Демонстрационный эксперимент (К.А. Коваленко, Т.Г. Глазкова) (ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В КУРСЕ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ Методическое пособие), страница 8

Образование надмолибденовойкислоты.Оборудование и реактивыДемонстрационный цилиндр; молибдатаммиака, раствор перекиси водорода (3%).аммония,растворПроведение опытаК кристаллическому (NH4)2MoO4 добавляется раствор аммиакадо растворения, а замтем немного раствора пероксида водорода.Раствор окрашивается в оранжевый цвет за счёт образования солинадмолибденовойкислоты (NH4)2MoO8. Такиекомплесымалоустойчивы и постепенно выделяют кислород.Уравнения реакций(NH 4 ) 2 MoO4 + 4H2 O 2  (NH 4 ) 2 MoO8 + 4H 2 O(NH 4 ) 2 MoO8  (NH 4 )2 MoO 4 + 2O 2 Примечание: Пероксомолибдаты состава M2MoO8 образуются вщелочной среде и при выделении в твёрдую фазу имеют красныйцвет, обладают малой устойчивости по отношению к термическомуразложению – при стоянии на воздухе при комнатной температуречерез час, а при нагревании до 70-80°C уже через несколько минутпродукт полностью разлагается.

В кислой среде образуютсяпероксомолибдаты состава M2Mo2O11 жёлтого цвета. Соль составаK2Mo2O11 имеет на кривой нагревания, снятой методом ДТА, тритермических эффекта: при 65°C и при 85°C – соответствуют потеревнешнесферной и внутрисферной воды, выделение кислорода при160°C сопровождается взрывом.Исторические сведенияРастворение молибдена в концентрированной перекиси водородабыло замечено Л. Тенаром в начале XIX века при изучении свойствперекиси водорода. Соль валового состава K 2Mo2O11·4H2O,кристаллизующаяся в виде жёлтых иголок, была полученаА. Розенхеймом в 1932 г.5818.

МАРГАНЕЦ18.1.Опыт 70. Осаждение Mn(OH)2Оборудование и реактивыДемонстрационный цилиндр; растворы хлорида марганца иедкого натра, бромная вода.Проведение опытаК раствору хлорида марганца в цилиндре прилить раствор едкогонатра. Выпадает осадок гидроокиси маргнаца (II) кремого цвета (засчёт примесей солей железа). Жидкость с осадком в цилиндреперемешивается и приливается бромная вода. Осадок мгновенностановится бурым в результате образования гидроокиси марганца(IV).MnCl 2 + 2NaOH = Mn(OH) 2  + 2NaClMn(OH) 2 + Br 2 + 2H2 O = Mn(OH) 4  + 2HBr18.2.Опыт 71. Осаждение MnS.Оборудование и реактивыДемонстрационный цилиндр; растворы хлорида марганца исульфида натрия.Проведение опытаК раствору хлорида марганца в цилиндре прилить растворсульфида натрия.

Выпадает розовый осадок сульфида марганца (II).Осадок на воздухе постепенно буреет за счёт образованиягидроокиси марганца (IV).MnCl 2 + Na2 S = MnS  + 2NaClMnS + O2 + 2H 2 O = Mn(OH)4  + S5918.3.Опыт 72. Свойства манганата калия.Оборудование и реактивыТри демонстрационных цилиндра; раствор разбавленнойуксусной кислоты, подкисленный раствор сульфата железа (II),концентрированная азотная кислота.Проведение опытаВ три демонстрационных цилиндра налить раствор манганатакалия (манганат калия получается заранее). В первый цилиндрприливается уксусная кислота.

Раствор становится вишнёвокрасного цвета. Во второй цилиндр приливается подкисленныйраствор сульфата железа (II). Происходит обесцвечивание раствора.В третий цилиндр приливается концентрированная азотная кислота.Наблюдается красно-фиолетовое окрашивание.Уравнения реакций3K2MnO4 + 4HOAcразб.

