Задачи и упражнения.

1. Почему ионы щелочноземельных металлов проявляют меньшую склонность к образованию комплексов, чем ионы элементов подгруппы цинка?

2. Какая соль: хлорид бериллия или хлорид магния подвергается гидролизу в большей степени? Как повлияет на равновесие гидролиза добавление кислоты, карбоната натрия?

3. Напишите уравнения реакций гидролиза сульфида бария, сульфида бериллия.

4. Установите, будет ли протекать при 20°С реакция: Са + 2Н₂О = Са(ОН)₂ + Н₂↑

5. Сколько граммов гидроксида кальция необходимо прибавить к 1000 л воды, чтобы удалить временную жесткость, равную 2,86 ммоль-экв/л? (Ответ: 106 г.)

6. Какова временная жесткость воды, в литре которой содержится 0,146 г гидрокарбоната магния?

(Ответ: 2 ммоль-экв/л.)

7. Какова жесткость воды, содержащей в 1 л хлорид кальция массой 0,6 г?

(Ответ: 10,52 ммоль-экв/л.)

8. Жесткость воды равна 5,1 ммоль-экв/л ионов кальция. Какая масса тринатрийфосфата необходима, чтобы понизить жесткость воды массой 1 т до нуля?

(Ответ: 278,8 г.)

9. Требуется смягчить временную жесткость с 7 до 2 ммоль-экв/л. Сколько потребуется граммов гидроксида кальция для смягчения 100 л воды?

(Ответ: 18,5 г.)

10. Определите жесткость воды, в 1 л которой содержится сульфат магния массой 200 мг. Сколько граммов соды нужно прибавить к 100 л воды для устранения жесткости?

(Ответ: 4 ммоль-экв/л; 21,1 г.)

11. Смесь магния и карбоната магния обработана хлороводородной кислотой. Собрано 22,4 л (н.у.) газа; после сжигания на воздухе и последующей осушки его объем стал 8,96 л (н.у.). Найдите массовую долю (в %) металла в исходной смеси.

(Ответ: 30,4% Mg.).

12. Определите массовую долю (в %) основного вещества в техническом гидриде кальция, если при взаимодействии его образца массой 1,82 г с водой получили 1,67 л водорода (н.у.)

(Ответ: 86% СаН₂.)

13. Определите, оксид какого металла был взят, если для перевода в раствор 5,61 г оксида металла (II) потребовался раствор 4,48 л (н.у.) хлороводорода в воде.

14. Рассчитайте минимальный объем (л) воды, затраченной на гашение 84 г оксида кальция и полное растворение полученного продукта.

(Ответ: 69,4 л Н₂О.)

15. Рассчитайте минимально необходимую массу (г) гидроксида кальция для устранения временной жесткости в 1000 л природной воды с содержанием катиона кальция 5,72 ммоль/л.

(Ответ: 423,28 г Са(ОН)₂.)

Лабораторная работа № 3. Элементы iiiа группы. Бор, алюминий.

Опыт 1. Отношение бора к щелочам и кислотам.

Немного порошкообразного бора обработать концентрированным раствором щелочи. Как относится бор к действию щелочи? Немного порошкообразного бора обработать концентрированными растворами соляной и серной кислот на холоду и при нагревании. Что наблюдается? Взвесить 0,2 г бора. Поместить его в фарфоровую чашку. Рассчитать, сколько мл 65%-ной азотной кислоты необходимо для растворения 0,2 г бора. Отмерить рассчитанное количество кислоты (с небольшим избытком) и вылить в фарфоровую чашку. Чашку поставить на водяную баню под вытяжным шкафом. Выпаривать жидкость до начала образования прозрачных кристаллов борной кислоты. Написать уравнения реакций.

Опыт 2. Получение борной кислоты из тетрабората натрия (буры).

Растворить в стакане 5 г тетрабората натрия в 10 мл воды (при нагревании). Рассчитать, сколько мл 26%-ного раствора соляной кислоты (ρ=1,13 г/мл) необходимо для выделения борной кислоты из взятого количества тетрабората. Рассчитанное количество соляной кислоты (с небольшим избытком) отмерить мензуркой и влить в стакан. При медленном охлаждении раствора из него выделяются кристаллы борной кислоты. Выпавшие кристаллы отфильтровать, пользуясь воронкой Бюхнера, и промыть 10 мл холодной воды. Борную кислоту сохранить для следующих опытов. Написать уравнение реакции.

Опыт 3. Свойства борной кислоты.

