1. Напишите уравнения реакций (Олимпиада Покори «Воробьевы горы» – 2010):

C

5

rCl₃ X₁

4

2

6

X₂ K₂Cr₂O₇

2. Составить уравнения реакций, определить окислитель и восстановитель (егэ часть с):

• Cr₂(SO₄)₃ + …… + NaOH NaBr + …… + …… + ……

• K₂Cr₂O₇ + …… + H₂SO₄ I₂ + …… + …… + ……

• H₂S + K₂Cr₂O₇ + …… Cr₂(SO₄)₃ + …… + …… + ……

• Cr₂O₃ + KClO₃ + …… K₂CrO₄ + ……+ …… + ……

3. Написать уравнения четырех реакций между веществами (егэ часть с):

• Раствор хромата калия, сероводородная кислота, хлороводородная кислота, азотная кислота;

• Дихромат калия, концентрированная серная кислота, фторид натрия, гидроксид рубидия;

4. Задача: раздельно прокалили порцию дихромата аммония и порцию нитрата хрома(III). По окончании реакции массы твердых остатков оказались равными. Как относились между собой массы порций исходных веществ?

5. Задача: вычислите массовую долю соли в растворе, полученным в растворением избытка сульфида хрома(III) в 25% – м растворе серной кислоты.

Практическая работа:

1. Разложение дихромата аммония – реакция «Вулкан»;

2. Переход из хромата калия (натрия) в дихромат и наоборот;

3. Реакции ионного обмена.

+ видео ролики:

Atomic-hydrogen-dichromate.avi, Chrom-chloride-2.avi, K2Cr2O7-S.avi, Вулкан. , Окисление аммиака при кт хроме. , Реакции ионного обмена, Хромат в дихромат и наоборот

4 Лекция: «Переходные металлы. Железо, никель, кобальт

(2 часть)»

Содержание:

• Работа над ошибками в самостоятельной работе

• Открытие элементов семейства железа

• Расположение металлов в таблице Менделеева

• Химия железа, кобальта, никеля

• Практическая работа

История открытия элемента:

• Железо англ. Iron, франц. Fer, нем. Eisen) - один из семи металлов древности. Весьма вероятно, что человек познакомился с железом метеоритного происхождения раньше, чем с другими металлами. Метеоритное железо обычно легко отличить от земного, так как в нем почти всегда содержится от 5 до 30% никеля, чаще всего - 7-8%. С древнейших времен железо получали из руд, залегающих почти повсеместно. Наиболее распространенны руды гематита (Fe₂O₃,), бурого железняка (2Fe₂O₃*ЗН₂О) и его разновидностей (болотная руда, сидерит, или шпатовое железо FeCO,), магнетита (Fe₃0₄) и некоторые другие. Все эти руды при нагревании с углем легко восстанавливаются при сравнительно низкой температуре начиная с 500^oС. Получаемый металл имел вид вязкой губчатой массы, которую затем обрабатывали при 700-800^oС повторной проковкой.

Этимология названий железа на древних языках довольно отчетливо отражает историю знакомства наших предков с этим металлом. Многие древние народы, несомненно, познакомились с ним, как с металлом, упавшим с неба, т. е. как с метеоритным железом. Так, в древнем Египте железо имело название би-ни-пет (бенипет, коптское - бенипе), что в буквальном переводе означает небесная руда, или небесный металл. В эпоху первых династий Ур в Месопотамии железо именовали ан-бар (небесное железо). В папирусе Эберса (ранее 1500 г. до н.э.) имеются два упоминания о железе; в одном случае о нем говорится как о металле из города Кэзи (Верхний Египет), в другом - как о металле небесного изготовления (артпет). Древнегреческое название железа, так же как и северокавказское - зидо, связано с древнейшим словом, уцелевшим в латинском языке,-- sidereus (звездный от Sidus - звезда, светило). На древнем и современном армянском языке железо называется еркат, что означает капнувшее (упавшее) с неба. O том, что древние люди пользовались вначале именно железом метеоритного происхождения, свидетельствуют и распространенные у некоторых народов мифы о богах или демонах, сбросивших с неба железные предметы и орудия, - плуги, топоры и пр. Интересен также факт, что к моменту открытия Америки индейцы и эскимосы Северной Америки не были знакомы со способами получения железа из руд, но умели обрабатывать метеоритное железо.