= MnO2 + 2KMnO4 + 4KOAc + 2H2OK2MnO4 + 4FeSO4 + 4H2SO4 = MnSO4 + 2Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 4H2O5K2MnO4 + 4HNO3 конц. = Mn(NO3)2 + 4KMnO4 + 2KNO3 + 4H2O18.4.Опыт 73. Зажигание спиртовки.Оборудование и реактивыВыпарительная чашка, стеклянная палочка, спиртовка, защитныеочки; концентрированная серная кислота, перманганат калия.Проведение опытаВ выпарительную чашку насыпать немного перманганата калия.Стеклянную палочку смочить концентрированной серной кислотой,дотронуться до перманганата калия, а затем спиртовки. Спиртовказажигается.В результате взаимодействия перманганата калия иконцентрированной серной кислоты образуется марганцевыйангидрит Mn2O7, являющийся очень сильным окислителем ичрезвычайно неустойчивым соединением. Марганцевый ангидрит60взрывает уже при 55°C.

За счёт его взаимодействия со спиртом изажигается спиртовка.2KMnO 4 + H 2 SO 4 = Mn 2 O7 + K 2 SO 4 + H 2 O18.5.Опыт 74. Горение под жидкостью.Оборудование и реактивыДемонстрационныйцилиндр,защитныеочки;концентрированная серная кислота, этиловый спирт, перманганаткалия.Проведение опытаВ цилиндр наливается концентрированнаяаккуратно наслаивается этиловый спирт. Внемного твёрдого перманганата калия, ижидкостей наблюдаются яркие вспышки иподдержания реакции можно время отперманганат калия.серная кислота, затемцилиндр добавляетсяна границе разделараздаётся треск. Длявремени добавлять18.6. Опыт 75. Окислительные свойстваперманганата калия. ХамелеонОборудование и реактивыТри демонстрационных цилиндра; разбавленные растворысерной кислоты и едкого кали, раствор сульфита натрия, растворперманганата калия.Проведение опытаВ три цилиндра налить раствор перманганата калия.

В первыйцилиндр добавить раствор серной кислоты, в третий – растворедкого кали. В каждый из цилиндров добавить раствор сульфитанатрия и перемешать. В первом цилиндре наблюдаютсяобесцвечивание раствора, во втором – выпадает осадок буройдвуокиси марганца, а в третьем раствор принимает зелёную2−окраску, за счёт образования ионов MnO 4 .61Уравнения реакций2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 5Na2SO4 + 3H2O2KMnO4 + 3Na2SO4 + H2O → 2MnO2 + 3Na2SO4 + 2KOH2KMnO4 + Na2SO3 + 2KOH → 2K2MnO4 + Na2SO4 + H2O18.7.

Опыт 76. Конпропорционирование Mn2+ иMn7+ с образованием MnO2.Оборудование и реактивыДемонстрационный цилиндр; растворы хлорида марганца иперманганата калия.Проведение опытаВ демонстрационный цилиндр наливается раствор хлоридамарганца и к нему приливается раствор перманганата калия.Мгновенно выпадает бурый осадок двуокиси марганца.3MnCl 2 + 2KMnO4 + 2H2 O = 5MnO 2 + 2KCl + 4HCl18.8.Опыт 77. Получение манганата(V) натрия.Оборудование и реактивыХимический стакан 250 мл, кристаллизатор для охлаждающейсмеси, стеклянная палочка, фарфоровая ступка с пестиком;кристаллические перманганат калия KMnO4 и гептагидрат сульфитанатрия Na2SO3·7H2O, водный 30% раствор гидроксида натрияNaOH, лёд, технический хлорид натрия для охлаждающей смеси.Проведение опытаВ химическом стакане смешивают тщательно растёртые в ступкеперманганат калия (2 г) и гептагидрат сульфита натрия (6 г) идобавляют 50 мл раствора гидроксида натрия.

Стакан среакционной смесью помещают в чашу с охлаждающей смесью,приготовленной из ледяной крошки и хлорида натрия всоотношении примерно 3:1 по объёму. Содержимое стаканаперемешивают до тех пор, пока оно не превратится в однородную62светло-голубую кристаллическую массу.Уравнение реакции2KMnO4 + 4NaOH + 2Na2SO3 → 2Na3MnO4 + Na2SO4 + K2SO4 ++ 2H2OИсторические сведенияОсобенности взаимодействия перманганата калия с избыткомсульфита натрия изучили немецкий химик Г.

