Опыт 5. Взаимодействие цинка с кислотами
В три пробирки поместите по 1-2 гранулы цинка. В первую пробирку прилейте 1-2 мл разбавленной H2SO4 (2н), во вторую - концентрированной 98% H2SO4 (осторожно нагрейте), в третью пробирку прилейте разбавленную HNO3 (2н). Что наблюдаете? Напишите уравнения реакций и поставьте коэффициенты.
Zn + H2SO4 ® ZnSO4 + H2
Zn + H2SO4 конц. ® ZnSO4 + S + H2O
Zn + HNO3 конц. ® Zn(NO3)2 + NO2 + H2O
Zn + HNO3 разб. ® Zn(NO3)2 + N2 + H2O
Опыт 6. Взаимодействие цинка с щелочами
Поместите в пробирку 1-2 гранулы цинка и прилейте 2-3 мл концентрированного раствора NaOH. Пробирку нагрейте. Выделение какого газа Вы наблюдаете? Напишите уравнение реакции.
Zn + NaOH + H2O ® Na2[Zn(OH)4] + H2
Опыт 7. Получение и свойства гидроксида цинка
Налейте в пробирку 5-6 капель раствора соли цинка, прилейте по каплям разбавленный раствор NaOH (2н). Отметьте цвет осадка. Осадок гидроксида цинка разделите на две пробирки. В первую пробирку прилейте раствор H2SO4 (2н) до растворения осадка, а во вторую пробирку - избыток раствора NaOH (2н). Сделайте вывод об амфотерных свойствах гидроксида цинка.
ZnCl2 + NaOH ® Zn(OH)2 + NaCl
Zn(OH)2 + H2SO4 ® ZnSO4 + H2O
Zn(OH)2 + NaOH ® Na2[Zn(OH)4]
Опыт 8. Получение аммиаката цинка
Налейте в пробирку 2-3 капли раствора соли цинка и прилейте 1-2 капли раствора NH4OH (2н) до выпадения белого осадка гидроксида цинка. Добавьте к осадку избыток раствора NH4OH (2н) до растворения осадка. Почему осадок растворился? Отметьте цвет раствора и напишите уравнение реакции растворения гидроксида цинка в избытке NH4OH.
ZnCl2 + NH4OH ® Zn(OH)2 + NH4Cl
Zn(OH)2 + NH4OH ® [Zn(NH3)6](OH)2
Задачи и упражнения
1. Укажите возможные степени окисления следующих элементов: а) Cu; б) Ag в) Zn. Приведите примеры соответствующих соединений.
2. Какие свойства (основные, кислотные, окислительные, восстановительные) имеют соединения: а) Cu+2; б) Ag+1, в) Zn+2. Напишите уравнения соответствующих реакций.
3. Напишите уравнения реакций свойств соединений меди и серебра:
| Cu + H2SO4 (конц.) ® | Ag + HCl ® |
| Cu + HNO3 (конц.) ® | Cu + HNO3 (разб.) ® |
| Cu + H2SO4 (разб.) + H2O2 ® | AgNO3 + NaOH ® |
| CuSO4 + KI ® | CuSO4 + *NaOH ® |
Cu(OH)2  | Cu(NO3)2 |
| CuSO4 + NH3´H2O ® | AgCl + NH3´H2O ® |
4. Напишите уравнения реакций свойств соединений цинка:
| Zn + NaOH + H2O ® | Zn + H2SO4 (конц.) ® |
ZnO + NaOH  | Zn(NO3)2 |
| ZnCl2 + NaOH (избыток) ® | Na2[Zn(OH)4] + HCl (недостат.) ® |
| Zn(OH)2 + NH3´H2O ® | Zn(OH)2 + NaOH ® |
5. Напишите уравнения реакций следующих превращений:
a) Cu ® Cu(NO3)2 ® CuO ® CuCl2 ® Cu(OH)2 ® CuO ® Cu
б) Zn ® Na2[Zn(OH)4] ® ZnSO4 ® ZnCl2 ® Zn(OH)2 ® ZnCl2 ® Zn
в) Cu ® CuSO4 ® [Cu(NH3)4]SO4 ® CuSO4 ® CuI
г) Ag ® AgNO3 ®AgCl ® [Ag(NH3)2]Cl ® AgCl ® Ag2S
д) Cu ® CuCl2 ® ZnCl2 ® Na2[Zn(OH)4] ® ZnSO4 ® Zn(NO3)2 ®
® Zn
6. Насыщенный раствор медного купороса содержит 27,1% СuSO4×5H2O. Чему равна массовая доля безводной соли CuSO4?