В древности и в средние века семь известных тогда металлов сопоставляли с семью планетами, что символизировало связь между металлами и небесными телами и небесное происхождение металлов. Такое сопоставление стало обычным более 2000 лет назад и постоянно встречается в литературе вплоть до XIX в. Во II в. н. э. железо сопоставлялось с Меркурием и называлось меркурием, но позднее его стали сопоставлять с Марсом и называть марс (Mars), что, в частности, подчеркивало внешнее сходство красноватой окраски Марса с красными железными рудами.

Впрочем, некоторые народы не связывали название железа с небесным происхождением металла. Так, у славянских народов железо называется по "функциональному" признаку. Русское железо (южнославянское зализо, польское zelaso, литовское gelesis и т. д.) имеет корень "лез" или "рез" (от слова лезо - лезвие). Такое словообразование прямо указывает на функцию предметов, изготовлявшихся из железа, -режущих инструментов и оружия. Приставка "же", по-видимому, смягчение более древнего "зе" или "за"; она сохранилась в начальном виде у многих славянских народов (у чехов - zelezo).

• С древности оксиды кобальта использовались для окрашивания стекол и эмалей в глубокий синий цвет. До 17 века секрет получения краски из руд держался в тайне. Эти руды в Саксонии называли «кобольд» (нем. Kobold -- домовой, злой гном, мешавший рудокопам добывать руду и выплавлять из нее металл). Честь открытия кобальта принадлежит шведскому химику Г. Брандту. В 1735 году он выделил из коварных «нечистых» руд новый серебристо-белый со слабым розоватым оттенком металл, который предложил называть «кобольдом». Позднее это название трансформировалось в «кобальт».

• Никель является соседом кобальта и имеет много общего с ним. Этот элемент также как и кобальт имеет "дьявольское название". А само название металла происходит от немецкого слова "купферникель", что в переводе на русский означает "медный дьявол". Так назывался минерал, который впервые описал в конце XVII века шведский минеролог У.Иерне, который принял его за медную руду, но это было ошибкой. Предпринимались многочисленные попытки выплавить из минерала медь. Эти неудачи металлурги связывали с происками горного духа – Ника.

Хотя, как говорят исторические факты, никель начал использовался человеком около 5 тысяч лет назад. Китайцы получали сплав, в состав которого входили цинк, медь и никель. Также из такого сплава в государстве Бактрии, которое находилось в Средней Азии, чеканили монеты.

Заблуждения о составе минерала продолжались даже тогда, когда был описан минерал. Немецкий аптекарь по фамилии И.Линк проводил исследования купферникеля. При растворении минерала в азотной кислоте получался раствор зеленой окраски. Он предположил, что в минерал входят медь и кобальт. Шведские горняки добывали минерал красноватого цвета, при добавлении которого в стекло, не давало синей окраски. Он был назван кобольдом, потерявшим душу.

В 1751 году серьезными исследованиями минерала занялся шведский специалист в области минералогии и химии А.Кронштедт. Он проводил различные опыты. В одном из опытов он опустил кусочек железа в раствор и ожидал выделения меди на железе. Но этого не произошло. Следовательно меди в растворе не было. Кронштедт большое внимание уделил зеленым кристаллам, которые были вкраплены в минерал. Он провел серию опытов, в результате которых выделил металл, который никоим образом не был похож на медь. Это металл был хрупким, обладал незначительными магнитными свойствами. При нагревании он превращался в черный порошок, добавление которого в стекло, придавало ему яркую зеленую окраску. Так как этот металл был выделен из купферникеля, Кронштедт назвал его сокращенно никель. А купферникелем был арсенид никеля, то есть соединение никеля и мышьяка. Такова история никеля.

