород.

Необходимое оборудование: пробирки химические, плоскодонные конические колбы на 50-100 мл, фарфоровые чашки, водяная баня, конические воронки, часовые стекла, колба Бунзена, воронка Бюхнера, вакуум-эксикатор, центрифуга, фильтровальная бумага, индикаторнаябумага.

8.1. Свойства меди. (Работу проводить в вытяжном шкафу).

8.1.1. Взаимодействие меди с кислотами. К небольшому количеству медных стружек прилить в отдельных пробирках разбавленные и концентрированные растворы кислот хлористоводородной, серной и азотной.

Наблюдать происходящие явления. Те пробирки, в которых реакция не началась, нагреть (осторожно!). Со всеми ли кислотами взаимодействует медь? Обратить внимание на окраску раствора. Присутствие какого иона обусловливает эту окраску? Определить по характерному запаху и окраске выделяющиеся в результате реакции газы. Написать уравнения реакций, объяснить подбор коэффициентов. Сделать вывод о восстановительных свойствах меди.

8.1.2. Взаимодействие меди с ионами менее активных металлов. Пользуясь электрохимическим рядом напряжений металлов, определить, ионы каких металлов в растворах их солей способны окислять медь. В раствор нитрата ртути (II) опустить конец медной проволоки, предварительно зачищенной наждачной бумагой. Какие наблюдаются признаки протекания химической реакции? Написать уравнение реакции.

8.2 .Соединения меди (I)

8.2.1. Получение оксида меди (I). Растворить 2,5 г медного купороса (пентагидрат сульфата меди) в 15 мл теплой воды и добавить 1,5 г глюкозы. Нагреть раствор и быстро прилить к нему 2,5 мл 20%-ного раствора гидроксида натрия. Смесь перемешать и оставить стоять на 5-10 мин (при необходимости немного подогреть). Выделившийся осадок промыть дистиллированной водой методом декантации. Написать уравнения реакций.

8.2.2. Свойства оксида меди (I). Испытать отношение полученного оксида меди (I) к растворам кислот и аммиака. Для этого оксид меди (I) поместить в 4 пробирки. Вещество в первой пробирке обработать при нагревании концентрированной серной кислотой. Наблюдать происходящее явление. Что получается в растворе и в осадке?

Во вторую пробирку прилить по каплям концентрированную хлористоводородную кислоту до растворения появляющегося белого осадка. Каков его состав? Объяснить растворение осадка в избытке этой кислоты. Раствор сохранить для следующего опыта.

Оксид меди (I) в третьей и четвертой пробирках растворить в 25 % растворе аммиака, одну из пробирок быстро плотно закрыть пробкой, другую оставить открытой, обе сильно встряхнуть. Изменяется ли цвет раствора? Объяснить наблюдаемые явления. Написать уравнения реакций.

8.2.3. Получение и свойства гидроксида меди (I). К хлористоводородному раствору оксида меди (I) (см. предыдущий опыт) медленно, по каплям, прилить 20% раствор гидроксида натрия. Что наблюдается? Каковы состав и цвет выделившегося осадка? Слить раствор с осадка и добавить к осадку (по каплям) 1-2 мл 10% раствора аммиака. Что происходит? Чем объясняется растворение осадка?

8.3. Соединения меди (II).

8.3.1. Получение оксида меди (II). К небольшому количеству горячего 5% раствора гидроксида натрия прилить горячий раствор сульфата меди до полноты осаждения оксида меди (II). Реакционную смесь при помешивании нагреть в течение 10-15 минут. Что наблюдается?

Какого отношение оксида меди (II) к разбавленным и концентрированным азотной, хлористоводородной, серной кислотам, а также гидроксиду натрия на холоду и при нагревании? Написать уравнения реакций.

8.3.2. Получение и свойства гидроксида меди (II).

а) К раствору сульфата меди (II) добавить 2% раствор гидроксида натрия до полного осаждения гидроксида меди (II). Осадок промыть путем декантации холодной дистиллированной водой, разложить в несколько пробирок и испытать отношение его к раствору 1н хлористоводородной кислоты, 30% раствору гидроксида натрия и избытку 25% раствора аммиака.

Одну пробу гидроксида меди (II) подвергнуть нагреванию. Объяснить наблюдаемые явления. Написать уравнения реакций. Какими свойствами обладает гидроксид меди (II)? В виде какого иона находится медь в аммиачном растворе?

8.3.3. Получение комплексной аммиачной соли меди (II). К раствору сульфата меди (II) добавить концентрированный раствор гидроксида аммония до растворения первоначально выпавшего осадка. Отметить цвет осадка и раствора. Затем к полученному раствору добавить избыток раствора серной кислоты. Написать уравнения реакций в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

8.3.4. Окислительные свойства иона меди (II). К 3-5 каплям раствора сульфата меди (II) добавить столько же раствора иодида калия. Наблюдать изменение цвета раствора и выпадение осадка. Чтобы определить цвет осадка, следует удалить выделившийся иод. Для этого внести в пробирку несколько капель тиосульфата натрия до полного исчезновения желтой окраски иода. Необходимо избегать избытка раствора тиосульфата натрия. Почему? Каков цвет полученного осадка?

8.4. Получение серебра.

