- •Введение
- •Оформление лабораторной работы и лабораторного журнала
- •Тема 1 Понятие эквивалента. Определение эквивалента простого вещества и соединений
- •Лабораторная работа № 1 Определение молярной массы эквивалента металла по количеству выделившегося водорода
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 2 Буферные растворы
- •Лабораторная работа № 2 Буферные растворы. Буферное действие
- •Опыт 1. Приготовление буферных растворов
- •Опыт 2. Влияние сильных кислот и щелочей на pH буферных растворов
- •Опыт 3. Влияние разбавления на pH буферного раствора.
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 3 Химическая кинетика. Скорость химической реакции
- •Лабораторная работа №3 Скорость химических реакций
- •Опыт 1. Влияние концентрации ионов железа (III) и иодид - ионов на скорость реакции окисления иодид - ионов ионами железа (III)
- •Опыт 2. Зависимость скорости реакции от температуры
- •Опыт 3. Влияние степени измельчения реагирующих твердых частиц на скорость реакции
- •Опыт 4. Влияние катализатора на скорость реакции. Гомогенный катализ
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 4 Гидролиз солей
- •Лабораторная работа № 4 Гидролиз.
- •Опыт 1. Гидролиз солей, образованных сильными основаниями и слабыми кислотами
- •Опыт 2. Гидролиз солей, образованных сильными кислотами и слабыми основаниями
- •Опыт 3. Гидролиз солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием
- •Опыт 4. Необратимый гидролиз
- •Опыт 5. Влияние температуры на степень гидролиза солей
- •Опыт 6. Влияние разбавления раствора на степень гидролиза и его обратимость
- •Опыт 7. Негидролизуемость труднорастворимых соединений
- •Опыт 8. Растворение металлов в продукте гидролиза их солей
- •Контрольные вопросы:
- •6. Найти значения степени гидролиза нитрита натрия (NaNo2) и формиата калия (hcook) в растворах молярных концентраций: 0,001 и 10 моль/л.
- •Тема 5 Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов элементов
- •Лабораторная работа № 5 Окислительно- восстановительные реакции
- •Опыт 1. Изучение восстановительных свойств металлов и окислительных свойств кислот
- •Опыт 2. Изучение окислительно- восстановительных свойств хлороводородной кислоты
- •Опыт 3. Изучение окислительно-восстановительных свойств нитритов (тяга!)
- •Опыт 8. Взаимные переходы хромат (CrO4-) и бихромат - ионов (Cr2o72-)
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 6 Химия р-элементов. Сера. Фосфор. Азот.
- •Лабораторная работа № 6 Химия элементов. Сера. Фосфор. Азот
- •Сера Опыт 1. Получение пластической серы (Тяга!)
- •Опыт 2. Изучение свойств сульфида натрия
- •Опыт 3. Изучение свойств сульфид-иона
- •Опыт 4. Изучение окислительно-восстановительных свойств соединений серы
- •Опыт 5. Изучение свойств серной кислоты (Выполнять под тягой!)
- •Опыт 6. Изучение свойств тиосерной кислоты
- •Азот Опыт 1. Получение аммиака
- •Опыт 2. Восстановительные свойства аммиака
- •Опыт 3. Азотистая кислота
- •Фосфор Опыт 1. Гидролиз растворимых фосфатов
- •Опыт 2. Фосфаты кальция
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 7.
