Часть 2. Железо. Кобальт. Никель.

Цель работы

Изучение способов получения и свойств d-элементов побочной подгруппы восьмой группы: железо, кобальт, никель.

Оборудование и реактивы

Пробирки, пробиркодержатель, спиртовка, спички, лабораторный штатив, воронка, фильтровальная бумага

Железо металлическое, серная кислота H₂SO₄(конц.), серная кислота (разб) H₂SO_4, соляная кислота HCl (конц), соляная кислота HCl (разб), азотная кислота HNO₃ (конц.), азотная кислота HNO₃ (разб.), сульфат железа (II) FeSO₄ (р-р), бромная вода, бихромат калия K₂Cr₂О₇(р-р), перманганат калия KMnO₄ (р-р), лакмус, сульфата кобальта CoSO₄ (р-р), сульфата никеля NiSO₄ (II) (р-р), гидроксид натрия NaOH, роданид аммония NH₄CN (р-р), гексацианоферрат (II) калия K₄[Fe(CN)₆] (р-р), сульфид натрия Na₂S (р-р), иодид калия KI (р-р), вода H₂O.

Экспериментальная часть ⁴

Опыт 1. Взаимодействие железа с кислотами

Испытайте действие на железо разбавленных и концентрированных кислот: серной, соляной и азотной.

Кислота	Уравнения реакций
	Разбавленная	Концентрированная
серная кислота H2SO4
соляная кислота HCl
азотная кислота HNO3

Опыт 2. Свойства солей Fe (II)

2.1. В три пробирки налейте по 1мл раствора сульфата железа (II) FeSO₄, подкисленного серной кислотой, и добавьте в первую пробирку бромной воды, во вторую – раствора дихромата калия K₂Cr₂О₇(р-р), в третью – раствор перманганата калия KMnO₄ (р-р). __________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

2.2. Раствор сульфата железа (II) FeSO₄ испытайте лакмусом. Напишите уравнение реакции гидролиза.__________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Опыт 3. Получение и свойства гидроксидов Fe, Co, Ni (II)

Возьмите по 2мл растворов сульфата железа (II) FeSO₄, сульфата кобальта CoSO₄ и сульфата никеля NiSO₄ (II) и осадите в каждом из растворов соответствующий гидроксид при помощи щелочи NaOH.____________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Отметьте цвет осадков. Отделите часть осадков и испытайте их на растворимость в кислотах и избытке щелочи (при нагревании).___________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Опыт 4. Свойства солей железа (III)

4.1. Определите реакцию раствора хлорного железа FeCl₃ на лакмус. Напишите уравнение реакции гидролиза.__________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

4.2. К небольшим количествам хлорида железа (III) FeCl₃в отдельных пробирках прилейте растворы роданида аммония NH₄CN и гексацианоферрата (II) калия K₄[Fe(CN)₆].

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

4.3. В три пробирки налейте по 2-3мл раствора хлорного железа. FeCl₃ В одну пробирку прибавьте раствор сульфида натрия Na₂S, в другую – раствор иодида калия KI, третью оставьте для сравнения. ____________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Вывод: ___________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Контрольные задания

Напишите уравнения реакций, в результате которых можно осуществить следующие превращения, назовите вещества:

1. Сu → Cu(NO₃)₂ → CuO → CuSO₄ → (Cu(NH₃)₄)SO₄ → CuSO₄ → → CuCl₂ → Cu(NO₃)₂ → Cu;

2. Fe → FeCl₂ → Fe(OH)2 → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ → Fe₂(SO₄)₃ → Fe(OH)₃;

3. Fe → Fe(NO₃)₃ → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ → Fe → FeSO₄ → Fe(OH)₂ → → Fe(OH)₃→ Na[Fe(OH)₄];

4. Cr → CrCl₃ → Cr(OH)₃ → K[Cr(OH)₄] → K₂CrO₄ → K₂Cr₂O₇ → K₂CrО₄;

5. Zn → Zn(NO₃)₂ → Zn(OH)₂ → ZnO → ZnSO₄ → [Zn(NH₃)₄]SO₄;

6. Fe → FeSO₄ → Fe(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₃ → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ → Fe;