Химия железа, кобальта, никеля

1. Общим методом получения гидроксидов Э(ОН)₂ является взаимодействие растворов соответствующих солей Fe и его аналогов с сильными щелочами. Образующиеся при этом объемистые осадки – белый Fe(OH)₂ , розово–красный Со(ОН)₂ и яблочно–зеленый Ni(OH)₂ – сильно отличаются друг от друга по отношению к кислороду воздуха. Тогда как Ni(OH)₂ с ним не реагирует, а Со(ОН)₂ окисляется сравнительно медленно [до коричнево–бурого Со(ОН)₃], гидрат закиси железа по реакции

4Fe(OH)₂ + О₂ + 2Н₂О 4Fe(OH)₃

быстро переходит в буро–красный гидрат окиси железа.

2. К труднорастворимым относятся многие соли сравнительно слабых кислот, в частности производные анионов СО₃^2– и PO₄^3– Гидратированныо ионы Э²⁺ окрашены в различные цвета: бледно–зеленый (Fe²⁺), розово–красный (Со²⁺) и ярко–зеленый (Ni²⁺).

Те же окраски характерны для образованных ими кристаллогидратов солей. Напротив, в безводном состоянии отдельные соли окрашены различно, причем цвета их не всегда совпадают с собственной окраской ионов Fe²⁺ (бесцветный), Со²⁺ (красноватый) и Ni²⁺ (желтый), а зависят также от природы аниона.

3. Кислородные соединения Э³⁺ образуют ряд окисей. Темно–коричневая окись кобальта (Со₂О₃ ) и серо–черная окись никеля (Ni₂O₃ ) могут быть получены осторожным нагреванием нитратов Э(NO₃)₂, которые разлагаются при этом по схеме:

4Э(NO₃)₂ 2Э₂О₃ + 8NO₂ + О₂

Буро–красную окись железа (Fe₂O₃) легко получить путем обезвоживания Fe(OH)₃. может быть получен в виде красно–коричневого осадка путем осаждения щелочами растворов солей трехвалентного железа:

FeCl₃ + 3NaOH 3NaCl + Fe(OH)₃

4. В безводном состоянии соли Fe3+способны присоединять аммиак, однако водой подобные комплексы полностью гидролизуются. Напротив, аммиакаты трехвалентного кобальта отличаются чрезвычайной устойчивостью, и желтый комплексный .катион [Со(NН₃)₆]³⁺ образует хорошо кристаллизующиеся соли с. рядом анионов, простые соли которых для Со³⁺ неизвестны. Замещение в нем аммиака на другие молекулы или кислотные остатки ведет к образованию множества самых разнообразных комплексных соединений трехвалентного кобальта, большинство которых вполне устойчиво и в твердом состоянии и в растворе. Примером продукта полного замещения аммиака [Со(NН₃)₆]³⁺ на кислотные остатки может служить комплексный анион [Co(NO₂)₆]^3–, дающий с одновалентными катионами (кроме Li⁺ и Na⁺) труднорастворимые в воде кристаллические осадки состава М₃[Со(NО₂)₆]. Образование соответствующей желтой соли калия используется для его открытия.

5. Из других производных рассматриваемых элементов наиболее интересны соединения шестивалентного железа. При действии Сl₂ (или Вr₂) на взвесь Fe(OH)₃ в горячем крепком КОН по реакции:

2Fe(OH)₃ + 10KOH + 3Cl₂ 2K₂FeO₄ + 6KCl + 8H₂O

образуется калийная соль железной кислоты (H₂FeO₄). Темно–красный раствор этой соли постепенно разлагается с выделением кислорода по реакции:

4K₂FeO₄ +10H₂O 8KOH + 4Fe(OH)₃ +3O₂ .