Правила работы с соединениями серебра: реактивов серебра расходовать минимальные количества (1-2 капли) и все остатки после реакций сдавать лаборанту.

8.4.1. Восстановление ионов серебра из растворов его солей более активными металлами. Подобрать (из имеющихся в лаборатории) металлы различной активности, которыми можно восстановить ионы серебра из растворов его солей, налить в пробирки раствор соли серебра и опустить металлы. Используя значения стандартных электродных потенциалов металлов, определить термодинамическую возможность протекания процессов. Написать уравнения реакций.

8.4.2. Восстановление ионов серебра.

8.4.2.1. Поместить в коническую пробирку 1-2 капли нитрата серебра и прилить 3-5 капель 3% раствора пероксида водорода и 1-2 капли раствора гидроксида натрия. Что наблюдается? Написать уравнение реакции.

8.5. Свойства серебра.

8.5.1. Рассмотреть, в какой из кислот и в каких условиях можно растворить серебро.

8.5.2. Налить в пробирку 2-3 мл сероводородной воды, опустить в нее серебряную проволоку. Что происходит? Почему серебряные изделия на воздухе чернеют? Познакомиться с величиной произведения растворимости сульфида серебра.

8.5.3. Медную пластинку или проволоку, очищенную наждачной бумагой, погрузить в 0,01н раствор нитрата серебра. Что наблюдается? Какое место занимает серебро в ряду напряжений металлов?

8.6. Соединения серебра.

8.6.1. Оксид серебра (I). Внести в пробирку 1 мл 0,1н раствора нитрата серебра, прилить 1 мл 0,1н раствора гидроксида натрия. Промыть выпавший осадок водой путем декантации и просушить на воздухе. Каков состав полученного соединения?

Небольшую часть полученного вещества поместить в пробирку и испытать его отношение к нагреванию. Оставшийся препарат серебра обработать 25% раствором аммиака. Что происходит? Написать уравнения реакций.

8.6.2. Комплексные соединения серебра. В коническую пробирку внести 1 каплю раствора нитрата серебра и добавить 1-2 капли гидроксида натрия. Гидроксид серебра неустойчив. Написать уравнение реакции. В пробирку с осадком прибавлять по каплям 2н раствор гидроксида аммония до полного растворения оксида серебра (I). Написать уравнение реакции.

8.7. Свойства золота.

Взять три пробирки и поместить в них по кусочку золота. В одну пробирку налить концентрированную хлороводородную кислоту, во вторую концентрированную серную кислоту, а в третью концентрированную азотную кислоту. Наблюдать отсутствие взаимодействия. Чешуйки золота после опыта промыть и вернуть лаборанту.

Приготовить «царскую водку», взять в пробирку 3 мл концентрированной хлороводородной кислоты и 1 мл концентрированной азотной кислоты. Поместить в эту пробирку кусочек золота. Наблюдать выделение газа и растворение золота. Записать уравнение реакции образования тетрахлороаурата (III) водорода H[AuCl₄]. Раствор сохранить для следующих опытов.

8.8. Свойства соединений золота.

8.8.1. Получение оксида золота (III).

Взять в пробирку 1 мл полученного в опыте 8.7 раствора тетрахлороаурата водорода и добавить 1 мл 40% раствора гидроксида натрия, нагреть реакционную смесь до 70-80^оС. Наблюдать образование бурого осадка гидроксида золота (III). Записать уравнение реакции в молекулярной и ионной формах.

8.8.2. Изучение свойств оксида золота (III).

Промыть декантацией полученный в опыте 8.8.1 осадок гидроксида золота (III) и разделить на две пробирки. В одной пробирке подействовать на него концентрированной хлороводородной кислотой, а во второй пробирке горячим концентрированным раствором гидроксида натрия. Записать уравнение реакции с образованием соответствующих комплексных соединений в молекулярной и ионной форме. Сделать вывод о свойствах оксида золота (III).

8.8.3. Взаимодействие тетрахлороаурата (III) водорода с раствором аммиака.

Взять в пробирку 0,5 мл полученного в опыте 8.7 раствора тетрахлороаурата (III) водорода, добавить несколько кристаллов хлорида аммония и добавить концентрированный раствор аммиака. Записать уравнение реакций образования хлорида тетраамминзолота(III), в молекулярной и ионной формах. Сделать вывод о влиянии хлорида аммония в этой реакции.

8.8.4. Окислительные свойства тетрахлороаурат (III)- иона.

К раствору тетраамминзолота (III) добавить концентрированный раствор щелочи для создания сильно щелочной среды. Добавить несколько капель 30% раствора пероксида водорода.

Взять 5 пробирок и добавить в каждую из них немного (~0,3 мл) полученного в опыте 8.7 раствора тетрахлороаурата (III) водорода. В первую пробирку добавить несколько кристаллов сульфата железа (II), во вторую – трихлоростаннат (II) водорода, в третью – формальдегид в щелочной среде, в четвертую – несколько кристалликов иодида калия, а через раствор в пятой пробирке пропустить сероводород. Отметить цвет образовавшихся осадков и изменение их цвета со временем.

Составить уравнение реакций, используя метод электронно-ионного баланса.

Сделать вывод об окислительных свойствах тетрахлороаурат-иона с использованием таблицы восстановительных потенциалов.

Дата добавления: 2015-06-25