7. Какой объем водорода (н.у.) выделяется при взаимодействии 130 г металлического цинка с соляной кислотой?
8. В каких растворах кислых или щелочных восстановительные свойства цинка выражены сильнее, если
| Zn2+ + 2e = Zn0 | Еo = - 0,76в |
| ZnO22- + 2H2O + 2e = Zn0 + 4OH- | Еo = - 1,26в |
9. При обжиге соли металла(II) в избытке воздуха получили смесь двух оксидов, один из которых газообразный. Такое же количество этого газообразного оксида выделяется при нагревании 25,6 г меди с концентрированной серной кислотой. Второй оксид, содержащий 80,24% металла(II), обработали 146 мл раствора соляной кислоты с w=0,10 и r=1,05 г/мл. Определите массу нерастворившегося остатка.
10. В раствор сульфата меди(II) поместили пластинку железа массой 61,26 г. После того, как пластинку вынули из раствора, промыли и просушили, ее масса оказалась равной 62,8 г. Найти массу меди, выделившейся на пластинке.
11. 12,8 г сплава меди с алюминием обработали избытком соляной кислоты. Остаток промыли и растворили в концентрированной азотной кислоте. Этот раствор выпарили, а сухой остаток прокалили. Масса вещества после прокаливания равна 4 г. Определите массовую долю меди в сплаве.
12. Сплав алюминия и меди обработали избытком раствора гидроксида щелочного металла. При этом выделилось 5,6 л газа (н.у.). Нерастворившийся осадок отфильтровали, промыли и растворили в азотной кислоте. Раствор выпарили досуха, остаток прокалили. Масса полученного продукта составила 1,875 г. Определите массовую долю меди в сплаве.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 1. Константы диссоциации некоторых слабых электролитов в водных растворах при 25оС.
| Электролит | К | рК = - lg K |
| Аммония гидроксид NH3×H2O | 1,8×10-5 | 4,75 |
| Азотистая кислота HNO2 | 4,0.10-4 | 3,40 |
| Двухромовая кислота H2Cr2O7 | K2 2,3.10-2 | 1,64 |
| Кремниевая кислота H2SiO3 | K1 2,2.10-10 K2 1,6.10-12 | 9,66 11,80 |
| Муравьиная кислота HCOOH | 1,77×10-4 | 3,75 |
| Серная кислота H2SO4 | K2 1,2.10-2 | 1,92 |
| Сернистая кислота H2SO3 | K1 1,6×10-2 K2 6,3×10-8 | 1,80 7,21 |
| Сероводородная кислота H2S | K1 6,0×10-8 K2 1,0×10-14 | 7,22 14,0 |
| Угольная кислота H2CO3 | K1 4,5×10-7 K2 4,7×10-11 | 6,35 10,33 |
| Уксусная кислота CH3COOH | 1,8×10-5 | 4,75 |
| Фосфорная кислота (орто) H3PO4 | K1 7,5×10-3 K2 6,3×10-8 K3 1,3×10-12 | 2,12 7,20 11,89 |
| Фтороводородная кислота HF | 6,6.10-4 | 3,18 |
| Хлорноватистая кислота HclO | 5,0.10-8 | 7,30 |
| Хромовая кислота H2CrO4 | K1 1.10 K2 3,2.10-7 | -1 6,5 |
| Циановодородная кислота HCN | 7,9×10-10 | 9,10 |
| Щавелевая кислота H2C2O4 | K1 5,4.10-2 K2 5,4.10-5 | 1,27 4,27 |
| Фенол С6Н5ОН | 1,0.10-10 | 10,00 |
Таблица 2. Произведения растворимости некоторых малорастворимых электролитов при 25оС.