Приготовить 20 мл насыщенного раствора борной кислоты, полученной в опыте 2. Испытать растворимость кристаллов борной кислоты на холоду и при нагревании; испытать раствор борной кислоты лакмусовой бумажкой; в небольшую фарфоровую чашку поместить немного кристаллов борной кислоты, прилить 2-3 мл этилового спирта и несколько капель концентрированной серной кислоты. Поджечь полученную смесь. Наблюдать горение паров борноэтилового эфира характерным зеленым пламенем. Написать уравнение реакции.

Опыт 4. Получение тетрабората натрия.

К раствору борной кислоты прибавить раствор соды и прокипятить. Какой газ выделяется? Что образуется в растворе? Написать уравнение реакции.

Опыт 5. Гидролиз тетрабората натрия.

Поместить в пробирку несколько кристаллов тетрабората натрия и растворить их в дистиллированной воде. Полученный раствор испытать лакмусовой бумажкой. Написать уравнение реакции.

Опыт 6. Получение «перлов буры».

Накалить докрасна ушко металлической проволоки в пламени горелки; быстро опустить проволоку в сухой порошок буры и, с приставшей солью, снова внести в пламя. Бура сначала вспучивается, а затем сплавляется в прозрачное стекло -бесцветный перл. Опустить горячий перл в раствор соли кобальта. Снова внести в пламя и накаливать до образования прозрачного перла. Когда перл остынет, рассмотреть его цвет. Написать уравнение реакций.

Опыт 7. Отношение алюминия к кислороду и воде.

Две алюминиевые пластинки очистить от оксида наждачной бумагой, затем от жира - кипячением в растворе соды и промыть дистиллированной водой. Пластинки поместить в фарфоровую чашку и налить в нее раствора нитрата ртути (II). Через 5 мин промыть пластинки водой. Одну из них положить на часовое стекло и оставить на воздухе, другую опустить в пробирку с водой. Наблюдать происходящие явления и объяснить их. Написать уравнения реакций.

Опыт 8. Отношение алюминия к кислотам и щелочам (тяга!).

Налить в три пробирки по 2-3 мл растворов соляной, серной и азотной кислот, опустить в каждую из них по несколько кусочков алюминия. Отметить, в какой пробирке более энергично протекает реакция.

Проделать те же опыты с концентрированными кислотами. Изучить взаимодействие алюминия с разбавленными растворами щелочей. Написать уравнения реакций.

Опыт 9. Восстановительные свойства алюминия.

Несколько кусочков алюминия поместить в пробирку, добавить 2-3 мл раствора едкого натра и 2-3 мл раствора нитрата натрия. Пробирку нагреть. Наблюдать выделение аммиака по запаху и по действию его на влажную красную индикаторную бумажку. Написать уравнение реакции.

Опыт 10. Амфотерность гидроксида алюминия.

К раствору какой-либо соли алюминия прибавить гидроксида аммония; выпавший осадок гидроксида алюминия поместить в две пробирки. Подействовать на осадок в одной пробирке кислотой, в другой – щелочью. Написать уравнения реакций.

Опыт 11. Разложение алюмината.

Получить алюминат натрия действием раствора щелочи натрия на соль алюминия (избегать большого избытка щелочи). Полученный раствор алюмината поместить в две пробирки. В одну прибавить равный объем раствора хлорида аммония, в другую пропускать углекислый газ из аппарата Киппа. Наблюдать образование осадка гидроксида алюминия. Написать уравнения реакций.

Опыт 12. Образование алюмокалиевых квасцов.

Приготовить приблизительно 1/3 пробирки насыщенного раствора сульфата калия и 1/3 пробирки насыщенного раствора сульфата алюминия. Налить в чистую пробирку около 2 мл полученного раствора сульфата калия и столько же раствора сульфата алюминия. Наблюдать образование белого кристаллического осадка алюмокалиевых квасцов (если осадок выпадает не сразу, слегка потереть стеклянной палочкой о внутренние стенки пробирки). Выпавшие кристаллы отфильтровать, промыть небольшим количеством (3-5 мл) дистиллированной воды и сохранить для следующего опыта.

Опыт 13. Обнаружение ионов калия, алюминия и сульфат-иона в растворе квасцов.

Растворить кристаллы квасцов в дистиллированной воде. Раствор разделить на три пробирки. В первой пробирке обнаружить сульфат-ион действием иона бария, во второй - ион алюминия действием гидроксида аммония, в третьей пробирке — ион калия по реакции с гексанитрокобальтатом (+3) натрия (образуется желтый осадок). Написать уравнения реакций.

Опыт 14. Гидролиз солей алюминия.