- •Лабораторная работа № 7 Химия соединений d-элементов
- •Опыт 1. Получение гидроксидов железа (II), кобальта (II) и никеля (II). Изучение свойств полученных соединений
- •Опыт 2. Свойства гидроксидов железа (III), кобальта (III) и никеля (III)
- •Опыт 3. Образование солей железа
- •Опыт 4. Получение аммиакатов кобальта (II) и никеля (II)
- •Тема 8 Произведение растворимости
- •Лабораторная работа № 8 Растворимость. Гетерогенное равновесие в растворах электролитов. Произведение растворимости
- •Опыт 1. Изучение условий образования осадков малорастворимых соединений
- •Опыт 2. Изучение условий растворения осадков
- •Опыт 3. Получение одних малорастворимых веществ из других
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 9 Комплексные соединения
- •1. По заряду комплекса:
- •2. По числу мест занимаемых лигандами в координационной сфере:
- •3. По природе лиганда:
- •Лабораторная работа № 9 Комплексные соединения
- •Опыт 1. Получение соединений с комплексными ионами
- •Опыт 2. Сравнение устойчивости комплексных ионов
- •Опыт 3. Зависимость окраски комплексного соединения от координационного числа центрального атома – комплексообразователя
- •Опыт 4. Влияние среды на устойчивость комплексных соединений
- •Опыт 5. Ступенчатое образование комплексных ионов
- •Опыт 6. Смещение равновесия в растворах комплексных соединений при нагревании
- •Опыт 7. Различная способность ионов 3d-элементов к комплексообразованию
- •Опыт 8. Разрушение комплексных ионов
- •Опыт 9. Растворимость комплексных соединений в различных растворителях
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 10 Методы очистки твердых веществ
- •Лабораторная работа № 10 Очистка кристаллических веществ методом перекристаллизации
- •Опыт 1. Очистка бихромата калия
- •Опыт 2. Очистка сульфата меди. (Очистка пятиводного сульфата меди перекристаллизацией)
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 11 Соединения элементов с кислородом
- •Лабораторная работа № 11 Методы получения оксидов Опыт 1. Получение оксида олова (II)
- •Опыт 2. Получение оксида кобальта (II)
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 12 Растворы. Приготовление растворов
- •Лабораторная работа № 12 Взвешивание. Приготовление растворов. Титрование
- •Опыт 1. Определение массовой доли вещества по относительной плотности раствора
- •Плотность и концентрация растворов гидроксида калия (koh) и гидроксида натрия (NaOh)
- •Опыт 2. Определение точной концентрации приготовленного раствора щелочи путем титрования его раствором кислоты с точно известной концентрацией
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 13 Комплексонометрическое титрование
- •Лабораторная работа № 13 Комплексонометрическое определение общей жесткости воды
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 14 Йодометрическое титрование
- •Лабораторная работа № 14 Йодометрическое определение меди
- •Ход работы.
- •Контрольные вопросы:
- •Список рекомендуемой литературы
- •Содержание
Контрольные вопросы:
1. Чему равны значения степени окисления азота? Приведите примеры соответствующих соединений.
2. Какие окислительно-восстановительные свойства могут проявлять: Na2SO3, H2SO4, Na2S?
3. Какой тип реагента (окислитель или восстановитель) следует использовать для осуществления следующих превращений:
,
,
,
,
?
4. Укажите возможные продукты в следующих превращениях:
,
,
,
,
.
5. Какими свойствами обладают соединения фосфора с водородом?
Тема 7.
d-элементы
В периодической системе d-элементы или переходные металлы расположены в побочных подгруппах всех восьми групп. На внешнем энергетическом уровне у атомов этих элементов находится один или два s-электрона (поэтому эти элементы проявляют свойства металлов), и идет заполнение d-подуровня предыдущего энергетического уровня. Поскольку на d-подуровне имеется только пять орбиталей, то в каждом периоде имеется десять d-элементов. Общую электронную формулу валентного слоя d-элементов можно выразить формулой: ns2(n-1)d1-10. Наиболее устойчивыми состояниями для переходных металлов являются состояния: а) когда d-орбитали предпоследнего электронного уровня полностью заняты электронами (цинк, кадмий, ртуть); б) когда d-орбитали предпоследнего электронного уровня заполнены наполовину (т. е. содержат по одному электрону на каждой d-орбитали), как у марганца, технеция и рения. При переходе одного s-электрона на d-орбиталь предыдущего энергетического уровня у металлов: Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Pt, Au достигается более устойчивое электронное состояние. Поскольку энергии этих двух подуровней различаются незначительно, то переход s-электрона внешнего энергетического уровня на d-орбиталь предыдущего энергетического уровня происходит без больших затрат энергии. В химических реакциях электроны d-орбиталей участвуют после того, как оказываются использованными s-электроны внешнего энергетического уровня. В образовании связей могут участвовать все или только часть d-электронов предпоследнего энергетического уровня, поэтому образуются соединения с различной валентностью и степенью окисления (кроме d-элементов III и II групп). У d-элементов одного периода изменяется число d-электронов, следовательно, изменяются физические и химические свойства элементов, расположенных в одном периоде. У d-элементов, расположенных в одной группе периодической системы, число d-электронов остается постоянным. С увеличением числа электронных слоев увеличивается радиус, поэтому происходит изменение свойств. Особенностью d-элементов одной группы является медленное возрастание атомного радиуса с возрастанием порядкового номера элемента и с увеличением общего числа электронов.