| Электролит | ПР (KS) | Электролит | ПР (KS) |
| AgBr | 6,3×10-13 | CdS | 7,9×10-27 |
| AgBrO3 | 5,5.10-5 | CoS (18oC) | 2,0.10-27 |
| AgCl | 1,56×10-10 | Cu(OH)2 | 5,6.10-20 |
| Ag2CrO4 | 1,1×10-12 | CuS | 4,0×10-38 |
| AgI | 1,5×10-16 | Fe(OH)2 | 8,0×10-16 |
| Ag2SO4 | 7,7.10-5 | Fe(OH)3 (18oC) | 3,8×10-38 |
| Ag2S | 5,7.10-51 | FeS | 3,7.10-19 |
| Al(OH)3 | 1,9×10-33 | Mg(OH)2 | 5,5×10-12 |
| BaCO3 | 7,0×10-9 | MnS розовый | 2,5×10-10 |
| BaCrO4 | 2,3.10-10 | NiS (18oC) | 2,0.10-28 |
| BaC2O4 | 1,2×10-7 | PbCl2 | 2,4×10-5 |
| Ba3(PO4)2 | 6,0.10-39 | PbI2 | 8,7.10-9 |
| BaSO4 | 1,08×10-10 | PbS (18oC) | 1,1.10-29 |
| CaCO3 | 4,8×10-9 | PbSO4 | 2,2×10-8 |
| CaC2O4 | 2,6×10-9 | SrCO3 | 1,1×10-10 |
| CaF2 | 4,0.10-11 | SrSO4 | 2,3×10-7 |
| Ca3(PO4)2 | 1,0.10-29 | Zn(OH)2 (20oC) | 4,0.10-16 |
| CaSO4 | 6,1×10-5 | ZnS | 1,6×10-24 |
Таблица 3. Средние коэффициенты активности ионов
в зависимости от ионной силы раствора при 25°С
| Ионная сила | Заряд иона | Ионная сила | Заряд иона | |||||||||
| ±1 | ±2 | +3 | ±1 | +2 | ±3 | |||||||
| 0,001 | 0,98 | 0,78 | 0,73 | 0,1 | 0,81 | 0,44 | 0,16 | |||||
| 0,002 | 0,97 | 0,74 | 0,66 | 0,2 | 0,80 | 0,41 | 0,14 | |||||
| 0,005 | 0,95 | 0,66 | 0,55 | 0,3 | 0,81 | 0,42 | 0,14 | |||||
| 0,010 | 0,92 | 0,60 | 0,47 | 0,4 | 0,82 | 0,46 | 0,17 | |||||
| 0,020 | 0,90 | 0,53 | 0,37 | 0,5 | 0,84 | 0,50 | 0,21 | |||||
| 0,050 | 0,84 | 0,50 | 0,21 | |||||||||
Таблица 4. Константы нестойкости комплексных ионов в водных растворах при 25оС.