При действии на него ВаСl₂ выпадает фиолетово–красный осадок трудно растворимого железно–кислого бария, отвечающий составу BaFeO₄ * Н₂О .

6. Никель склонен к образованию растворов с другими металлами. Так, он неограниченно растворяется в кобальте, и при этом не образует с ним соединений. Аналогично никель ведёт себя по отношению к марганцу при повышенных температурах. С хромом Ni также образует непрерывный ряд твёрдых растворов, но ни одного соединения.

Большинство солей никеля разлагается при прокаливании (600-800°С). Одна из наиболее употребительных солей - сульфат NiSO₄ кристаллизуется из растворов в виде изумрудно-зелёных кристаллов NiSO₄* 7Н₂О - никелевого купороса. Сильные щёлочи на Ni не действуют, но он растворяется в аммиачных растворах в присутствии (NH₄)₂CO₃ с образованием растворимых аммиакатов, окрашенных в интенсивно-синий цвет:

Ni + 2(NH₃* H₂O) + (NH₄)₂CO₃ + H₂O [Ni(H₂O)₂(NH₃)₄](OH)₂ + CO₂

для большинства из них характерно наличие комплексов [Ni(NH₃)₆]²⁺ и [Ni(OH)₂(NH₃)₄]²⁺. На избирательном образовании аммиакатов основываются гидрометаллургические методы извлечения металлического никеля из руд. NaOCI и NaOBr осаждают из растворов солей Ni (II) гидроокись Ni(OH)3 чёрного цвета. В комплексных соединениях Ni, в отличие от Со, обычно 2-валентен. Комплексное соединение Ni с диметилглиоксимом (C₄H₇O₂N)Ni служит для аналитического определения Nі (реакция Чугаева).

7. Обнаружить железо в соединении можно по реакции осаждение основного ацетата железа:

8

бурые хлопья

CH₃COO⁻ + 3Fe³⁺ + 4H₂O [Fe₃O(CH₃COO)₆(H₂O)₃]⁺ + 2CH₃COOH

8. Обнаружить кобальт в соединении можно по обменной реакции с силикатом натрия или калия:

CoCl₂ + Na₂SiO₃ 2NaCl + CoSiO₃

Co²⁺ + SiO₃²⁻ CoSiO₃ (образование ярко – голубого осадка)

9. Качественная реакция на ион Fe²⁺:

3

красная кровяная

соль

турнбулева синь

FeCl₂ + 2K₃[Fe(CN)₆] 6KCl + Fe₃[Fe(CN)₆]₂

10. Качественная реакция на ион Fe³⁺:

4

желтая кровяная

соль

берлинская лазурь

FeCl₃ + 3K₄[Fe(CN)₆] 12KCl + Fe₄[Fe(CN)₆]₃

11. Образование искусственной крови:

F

Кроваво – красный раствор

eCl₃ + 3KCNS 3KCl + Fe(CNS)₃

Практическая работа

1. Поместите в пробирку немного твердого гексагидрата хлорида кобальта и примерно столько же твердого уротропина. Тщательно перетрите содержимое пробирки с помощью сухой стеклянной палочки (следите, чтобы палочка не разбила пробирку). Что вы наблюдаете? Теперь в эту смесь добавьте немного воды и осторожно встряхните. Что вы видете теперь?

Заполните таблицу.

В – во	Цвет в – ва до взаимодействия	Цвет после протирки	Цвет после добавления воды

2. Химические водоросли.

3. «Образование крови»

4.) Образование гидроксидов железа, кобальта, никеля

+ видео ролики:

c1701v1.mpg

CoCl2 2NaOH Co(OH)2 2NaCl гидроксид кобальта из хлорида.mp4

CoSiO3.avi

Fe_CNS.avi

FeCl3_vodorosly.avi

FeIII_tannin.avi

FeO4.avi

FeS.avi

iron-acetate.avi

iron-nitric-acid.avi

nickel-DMG.avi

Pyrophoric-cobalt-f.avi