Лукс в 1946 г. ипольский химик Б. Ежовска-Тшебятовска в 1951 г.18.9. Опыт 78. Диспропорционированиеманганата (V) натрияОборудование и реактивыШпатель, чашка Петри, кодоскоп; манганат(V) натрия из Опыта77.Проведение опытаМанганат(V) натрия помещается в чашку Петри, котораяставится на стекло кодоскопа. На экране наблюдают, как на воздухепри комнатной температуре вещество приобретает буроватозелёный цвет за счёт происходящего диспропорционирования доманганата (VI) натрия и диоксида марганца.Уравнение реакции2Na3MnO4 + 2H2O + 4CO2 → Na2MnO4 + MnO2 + 4NaHCO318.10.Опыт 79. Получение соединений Mn(III).Оборудование и реактивыДемонстрационный цилиндр, стеклянная палочка; сульфатмарганца (II) MnSO4, концентрированная серная кислота, 0.5 Мраствор перманганата калия KMnO4.Проведение опытаНалить в цилиндр раствор перманганата калия и сильноподкислить его концентрированной серной кислотой. Добавить63небольшое количество кристаллов сульфата марганца (II) иперемешать раствор стеклянной палочкой.

Через 1‒2 мин онстановится красно-коричневым вследствие образования сульфатамарганца (III). Сульфат марганца (III) неустойчив, поэтому пристоянии из раствора выпадает бурый осадок гидратированнойдвуокиси марганца.Уравнение реакции8MnSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Mn2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O19. МЕДЬ19.1.

Опыт 80. Обратимая реакция голубой ↔«морковный сок»ОборудованиеВысокий стакан на 0,5–1 л, магнитная мешалка с обратнымтермоконтролем (термопарой), стеклянная палочка, пипетка на 1 мл(отлично подойдёт автоматический дозатор).Реактивы100 мл 0,1 М р-ра сегнетовой соли (28.2 г), 65 мл 3%-ного р-раH2O2, 2 мл 1 М р-ра CuSO4Подготовка опытаПриготовить раствор сегнетовой соли, поставитьперемешиваться на магнитную мешалку (подогреть до 50°C).егоПроведение опытаДобавить 40 мл раствора H2O2 и 1–2 мл раствора CuSO4. Растворокрашивается в небесно-голубой цвет.

Затем происходит сильноевспенивание, а следом раствор превращается из голубого в“морковный сок”. В этот момент можно добавить ещё H 2O2 (10–20 мл), наблюдается растворение золотисто-оранжевого осадка ираствор снова становится прозрачным голубым, а через несколькосекунд снова вспенивается и быстро превращается в “морковный64сок”. Так можно повторить несколько раз (обычно 10–12),поддерживая температуру.Объяснение опытаПри взаимодействии с тартратом калия-натрия медь(II) образуетрастворимыйтартратныйкомплексголубогоцветаKNa[Cu(C4H4O6]2.

При добавлении пероксида водорода происходитвосстановление Cu(II) до Cu(I) с образованием оксида меди(I) Cu 2O,который и обуславливает цвет морковного сока, распределяясь повсему объёмы за счёт быстрого перемешивания:4KNa[Cu(C4H4O6]2 + 4H2O2 → 2Cu2O↓ + 4KHC4H4O6 + 4NaHC4H4O6+ 3O2↑Выделение кислорода объясняет вспенивание раствора.Добавляя новую порцию пероксида водорода, медь(I) окисляется домеди(II), и раствор вновь становится небесно-голубым:Cu2O + H2O2 + 2KHC4H4O6 + 2NaHC4H4O6 → 2KNa[Cu(C4H4O6]2 +3H2OДалее цикл повторяется. Пероксид водорода проявляет каквосстановительные, так и окислительные свойства.

Постепенно pHраствора увеличивается, среда из кислой превращается в щеловнуюи цикл восстановления–окисления прерывается.20. Заключительная демонстрационная лекцияКурс неорганической химии в НГУ заканчивается ежегодно вмае. Студенты и преподаватели отмечают это событие, а такжеприближающийся день химика по своему, т. е. демонстрационнойлекцией — этакий праздник химии! Здесь приводится один изсценариев такой лекции, рассчитанный на 60–80 минутдемонстрационных экспериментов.20.1.Горение разными цветами пламениВ фарфоровую чашку поместить твердую борную кислоту65добавить метанола и немного серной кислоты. Перемешатьстеклянной палочкой. Поджечь. Наблюдать красивое зеленое пламя.Можно сделать ряд фарфоровых чашек с различными металлами,руководствуясь таблицей.