| Схема диссоциации комплексного иона | Кнестойкости | рК |
| [Ag(NH3)2]+ DAg+ + 2NH3 | 5,89×10-8 | 7,23 |
| [Ag(NO2)2]- D Ag+ + 2NO2- | 1,3×10-3 | 2,89 |
| [Ag(S2O3)2]3- D Ag+ + 2S2O32- | 2,5×10-14 | 13,60 |
| [Ag(CN)2]- D Ag+ + 2CN- | 1,4×10-20 | 19,85 |
| [AgI2]- D Ag+ + 2I- | 5,5.10-12 | 11,74 |
| [Al(OH)4(H2O)2]- D Al3+ + 2OH- + 2H2O | 1,0.10-33 | 33,0 |
| [AlF6]3- D Al3+ + 6F- | 5,01.10-18 | 17,30 |
| [AuCl4]- D Au3+ + 4Cl- | 5,0.10-22 | 21,30 |
| [Be(OH)4]2- D Be2+ + 4OH- | 1,0.10-15 | 15,0 |
| [BeF4]2- D Be2+ + 4F- | 4,17 .10-17 | 16,30 |
| [CaЭДТА]2- D Ca2+ + ЭДТА | 2,57.10-11 | 10,59 |
| [Cd(CN)4]2- D Cd2+ + 4CN- | 7,76.10-18 | 17,11 |
| [Cd(En)2]2+ D Cd2+ + 2En | 6,0.10-11 | 10,22 |
| [Cd(NH3)6]2+ D Cd2+ + 6NH3 | 2,76.10-5 | 4,56 |
| [Co(C2O4)3]3- D Co3+ + C2O42- | 5,0.10-12 | 11,30 |
| [Co(En)3]3+ D Co3+ + 3En | 2,04.10-49 | 48,69 |
| [Co(NH3)6]2+ D Co2+ + 6NH3 | 4,07.10-5 | 4,39 |
| [Co(NH3)6]3+ D Co3+ + 6NH3 | 6,15.10-36 | 35,21 |
| [Co(NO2)6]3- D Co3+ + 6NO2- | 1,0.10-22 | 22,0 |
| [Co(SCN)4]2- D Co2+ + 4SCN- | 5,50.10-3 | 2,26 |
| [CoЭДТА]2- D Co2+ + ЭДТА | 4,90.10-17 | 16,31 |
| [CoЭДТА]3- D Co3+ + ЭДТА | 2,51.10-41 | 40,60 |
| [Cr(OH)4]- D Cr3+ + 4OH- | 1,26.10-30 | 29,90 |
| [CrЭДТА]3- D Cr3+ + ЭДТА | 3,98.10-24 | 23,40 |
| [Cu(CN)2]- D Cu+ + 2CN- | 1,0.10-24 | 24,00 |
| [Cu(CN)4]3- D Cu+ + 4CN- | 5,13.10-31 | 30,29 |
| [Cu(H2O)2Br2]o D Cu2+ + 2Br - + 2H2O | 2,22.10-6 | 5,75 |
| [Cu(NH3)4]2+ D Cu2+ + 4NH3 | 9,33.10-13 | 12,03 |
Продолжение таблицы 4.
