Сурьма и висмут Общие сведения

На воздухе при обычных условиях сурьма практически не изменяется, висмут только слегка окисляется с поверхности. Ни в воде, ни в органических растворителях не растворяются. С металлами легко дают сплавы. В ряду напряжений находятся между водородом и медью, следовательно водорода из кислот не вытесняют и в растворенное состояние могут быть переведены только действием жестких окислителей (хлор, азотная концентрированная кислота и др.). При этом получаются соли трехвалентных металлов.

Оксиды сурьмы и висмута отвечают общей формуле Ме₂О₃. Образуются при нагревании элементов на воздухе. Соответствующие оксидам гидроксиды с общей формулой Ме(ОН)₃являются слабыми нерастворимыми основаниями. Обладают амфотерными свойствами с основным уклоном: если гидроксид сурьмы прилично реагирует со щелочами с образованием гидроксокомплекса [Sb(OH)₆]³⁻, то гидроксид висмута частично растворяется только в концентрированных растворах щелочей при длительном кипячении. При обычных условиях растворы щелочей наBi(OH)₃практически не действуют. Усиление основных свойств гидроксидов приводит к возрастанию устойчивости солей трехвалентных металлов. Надо ожидать меньшую степень гидролиза солей висмута по сравнению с сурьмой. От сурьмы к висмуту ослабляется и устойчивость пятивалентного состояния. Окисление сурьмы в щелочной среде идет довольно легко, для висмута требуется сильно щелочная среда и очень жесткие окислители. Неустойчивое для висмута пятивалентное состояние приводит к тому, что соединенияBi(V) – висмутаты – являются наиболее сильными из известных окислителей. Для сурьмы (V) окислительная способность гораздо меньше, зато установлено существование оксида и гидроксидаSb(V), обладающих кислым характером.

Сульфиды сурьмы образуют с растворимыми сульфидами соли соответствующих тиокислот, например, состава Na₃SbS₃иNa₃SbS. Для висмута образование тиосолей не характерно.

Выполнение работы

Опыт 1. Восстановление сурьмы и висмута.

А.В пробирку наливают несколько капель раствора хлорида сурьмы и кусочек магниевой стружки и смесь нагревают. Наблюдают выделение черного осадка элементной сурьмы. Написать уравнения реакций.

Б.В пробирку вносят 1 гранулу цинка и наливают раствор соли висмута. Наблюдают выделение на цинке кристаллов металлического висмута. Написать уравнения реакций.

В.В пробирку наливают раствор SnCl₂и раствор гидроксида натрия, чтобы образующийся осадок Sn(OH)₂с образованиемNa₂[Sn(OH)₄]. К раствору тетрагидроксостанната (II) натрия прибавляют несколько капель раствора соли висмута (III). Наблюдают выделение черного металлического висмута. Написать уравнения реакций.

Опыт 2. Свойства гидроксидов трехвалентных сурьмы м висмута.

А.В две пробирки налить раствор хлорида сурьмы и постепенно добавляют раствор гидроксида натрия до выпадения осадка. Отмечают цвет полученного осадка. В одну пробирку добавляют разбавленную соляную кислоту, в другую раствор гидроксида натрия до полного растворения осадка. Написать уравнения реакций.

Б.В две пробирки налить раствор соли висмута и постепенно добавляют гидроксид натрия до образования осадка. Отмечают цвет осадка. В одну пробирку добавляют разбавленную азотную кислоту. В другую пробирку добавляют раствор гидроксида натрия. Растворяется ли осадок в избытке раствора? Написать уравнения реакций. По результатам опыта 4 и 5 сделать вывод относительно основных свойств гидроксидов сурьмы и висмута.

Опыт 3. Гидролиз солей сурьмы (III) и висмута (III).В две пробирки раздельно внести по 3–5 капель 0,5 н. растворов солей сурьмы и висмута. К каждому из растворов добавить по 5–10 капель воды. Размешать растворы стеклянной палочкой, наблюдать их помутнение и дальнейшее выпадение осадков основных солей. Чтобы осадок выпал быстрее, следует потереть концом палочки о стенку пробирки, что ускоряет процесс кристаллизации.

Написать в молекулярном и ионном виде уравнения реакций гидролиза хлоридов сурьмы и висмута, протекающих с образованием основных солей Sb(OH)₂Cl и Bi(OH)₂Cl, которые, отщепляя воду, переходят в хлорид оксосурьмы SbOCl и хлорид оксовисмута BiOCl. Которая из солей гидролизована сильнее?

Опыт 4. Комплексообразование висмута (III).В пробирку налить несколько капель раствора нитрата висмута и добавить по каплям раствор иодида калия до образования осадка. Отметить цвет осадка. Затем добавитьKIдо растворения осадка. Отметить цвет раствора. Написать уравнения реакций.

Опыт 5. Образование и свойства сульфидов сурьмы и висмута.

А.В пробирку налить раствор хлорида сурьмы и добавить раствор сульфида натрия до образования осадка. Отмечают цвет осадка. Жидкость над осадком сливают и осадок растворяют в избытке сульфида натрия при нагревании. К полученному раствору Na₃SbS₃приливают немного 2 н. раствора HCl и нагреть. Отметить цвет осадка. Написать уравнения реакций.

Б.В пробирку налить несколько капель нитрата висмута. И добавить раствор сульфида натрия. Отметить цвет осадка. Жидкость над осадком слить и прилить сульфид натрия и нагреть и отметить растворяется ли осадок. Сравнить результат с предыдущим опытом. Сделать выводы. Написать уравнения реакций.

Опыт 6. Восстановительные свойства соединений сурьмы (III) и висмута (III).

А. Действие перманганата калия на хлорид сурьмы (III) и нитрат висмута (III).В две пробирки поместить по 2 капли перманганата калия и по 6–8 капель 2 н. раствора соляной кислоты. В одну из пробирок добавить 3–5 капель раствора хлорида сурьмы (III), в другую – столько же раствора нитрата висмута (III). Отметить обесцвечивание раствора в первой пробирке. Протекает ли аналогичная реакция во втором случае?

Написать уравнение реакции восстановления перманганата калия до хлорида марганца (II) и окисление SbCl₃до H[SbCl₆]. Отметить различную восстановительную способность ионов Sb³⁺и Вi³⁺.

Б. Окисление нитрата висмута (III) бромом в щелочной среде.В маленький тигель или пробирку внести 1–2 капли раствора соли трехвалентного висмута, 3–5 капель 2 н. раствора щелочи и 4–6 капель бромной воды. Тигелек поставить на сетку и нагревать на небольшом пламени горелки до получения светло-коричневого осадка, в основном состоящего из метависмутата натрия NaBiO₃.

Написать уравнение реакции. Как изменилась степень окисления висмута в результате реакции? Написать графическую формулу висмутата натрия. Можно ли применять его в качестве восстановителя? В качестве окислителя?

Опыт 7. Окислительные свойства соединений висмута (V).К 2-м каплям раствора соли марганца (II) прибавить 2 мл 6 н. раствора азотной кислоты и немного твердого висмутата натрия (на кончике шпателя). Смесь перемешать. При этом образуется раствор марганцевой кислоты розового цвета.