22.3. Задачі для самостійного рішення 995, 984, 1025

23.4. Лабораторна робота

Необхідні прилади, устаткування, реактиви: розчини розведених і концентрованих кислот: соляної, сірчаної, азотної, оцтової; розчини CuCl₂, AgNO₃, суха сіль CuCl₂, розчин аміаку, 2% розчин глюкози, спирт, ацетон, гліцерин, розчини моноетаноламіну, глікоколу.

Дослід 1. Одержання металів – Cu, Ag і Сd

У лабораторних умовах мідь, срібло і кадмій легко одержати витисненням їх із солей більш активним металом. В окремі пробірки наливають 2-3 мл розчинів солей Cu²⁺, Ag⁺ і Cd²⁺ і опускають у першу і третю пробірки одну-дві гранули цинку, а в другу – зачищений мідний дротик. Через кілька хвилин спостерігають виділення кристаликів вільних металів – міді, срібла і кадмію. Промивають їх проточною водою і зберігають для досліду 2.

Дослід 2. Дослідження взаємодії міді, срібла і кадмію з кислотами і лугами (дослід виконується бригадами по 2-3 чоловіка, результати всіх дослідів заносяться на дошку).

В окремі пробірки поміщають невеликі кількості металів (можна використовувати метали, отримані в досліді 1) і досліджують відношення їх до розведених і концентрованих кислот (HCl, HNO₃, H₂SO₄, CH₃COOH) і лугів. Складають відповідні рівняння реакцій у молекулярному й іонному виді.

У висновку вкажіть:

Яка активність металів і їхня корозійна стійкість у різних середовищах?

Дослід 3. Одержання гідроксидів і вивчення їхніх властивостей

До 2-3 мл розчинів солей міді, цинку і кадмію додають по краплях розчин лугу до утворення стійких опадів, розділяють отримані опади гідроксидів на дві частини. У першу частину додають надлишок соляної кислоти, а в другу – надлишок лугу. Чи в усіх випадках розчиняються опади? Записують рівняння реакцій .

У висновку вкажіть:

Який характер кислотно-основних властивостей даних гідроксидів?

Дослід 4. Окисно-відновні властивості сполук міді і срібла

а) у пробірку наливають 1-2 мл розчину СuСl₂, додають рівний обєм концентрованої соляної кислоти і поміщають кілька шматочків металевої міді. Розчин нагрівають до кипіння і продовжують нагрівати до зникнення зеленого кольору й утворення неміцної комплексної сполуки Н[СuСl₂]. Розбавляють отриманий розчин водою в 3-4 рази і спостерігають випадання білого осаду Сu₂Cl₂. Складають рівняння всіх реакцій;

б) у чисту суху пробірку наливають розчин лугу (2-3 мл) і нагрівають до кипіння для знежирення пробірки. Виливають розчин лугу й у цій же пробірці готують розчин гідроксиду діамінсрібла. Для цього наливають 2-3 мл розчину АgNО₃, додають розчин лугу; темний осад оксиду срібла, що випав, розчиняють, доливаючи по краплях концентрований розчин NH₃. До отриманого аміачного розчину додають рівний обєм 2%-ного розчину глюкози і пробірку поміщають у склянку з гарячою водою. Спостерігають утворення на внутрішніх стінках срібного дзеркала.

У висновку вкажіть:

На які властивості іона срібла вказує ця реакція?

Дослід 5. Комплексні сполуки металів

а) одержують гідроксиди міді, срібла, цинку і кадмію, як зазначено в досліді 3. До осадів, що утворилися, додають по краплях концентрований розчин NH₃ до повного їхнього розчинення. Відзначають колір розчинів, знаходять по таблицях константи нестійкості отриманих аміакатів і роблять висновок про їхню відносну стійкість;

б) у три сухі пробірки відбирають невеликі кількості збезводненої солі CuCl₂ і додають по 2-3 мл води, спирту й ацетону відповідно. Відзначають колір розчинів, отриманих сольватокомплексів;

в) одержують осад гідроксиду міді (див.пункт а), розділяють його на три частини і додають декілька крапель гліцерину, моноетаноламіну і глікоколу відповідно. Підігрівають при необхідності реакційну суміш до розчинення опадів і утворення розчинів хелатів (комплексних сполук) міді (2+). Записують рівняння реакцій.

Дослід 6. Очищення міді електролізом (електролітичне рафінування міді). Електрохімічне мідніния (елементи НДРС)

а) для очищення чорнової міді (у промисловості чорнова мідь містить близько 96% міді) її піддають анодному розчиненню і виділяють відновленням на катоді в тій же електролітичній ванні. Збирають установку, як показано на малюнку 4.

Чорнову мідь попередньо знежирюють ацетоном чи спиртом, зважують на аналітичних вагах і підключають до позитивного полюса (аноду) джерела постійного струму. Катод (чисту мідну пластинку) також знежирюють, витримують у 20% розчині азотної кислоти, промивають дистильованою водою і витирають фільтрувальним папером досуха. Зважують катод і підключають до негативного полюса. Включають електролізер і проводять електроліз протягом 1 – 1,5 год. Промивають електроди водою, висушують і зважують. Визначають масу міді, що виділилася на катоді, і зменшення маси анода;

б) сталеву пластинку (катод) опускають на 1 хв. у 20% - ний розчин азотної кислоти, а потім ретельно промивають водою. Наливають у електролізер розчин електроліту (200 г CuSO_4.₅H₂O і 27 мл концентрованої H₂SO₄ на 1 л води), опускають у нього електроди (анод мідний) і приєднують прилад до джерела постійного струму, амперметру, вольтметру і ключу. Включають цілком реостат і замикають струм у ланцюзі, включаючи одночасно секундомір. Пересувають движок реостату так, щоб катодна густина струму складала 1-2 А/дм². Через 15 хв. виключають струм і розглядають осад, що відклався на катоді. Вимірюють площу віднікельованої поверхні в дм²_. Знаючи силу струму, час електролізу, масу пластинки на катоді до і після виділення міді, розраховують товщину покриття, якщо густина міді 8,92 г/см³.

Визначають вихід цільового продукту по струму.