| [Fe(CN)6]4- D Fe2+ + 6CN- | 1,4×10-37 | 36,84 |
| [Fe(CN)6]3- D Fe3+ + 6CN- | 1,5×10-44 | 43,82 |
| [Fe(SCN)3] D Fe3+ + 3SCN- | 2,9×10-5 | 4,54 |
| [FeCl3] D Fe3+ + 3Cl- | 7,4×10-2 | 1,13 |
| [FeF6]3- D Fe3+ +6F- | 7,94×10-17 | 16,10 |
| [FeЭДТА]2- D Fe2+ + ЭДТА | 6,31.10-15 | 14,20 |
| [FeЭДТА]3- D Fe3+ + ЭДТА | 5,89.10-25 | 24,23 |
| [HgBr4]2- D Hg2+ + 4Br- | 1,0×10-21 | 21,0 |
| [HgI4]2- D Hg2+ + 4I- | 1,4×10-30 | 29,85 |
| [Hg(CN)4]2- D Hg2+ + 4CN- | 4,0×10-42 | 41,40 |
| [Hg(SCN)4]2- D Hg2+ + 4SCN- | 8,0×10-22 | 21,10 |
| [MgЭДТА]2- D Mg2+ + ЭДТА | 7,59.10-10 | 9,12 |
| [NH4]+ D NH3 + H+ | 6,0.10-10 | 9,22 |
| [Ni(En)3]2+ D Ni2+ + 3En | 7,76.10-20 | 19,11 |
| [Ni(NH3)4]2+ D Ni2+ + 4NH3 | 1,12.10-8 | 7,95 |
| [Ni(NH3)6]2+ D Ni2+ + 6NH3 | 9,77.10-9 | 8,01 |
| [NiЭДТА]2- D Ni2+ + ЭДТА | 2,40.10-19 | 18,62 |
| [PtBr4]2- D Pt2+ + 4Br- | 3,0.10-21 | 20,52 |
| [PtCl4]2- D Pt2+ + 4Cl- | 1,0.10-16 | 16,00 |
| [SnCl6]4- D Sn2+ + 6Cl- | 5,1×10-11 | 10,29 |
| [Zn(CN)4]2- D Zn2+ + 4CN- | 6,3×10-18 | 17,20 |
| [Zn(NH3)4]2+ D Zn2+ + 4NH3 | 2,0.10-9 | 8,70 |
| [Zn(OH)4]2- D Zn2+ + 4OH- | 3,6.10-16 | 15,44 |
| [ZnЭДТА]2- D Zn2+ + ЭДТА | 5,50.10-17 | 16,26 |
Таблица 5. Стандартные электродные потенциалы (Ео) в водных растворах по отношению к водородному электроду.
| Элемент | Электродный процесс | Eo, B |
| Al | Al3+ + 3e = Al | -1,66 |
| Bi | Вi + 6H ++2e = Biз+ +ЗH2O | +1,80 |
| Вi(OH)3 + 3e = Bi + ЗOH- - | - 0,46 | |
| Вг | Br2 + 2e = 2Br - | +1,09 |
| ВгО3- + 6H+ + 6е = Вг - +ЗН2O | +1,45 | |
| CI | CI2 +2е = 2CI- | +1,36 |
| ClO4- +8H+ + 8е = Cl - + 4Н2O | +1,38 | |
| Сг | Cr3+ + 3e = Cr | - 0,74 |
| Cr2O72- +14H+ + 6е = 2Crз++7H2O | +1,33 | |
| CrO42- + 4H2O +3е =[Сr(ОН)4]- +4OН- | -0,13 | |
| Сu | Сu2+ + 2е = Сu | +0,34 |
| Сu2+ + е = Сu+ | +0,15 | |
| Cu2+ + I- + е = СuI¯ | +0,86 | |
| F | F2+2e = 2F- | +2,87 |
| Fe | Fe2+ + 2e = Fe | -0,44 |
| Fe3+ + e = Fe2+ | +0,77 | |
| Fе(ОН)з+ е =Fe(OH)2+OH- | -0,56 | |
| Н | 2H+ + 2e = Н2 | 0,00 |
| 2Н2O +2е = Н2 + 2OН- | -0,83 | |
| I | I2 + 2е = 2I- | +0,54 |
| 2IO3- +12H+ +10е = I2 + 6Н2O | +1,19 | |
| 2IO3- + 6H+ +6е = I- + 3Н2O | +1,08 | |
| 2IO3- +3H2O + 6е = I- + 6OH- | +0,26 | |
| Мn | Mn2+ + 2e = Mn | -1,18 |
| МnO4- + е = МnO42- | +0,56 | |
| МnO4- + 2Н2O +3е = МnO2 + 4OH- | +0,60 | |
| MnO4- + 4H+ + 3e = МnO2+4H2O | +1,69 | |
| MnO4- +8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O | +1,51 |
Продолжение таблицы 5.