Свойства d-элементов пятого и шестого периода близки по своим свойствам, так как (за счет f-сжатия у элементов шестого периода) радиусы этих элементов по величине примерно одинаковы. Особенностями электронного строения d-элементов обусловлены и их свойства: а) большое разнообразие проявляемых валентностей и степеней окисления; б) способность образовывать различные комплексные соединения.
Химические свойства.
С увеличением порядкового номера в побочных подгруппах металлические свойства элементов уменьшаются. Все d-элементы являются восстановителями. Восстановительная способность в растворах в пределах периода уменьшается. Наиболее сильными восстановителями являются металлы III-Б группы. У большинства d-элементов образуются защитные оксидные пленки, вызывающие их пассивацию и предохраняющие их от коррозии. Наиболее склонны к пассивации металлы IV-VI групп. Элементы III и II-Б групп (кроме ртути) легко взаимодействуют с разбавленными кислотами, а лантан взаимодействует и с водой. Не взаимодействуют с разбавленными кислотами металлы I-Б группы, ртуть и платиновые металлы (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt). Общим свойством d-элементов является способность образовывать соединения, в которых они проявляют различные степени окисления (кроме d-элементов II группы: цинка и кадмия). Поэтому для большинства d-элементов характерны окислительно-восстановительные реакции. Строение и свойства соединений d-элементов зависят от степени окисления металла. Большинство соединений d-элементов с низшей степенью окисления проявляют восстановительные свойства. Переходные металлы, проявляющие переменную валентность, в низшей степени окисления с сильными окислителями образуют соединения, как правило, ионного типа с основными или амфотерными свойствами. Соединения d-элементов со слабыми окислителями (N, B, C, H, S, Si) являются металлоподобными веществами, обладающими электрической проводимостью. Некоторые из соединений обладают сверхпроводимостью при низких температурах. Для соединений, d-элементов, в которых металл находится в высшей степени окисления, характерны кислотные и окислительные свойства, при этом они образуют полярные ковалентные химические связи. С увеличением степени окисления в соединениях d-элементов усиливаются кислотные и окислительные свойства:
Mn+2O – Mn+32O3 – Mn+4O2 – Mn+6O3 – Mn+72O7
Mn(OH)2 – Mn(OH)3 – Mn(OH)4 – H2MnO4 – HMnO4
→ Кислотные свойства усиливаются, основные свойства уменьшаются
→ Окислительные свойства усиливаются, восстановительные уменьшаются
Так как атомы d-элементов и их ионы имеют большое число вакантных орбиталей на внешнем (s- и р-орбитали) и предвнешнем (d- и у многих f-орбитали) энергетическом уровне и относительно большой радиус, то для них характерны реакции комплексообразования.
Прочность комплексов с одинаковыми лигандами возрастает с увеличением заряда иона металла и с уменьшением его радиуса. Так как переходные металлы и их ионы имеют неспаренные электроны, способные при поглощении световой энергии переходить с основных энергетических уровней и подуровней на более высокие уровни (в возбужденное состояние), то большинство ионов металлов и их соединений окрашены. Окраска зависит от разности энергии основного и возбужденного состояния и длины поглощаемого света. Многие d-элементы, особенно металлы VIII и I групп используются в качестве катализаторов для различных реакций.