Уфимский государственный нефтяной технический университет
Кафедра «Общая и аналитическая химия»
Дисциплина «Общая и неорганическая химия»
ОТЧЕТ
по лабораторной работе №5
на тему: «Химические свойства галогенов и их соединений»
Выполнил
студент группы__________ ______________ Фамилия И.О.
(Подпись, дата)
Принял
доцент кафедры ОАХ ______________ Чалова О.Б.
(Подпись, дата)
Цель работы:
- Изучить свойства неметаллов VIIА – подгруппы;
- Изучить свойства характеристичных соединений неметаллов VIIА – подгруппы.
Краткая теория.
1. Положение элементов в периодической системе, свойства атомов
Электронные конфигурации атомов, валентные электроны неметаллов VIIА- подгруппы:
Степени окисления: VIIА - подгруппа …………..……..…….
2. Свойства простых веществ – галогенов:
- физические свойства галогенов:
агрегатные состояния при стандартных условиях:
температуры кипения, температуры плавления
растворимость в воде ………..; органических растворителях …………………
электропроводность ………………..
- значения стандартных окислительно-восстановительных (электродных) потенциалов
φ(F2/F-) = …………..φ(Cl2/Cl-) = ……………. φ(Br2/Br-) = ……………… φ(I2/I-) = …………
- окислительная активность галогенов в ряду: (F2 Cl2 Br2 I2) …………………:
- восстановительная активность галогенидов в ряду: (F- Cl- Br- I-) …………………:
Составьте уравнения реакций:
взаимодействие галогенов с водой протекает по-разному:
а) окислить воду может только ………
H2O + F2 → O2 + …….
б) хлор, бром, йод в воде ………………растворимы; незначительно растворяясь в воде диспропорционируют:
H2O + Cl2 → HClO + ……
- в нейтральных растворах равновесия диспропорционирования смещены в сторону …………………
- основное реагирующее вещество в «хлорной воде» - ………………….
- основное реагирующее вещество в «бромной воде» - ………………….
- основное реагирующее вещество в «йодной воде» - ………………….
- в щелочных растворах равновесия диспропорционирования смещены в сторону …………………
- в холодном водном растворе щелочи галогены диспропорционируют с образованием галогенидов и гипогалогенитов:
Cl2 + NaOH → NaClO + ……
- хлорную известь, получают пропуская хлор через раствор гашеной извести; составьте уравнение реакции
- в горячем водном растворе щелочи галогены диспропорционируют с образованием галогенидов и галогенатов:
Cl2 + NaOH → NaClO3 + ……
- в водных кислых растворах кислот, окисляющими H+ (HF, HCl, HBr, HI, разбавленной H2SO4, H3PO4, RCOOH и другими) галогены ……………………, если невозможно окисление галогенами анионов соответствующих кислот:
HI + Cl2 → HCl + ……
- взаимодействие с концентрированной H2SO4:
а) I2 + H2SO4(конц) → ………….+ SO2 + H2O
- взаимодействие с концентрированной HNO3:
б) I2 + HNO3(конц) → ………….+ NO2 + H2O
3. Свойства галогеноводородов и их солей:
Формулы и названия галогеноводородов……………
- агрегатные состояния галогеноводородов………………
- растворимость галогеноводородов в воде ……………….
- растворы галогеноводородов в воде называют:
HF - …………………… HCl - ………….
HBr - …………………… HI - ………
- Укажите и сравните кислотные свойства в ряду кислот: HF - HCl – HBr – HI………...
- Укажите, какие свойства в окислительно-восстановительных реакциях могут проявлять галогеноводородные кислоты:
- Укажите и сравните восстановительные свойства в ряду галогенидов:
F- …. Cl- ….Br- …. I-…...
4. Свойства оксидов и кислородсодержащих кислот галогенов:
- формулы оксидов галогенов ……………………………………….
- составьте формулы кислородсодержащих кислот галогенов……………………………
- назовите кислородсодержащие кислоты галогенов и их соли:
- растворимость, взаимодействие с водой оксидов галогенов
- диссоциация в водном растворе кислородсодержащих кислот галогенов
Слабые кислотные свойства проявляют соединения хлора:………….
Сильные кислотные свойства проявляют соединения хлора:………….
- взаимодействие оксидов и кислот галогенов с основаниями и основными оксидами.
ClO2 + NaOH → NaClO2 + NaClO3 + H2O
Cl2O7 + NaOH → ……….. + H2O
HClO4 + NaOH → ……….. + H2O
- Сравнить устойчивость в ряду кислот: HClO – HClO2 – HClO3 – HClO4………………..
- Укажите и сравните кислотные свойства в ряду кислот:
HClO …….…….– HClO2 ……………– HClO3 …………..– HClO4………...
- Укажите и сравните кислотные свойства в ряду кислот:
HClO…………. – HBrO ……………..– HIO………...
- Укажите и сравните окислительные свойства в ряду кислот:
HClO …………– HClO2 ……………– HClO3 …………– HClO4…..