| Mn | MnO2 +4H+ + 2e = Mn2+ + 2H2O | +1,23 |
| N | NОз- + ЗН+ + 2е = HNO2 +H2O | +0,94 |
| NОз- + 2Н+ + е = NO2 +H2O | +0,80 | |
| NОз- + Н2O + 2е = NO2- + 2OH- | +0,01 | |
| NОз- + 4Н+ + 3е = NO +H2O | +0,96 | |
| NOз-+ 10H++8е = NH4++ 3H2O | +0,67 | |
| HNO2 + H+ = NO + H2O | +1,00 | |
| Н2O2 +2Н++2е = 2Н2О | +1,77 | |
| Н2O2 +2е = 2OН- | +0,88 | |
| O2 +2H++2e = Н2O2 | +0,68 | |
| O2 +2Н2O +2е = Н2O2 +2OН- | -0,08 | |
| Pb | Pb2+ + 2e = Pb | -0,13 |
| Pb4+ + 2e = Pb2+ | +1,80 | |
| PbO2 + 4H+ + 2e = Pb2+ + 2H2O | +1,46 | |
| S | S + 2e = S2- | -0,48 |
| S + 2H+ + 2e = H2S | +0,14 | |
| SO42- + 4H+ + 2e = Н2SO3 + Н2O | +0,17 | |
| SO42- + Н2O + 2e = SO32- + OH- | -0,93 | |
| SO42- + 8H+ + 6e = S + 4Н2O | +0,36 | |
| S4O62- + 2e = 2S2O32- | +0,10 | |
| S2O82- + 2e = 2SO42- | +2,01 | |
| Sn | Sn2++2e = Sn | -0,14 |
| Sn4++2e = Sn2+ | +0,15 | |
| [Sn(OH)6]2- +2e = HSnO2- + 3OH-+ H2O | -0,90 | |
| Zn | Zn2+ + 2e = Zn | -0,76 |
| ZnO22- + 2H2O + 2e = Zn + 4OH- | -1,22 |
СОДЕРЖАНИЕ
| Стр. | |
| ОБЩИЕ ПРАВИЛА РАБОТЫ В ХИМИЧЕСКИХ ЛАБОРАТОРИЯХ ………………………………………. | |
| Семинар 1. СТРОЕНИЕ АТОМА ……………………… | |
| Семинар 2. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ ……………..……. | |
| Лабораторная работа 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНТАЛЬПИИ РЕАКЦИИ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ...….…. | |
| Лабораторная работа 2. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ .………………….... | |
| Лабораторная работа 3. ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРА СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ ...........……...…... | |
| Лабораторная работа 4. ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИ-ЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ. ИОННЫЕ РЕАКЦИИ.АМФОТЕРНОСТЬ .………………………………...…… | |
| Лабораторная работа 5. ГЕТЕРОГЕННОЕ РАВНО-ВЕСИЕ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ…………… | |
| Лабораторная работа 6. ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ. РН РАСТВОРОВ. ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ ............ | |
| Лабораторная работа 7. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ ………………... | |
| Лабораторная работа 8. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ...…………………………….………... | |
| Лабораторная работа 9. ЭЛЕМЕНТЫ IA- IIIA ГРУПП | |
| Лабораторная работа 10. ЭЛЕМЕНТЫ IVA И VA ГРУПП .......……………………………….……………. | |
| Лабораторная работа 11. ЭЛЕМЕНТЫ VIA И VIIA ГРУПП ....………………….………………………….. | |
| Лабораторная работа 12. ЭЛЕМЕНТЫ VIВ - VIIIВ ГРУПП. ХРОМ, МАРГАНЕЦ, ЖЕЛЕЗО..........…...… | |
| Лабораторная работа 13. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ… | |
| Лабораторная работа 14. ЭЛЕМЕНТЫ IВ И IIВ ГРУПП. МЕДЬ, ЦИНК …………………………………. | |
| ПРИЛОЖЕНИЕ ..............……………………………….. |