Поместить в отдельные пробирки несколько кристаллов сульфата или хлорида алюминия, растворить их в дистиллированной воде. Испытать полученные растворы с помощью универсального индикатора. Написать уравнения реакций гидролиза в молекулярной и ионной формах; к раствору соли алюминия добавить раствор сульфида аммония. Наблюдать образование осадка и выделение газа. Доказать, что осадок -гидроксид алюминия. Написать уравнение реакции; к раствору соли алюминия прибавить раствор соды. Наблюдать выделение газа и образование осадка. Написать уравнение реакции. Налить в пробирку 2 мл раствора соли алюминия и такой же объем ацетата натрия. Полученный раствор нагреть до кипения. Наблюдать образование осадка гидроксоацетата алюминия. Написать уравнения реакций.

ГАЛЛИЙ, ИНДИЙ, ТАЛЛИЙ

Остатки растворов солей сливать отдельно в специальные склянки.

Опыт 15. Плавление галлия.

Маленький кусочек галлия положить в пробирку и держать на водяной бане при температуре 40 °С. Наблюдать плавление металла. При какой температуре плавится металл?

Опыт 16. Отношение галлия к кислотам (тяга!).

В пробирку с кусочком галлия налить 0,5 мл концентрированной соляной кислоты. Хорошо ли растворяется в ней галлий? Затем, в ту же пробирку добавить I мл концентрированной азотной кислоты и нагреть на водяной бане до полного растворения металла и прекращения выделения оксидов азота. Написать уравнение реакции. Полученный хлорид галлия растворить в 2-3 мл дистиллированной воды. Раствор сохранить для опыта 17.

Опыт 17. Получение гидроксида галлия и его свойства.

1/3 раствора хлорида галлия перелить в другую пробирку и подействовать на него раствором гидроксида аммония до образования белого осадка гидроксида галлия. Поместить осадок в две пробирки и испытать его отношение к раствору щелочи и кислоты. Сделать вывод о свойствах гидроксида галлия. Написать уравнения реакций.

Опыт 18. Растворение индия в царской водке (тяга!).

Взять в пробирку маленький кусочек индия. Обратить внимание: индий мягкий, его можно резать ножом. Добавить в пробирку 0,5 мл концентрированной соляной кислоты. Легко ли растворяется индий в соляной кислоте? После этого добавить в ту же пробирку концентрированной азотной кислоты. Наблюдать быстрое растворение индия. Упарить раствор на водяной бане. Написать уравнения реакций. Раствор сохранить для опытов 19, 20,21.

Опыт 19. Получение гидроксида индия и его свойства.

В раствор хлорида индия, полученный в опыте 18, добавить 3-4 мл дистиллированной воды. В другую чистую пробирку взять 1 мл этого раствора и прилить к нему 2М раствор щелочи до образования осадка гидроксида индия. Испытать отношение его к избытку щелочи и раствору соляной кислоты. Написать уравнения реакций и сделать вывод о свойствах гидроксида индия.

Опыт 20. Образование комплексного оксалата индия.

В пробирку с 1 мл раствора хлорида индия добавить по каплям раствор оксалата аммония.

Наблюдать образование осадка оксалата индия. После этого подействовать на него избытком оксалата аммония. Осадок растворяется с образованием комплексного оксалата. Написать уравнения реакций.

Опыт 21. Окрашивание пламени солями индия.

Раскаленную нихромовую проволочку смочить соляной кислотой, чтобы очистить ее поверхность и затем снова прокалить. Когда пламя горелки не будет изменять своего цвета от накаленной проволоки, погрузить ее в раствор хлорида индия и снова внести в пламя. В какой цвет окрашивается пламя горелки солью индия?

Опыт 22. Растворение таллия в азотной кислоте (тяга!).

В пробирку с кусочком таллия добавить 1-2 мл концентрированной азотной кислоты. Наблюдать растворение металла. Поставить пробирку на водяную баню до удаления оксида азота. Уравнение реакции. Полученный раствор сохранить для опытов 23, 24.

Опыт 23. Свойства соединений таллия (I).

Раствор соли, полученный в опыте 22, разбавить 6-8 мл воды.

а) Взять 0,5-1 мл этого раствора и подействовать на него 2 М раствором щелочи. Наблюдается ли выпадение осадка? Почему?

б) В три пробирки взять по 0,5 мл раствора нитрата таллия (1) и действовать на него последовательно: раствором йодида натрия, раствором хлорида натрия и раствором хромата калия.

Наблюдать образование нерастворимых солей таллия (I), их цвет. Написать уравнения реакций.

Опыт 24. Окрашивание пламени солями таллия.

Очистить поверхность нихромовой проволочки соляной кислотой. Очищенную проволочку опустить в раствор таллия, а затем внести в пламя горелки. Наблюдать окрашивание пламени горелки солями таллия в изумрудно-зеленый цвет.