Закончите уравнения реакций, расставьте коэффициенты методом электронного баланса, назовите вещества:

7. Mn(NO₃)₂ + Na₂S₂O₈ + H₂O → HMnO₄ +...

8. NaI + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ →

9. KClO₃ + MnO₂ + KOH → K₂MnO₄ + ...

10. As + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → H₃AsO₄ +

11. Растворимость сульфида железа при некоторой температуре составляет 5,35•10^-9 в 100 см³ раствора. Рассчитайте произведение растворимости сульфида железа.

12. Какие массы KMnO₄ и H₂O₂ необходимы для получения кислорода объемом 11,2 дм³ (н.у.) при проведении реакции в кислой среде.

13. Для рафинирования была взята черновая медь массой 1000 кг, в которой массовая доля примесей составляет 4 %. Какая масса рафинированной меди может быть получена из нее, если выход по току составляет 92 %?

14. Медно - калийное удобрение содержит в массовых долях: K₂O - 56,8 %; Cu - 1,0 %. Какой процент это составляет в пересчете на хлорид калия и технический медный купорос, в котором массовая доля меди составляет 24 %?

15. Газом, выделившимся при обработке латуни массой 150 г избытком раствора соляной кислоты при нагревании, полностью восстановили оксид железа(III), при этом масса оксида железа(III) уменьшилась на 14,4 г. Определите состав смеси (ω, %).

16. Сплав меди с алюминием представляет собой химическое соединение, содержащее 12,3 % алюминия. Определите формулу этого соединения.

17. На растворение смеси меди и оксида меди(II) массой 18 г израсходован раствор серной кислоты массой 50 г с массовой долей 90 %. Вычислите массу меди в смеси.

18. Какая масса хромистого железняка, содержащего 30 % Fe(CrO₂)₂ потребуется для получения хрома массой 0,5 т?

19. Какой объем 0,5 н раствора дихромата калия потребуется для полного окисления в кислой среде иодида калия массой 22 г?

20. Какую массу CrO₃ можно получить из дихромата калия массой 147 г? Какую массу этилового спирта можно окислить им до альдегида?

Пример При нагревании смеси железа и цинка массами 11,2 г и 26,0 г соответственно с избытком серы и последующей обработкой продуктов реакции избытком раствора соляной кислоты выделился газ, который пропустили через раствор сульфата меди(II). Рассчитайте объем сульфата меди с массовой долей 10 % (ρ = 1,10 г/см³) израсходованный на поглощение образовавшегося газа.

Решение

Дано: m (Fe)= 11,2 г m (Zn) = 26,0 г ω (CuSO4) = 10% ρ (CuSO4) = 1,10 г/см^3 V (CuSO4) - ?

Решение: 1) Fe+S = FeS 2) Zn+S = ZnS 3) FeS+2HCl = FeCl2+H2S↑ 4) ZnS+2HCl = ZnCl2+H2S↑ 5) H2S+CuSO4 = CuS↓+H2SO4 M(Fe) = 56 г/моль; M(Zn) = 65 г/моль; M(CuSO4) = 160 г/моль. Находим количество железа и цинка 11,2/56 = 0,2 моль Fe, 26/65 = 0,4 моль Zn. Тогда из уравнений (1,2) количество FeS равно 0,2 моль, а ZnS - 0,4 моль. Количество H2S, по реакции (3,4) равно 0,2 + 0,4 = 0,6 моль. Следовательно, по реакции (5) образуется и израсходуется такое же количество, т.е. 0,6 моль CuSO4 или 0,6•160 = 96 г. Объем раствора сульфата меди(II) с массовой долей 10 % составит: 96•100/10•1,1 = 872,7 см^3. Ответ: 872,7 см^3.

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________