5. Растворимость солей, гидролиз солей
Плохо растворимы галогениды………….
Растворимые гипогалогениты подвергается гидролизу по …………….., среда в растворе …………………….
- Сравнить гидролизуемость солей в ряду: KClO – KBrO – KIO………………...
- Сравнить гидролизуемость солей в ряду: KClO – KClO2 – KClO3 – KClO4 …………
6. Окислительно-восстановительные свойства соединений галогенов
- Используя значения ОВП, приведенных на диаграмме Латимера, охарактеризовать окислительно-восстановительные свойства соединений.
Укажите соединения хлора, проявляющие
а) только окислительные свойства………
б) только восстановительные свойства…….
в) двойственные окислительно-восстановительные свойства…….
г) диспропорционируют в кислой среде манганаты (MnO42-) и соединения (Mn3+).
Все опыты проводить в вытяжном шкафу, так как все галогены и галогеноводороды очень ядовиты!
Опыт 1. Получение галогенов (демонстрационный)
а) Получение хлора.
В 2 пробирки раздельно внести по 2-3 кристаллика KMnO4 и K2Cr2O7. В обе пробирки добавить по 2-3 капли концентрированной HCl. Вторую пробирку подогреть. Над отверстием пробирки подержать фильтровальную бумагу, смоченную раствором йодида калия.
- отметить, какие изменения происходят в пробирках
- выделяется газ -……..
- Составить уравнение реакции взаимодействия перманганата калия с соляной кислотой, учитывая, что KMnO4 переходит - в хлорид марганца (II)
KMnO4 + HCl → MnCl2 + …… + ……
- Указать окислитель ………………..и восстановитель………….
- Составить уравнение реакции взаимодействия дихромата калия с соляной кислотой, учитывая, что K2Cr2O7 переходит в Cr(III):
K2Cr2O7 + HCl → CrCl3 + …… + ……
- Указать окислитель ………………..и восстановитель………….
б) Получение брома и йода.
В 2 пробирки внести: в одну - 2-3 кристаллика бромида калия и 1-2 микрошпателя диоксида марганца, в другую – 2-3 кристаллика иодида натрия и 1-2 микрошпателя диоксида марганца. В каждую пробирку добавить по 2-3 капли концентрированной H2SO4. Пробирку с йодидом натрия нагреть на спиртовке.
- отметить, какие изменения происходят в пробирках
- выделяются оранжевые пары -………., при нагревании фиолетовые пары -……..
- Составить уравнение реакции взаимодействия диоксида марганца с бромидом калия, учитывая, что MnO2 переходит - в сульфат марганца (II)
MnO2 + KBr + H2SO4 → MnSO4 + …… + ……
- Указать окислитель ………………..и восстановитель………….
- Составить уравнение реакции взаимодействия диоксида марганца с йодидом натрия, учитывая, что MnO2 переходит - в сульфат марганца (II)
MnO2 + KI + H2SO4 → MnSO4 + …… + ……
- Указать окислитель ………………..и восстановитель………….
- Вывод
Опыт 2. Окислительные свойства галогенов и их сравнительная
активность
а) Окислительные свойства галогенов.
В три пробирки внести по 3-5 капель хлорной, бромной и йодной воды.
Добавить к хлорной воде несколько капель сероводородной воды до появления мути. К бромной и йодной воде добавить порошок магния. Перемешать растворы стеклянной палочкой и отметить их обесцвечивание.
- отметить, какие изменения происходят в пробирках
- Составить уравнения реакций:
Cl2 + H2S →
Br2 + Mg →
I2 + Mg →
- Указать окислитель ………………..и восстановители………….
- Вывод
б) Сравнение окислительных свойств галогенов.
В одну пробирку внести 3-5 капель раствора NaBr, а в две другие - по 3-5 капель раствора KI. Во все три пробирки добавить по 2-3 капли органического растворителя.
В пробирки с раствором бромида и иодида натрия внести по 3-4 капли хлорной воды, а в пробирку с раствором иодида натрия - столько же бромной воды.
- отметить, какие изменения происходят в пробирках
- галогены лучше растворяются в воде или в органическом растворителе………..
- Составить уравнения реакций:
Cl2 + NaBr →
Cl2 + KI →
Br2 + KI →
- Указать окислитель ………………..и восстановители………….
- Расположить галогены в порядке увеличения их окислительной активности.
- Вывод
Опыт 3. Восстановительные свойства галогеноводородов
а) Восстановление серной кислоты галогеноводородами.
В три пробирки раздельно внести по 2-3 микрошпателя хлорида, бромида и иодида калия и по 2-3 капли концентрированной серной кислоты. Наблюдать в начале реакции выделение белого дыма в каждой пробирке. Подержать над пробирками универсальную индикаторную бумагу, смоченную дистиллированной водой; над отверстием пробирки с йодидом калия – фильтровальную бумагу, смоченную раствором нитрата свинца(II).
- отметить, какие изменения происходят в пробирках
- выделяются оранжевые пары -………., при нагревании фиолетовые пары -……..
