Содержание отчета по лабораторной работе

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Уравнения реакций в молекулярной и ионной форме, результаты проведения реакций, ответы на вопросы.

Лабораторная работа № 10. V в группа. Подгруппа ванадия

Цель работы: изучение химических свойств элементов подгруппы ванадия.

Общие сведения

Побочная подгруппа пятой группы включает элементы: ванадий, ниобий, тантал и протактиний. Наиболее устойчивыми валентными состояниями являются IIIиV. В отличие от главной подгруппы, где с увеличением порядкового номера низшая степень окисления становится более устойчивой, для элементовVBгруппы наблюдается обратная зависимость: для ванадия возможны степени окисления +3, +5 и даже +2, для ниобия - +3 и +5, а для тантала – только пятивалентное состояние. Несмотря на то, что элементы подгруппы ванадия являются металлами, их высшие оксиды состава Ме₂О₅носят явно выраженный кислотный характер, образуя при сплавлении со щелочами соответствующие соли: ванадаты, ниобаты и т.д.

В металлическом состоянии все элементы подгруппы ванадия устойчивы. Ванадий с трудом растворяется в кислотах-окислителях, а ниобий и тантал не реагируют даже с царской водкой. В порошкообразном состоянии активность элементов VBгруппы увеличивается: при нагревании они реагируют с кислородом, галогенами, серой. В низших степенях окисления оксид и гидроксид ванадия проявляет амфотерные свойства. Соли металлов подгруппы ванадия при растворении очень сильно гидролизуются.

Выполнение работы

Опыт 1. Получение и свойства оксида ванадия (V).Опыт проводить под тягой. 1/4 шпателя сухого метаванадата аммония NH₄VO₃поместить в фарфоровую чашечку и осторожно нагревать, помешивая стеклянной палочкой. Наблюдать переход белой окраски ванадата аммония в кирпично-красную, соответствующую оксиду ванадия (V). Полученный оксид ванадия разделить на две порции, поместить в две пробирки и прибавить в них по 4–5 капель: в одну – 2 н. раствора едкого натра (или кали); в другую – концентрированной серной кислоты, последнюю нагреть на водяной бане. Отметить растворение оксида ванадия (V) в кислой и щелочной среде и окраску полученных растворов.

Написать уравнения реакций: а) разложения метаванадата аммония; б) взаимодействия оксида ванадия (V) со щелочью и с серной кислотой, учитывая, что в первом случае получается NaVO₃, во втором – сульфат диоксованадия (V) (VO₂)₂SO₄. Сделать вывод о химическом характере оксида ванадия (V).

Опыт 2. Получение метаванадиевой кислоты.В цилиндрическую пробирку поместить 1 микрошпатель порошка оксида ванадия (V) и 5–7 капель дистиллированной воды, нагреть смесь до появления слабо-желтой окраски. Несколько капель полученного раствора перенести пипеткой в пробирку с раствором нейтрального лакмуса. Отметить изменение окраски лакмуса. Написать уравнение реакции получения метаванадиевой кислоты.

Опыт 3. Получение малорастворимых ванадатов. В четыре пробирки внести по 3–4 капли раствора метаванадата натрия и добавить по 3–4 капли растворов: в первую – хлорида бария, во вторую – сульфата меди, в третью – нитрата серебра, в четвертую – нитрата свинца. Наблюдать выпадение осадков и отметить их окраску.

Написать молекулярные и ионные уравнения соответствующих реакций, учитывая, что для бария и свинца получаются соли метаванадиевой кислоты, для серебра – соли ортованадиевой кислоты H₃VO₄. Для меди в зависимости от рН раствора могут получаться соли метаванадиевой кислоты (осадок сине-зеленого цвета) или ортованадиевой кислоты (осадок желто-зеленого цвета).

Опыт 4. Восстановление ванадия (V) до ванадия (III).В пробирку поместить по 5 капель метаванадата (V) натрия и концентрированной соляной кислоты (d= 1,19 г/см³). Опустить в раствор кусочек гранулированного олова и нагревать слабым пламенем горелки. Наблюдать появление голубой окраски раствора (VO²⁺) и переход ее в зеленую, характерную для ионаV³⁺.

Отобрать в две пробирки пробы полученной соли ванадия (III), получить гидроксид ванадия в каждой из проб. Исследовать растворимость гидроксида ванадия (III) в кислотах и крепких растворах щелочей.

Составить уравнения реакций. Сделать вывод о характере гидроксида ванадия (III).

Опыт 6. Восстановление ванадия (V) до ванадия (II).К насыщенному раствору метаванадата натрия (12–15) капель добавить 8–10 капель концентрированной НСlи 2–3 кусочка цинка. Наблюдать последовательное изменение окраски раствора. При каждом появлении новой окраски перенести по 3 капли раствора в чистые пробирки. Запись данных опыта. Отметить и объяснить изменение окраски раствора: желтая – зеленая – голубая – зеленая – сиреневая. Написать уравнения реакций последовательного восстановления соединений ванадия и уравнение реакции восстановления метаванадата натрия с образованием непосредственно хлорида ванадия (II).

Отобрать в две пробирки пробы полученной соли ванадия (II), получить гидроксид ванадия в каждой из проб. Исследовать растворимость гидроксида ванадия (II) в кислотах и крепких растворах щелочей.

Составить уравнения реакций. Сделать вывод о характере гидроксида ванадия (II).