- Составить уравнение реакции взаимодействия концентрированной серной кислоты с хлоридом натрия, учитывая, что образуется хлороводород
NaCl + H2SO4 → ……. + ……
- реакция взаимодействия концентрированной серной кислоты с хлоридом натрия – обменная или ОВР………………
- Составить уравнение реакции взаимодействия концентрированной серной кислоты с бромидом калия, учитывая, что первоначально образующийся бромоводород окисляется до брома
KBr + H2SO4 → ……. + SO2 + ……
- Указать окислитель ………………..и восстановитель………….
- Составить уравнения реакций взаимодействия концентрированной серной кислоты с йодидом калия, учитывая, что образуется йод, диоксид серы и сероводород
KI + H2SO4 → ……. + SO2 + ……
KI + H2SO4 → …….. + H2S + ……
- Указать окислитель ………………..и восстановитель………….
- Вывод: сравните восстановительные свойства галогенидов
б) Восстановление дихромата калия.
В три пробирки внести по 2-4 капли дихромата калия, подкисленного 2н серной кислотой ( 1-2 капли). Добавить по 2-3 капли в первую пробирку раствора иодида калия, во вторую - столько же какого-либо бромида и в третью - хлорида натрия. Растворы перемешать чистой стеклянной палочкой. В пробирку с йодидом калия добавить раствор тиосульфата натрия до обесцвечивания окраски йода. Над пробиркой с бромидом подержать фильтровальную бумагу, смоченную йодидом калия.
- отметить, какие изменения происходят в пробирках и на фильтровальной бумаге
- Учитывая, что φ(Cr2O72-/Cr3+) = 1,33 В, ответьте, какой галогенид не окисляется дихроматом…………….
- Составить уравнение реакции взаимодействия дихромата калия с бромидом калия, учитывая, что дихромат калия переходит в сульфат хрома (III) зеленого цвета.
K2Cr2O7 + KBr + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + …… + ……
- Указать окислитель ………………..и восстановитель………….
- рассчитайте ЭДС реакции:
- Составить уравнение реакции, протекающей на фильтровальной бумаге между йодидом калия и выделяющимся бромом
Br2 + KI →
- Составить уравнение реакции взаимодействия дихромата калия с йодидом калия, учитывая, что дихромат калия переходит в сульфат хрома (III) зеленого цвета.
K2Cr2O7 + KI + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + …… + ……
- Указать окислитель ………………..и восстановитель………….
- рассчитайте ЭДС реакции:
- Вывод: сравните восстановительные свойства галогенидов
в) Восстановление хлорида железа (III).
Проделать опыт, аналогичный опыту 3б, заменив раствор дихромата калия раствором хлорида железа (III).
- отметить, какие изменения происходят в пробирках
- Учитывая, что φ(Fe3+/Fe2+) = 0,77 В, ответьте, какие галогениды не окисляются железом (III)…………….
- Составить уравнение реакции взаимодействия хлорида железа (III) с йодидом калия, учитывая, что образуются йод, хлорид железа (II)
FeCl3 + KI → FeCl2 + …… + ……
- Указать окислитель ………………..и восстановитель………….
- Вывод: сравните восстановительные свойства галогенидов, расположить их в ряд по возрастающей восстановительной активности.
Опыт 4. Характерные реакции на галогенид - ионы
Образование осадков AgCl, AgBr и AgI является характерной реакцией на ионы галогенидов.
Получить указанные вещества реакцией обмена. Необходимые растворы соответствующих солей брать в количестве 2-3 капель. К полученным осадкам добавить по 2-3 капли 2н раствора азотной кислоты.
- отметить, какие изменения происходят в пробирках, отметить цвет полученных осадков
- Наблюдается ли их растворение в азотной кислоте……….
- Составить уравнения реакций образования осадков в молекулярной и ионной форме
AgNO3 + NaCl →
AgNO3 + NaBr →
AgNO3 + KI →
В пробирки с осадками галогенидов серебра добавить избыток концентрированного раствора аммиака.
- Отметить, какой осадок растворился
- Составить уравнения реакций, учитывая, что растворение осадков происходит в результате образования комплексного соединения – галогенида диаминсеребра(I)
AgCl + NH4OH →
- Объяснить, почему в избытке аммиака не растворяется йодид серебра
К осадку, не растворившемуся в избытке аммиака, добавить избыток тиосульфата натрия до полного растворения осадка.
- Составить уравнения реакций, учитывая, что растворение осадков происходит в результате образования комплексного соединения – дитиосульфатоаргентата(I) натрия
AgI + Na2S2O3 →
- Объяснить разную растворимость галогенидов серебра в аммиаке и в тиосульфате натрия, используя справочные значения произведений растворимости галогенидов серебра и констант нестойкости комплексных соединений - диаминсеребра(I) и дитиосульфатоаргентата(I)
Кравн = ПР / Кнест
- Какой реагент – раствор аммиака или тиосульфата натрия – может быть использован для разделения галогенидов серебра(I)
Опыт 5. Реакции обнаружения галогенид - анионов