1.2. Экспериментальная часть (Пособие)

1.2. Экспериментальная часть1.2.1. Цель работы:Изучение свойств простого вещества титана. Получение оксидов и гидроксидов Ti (III) и Ti (IV).Изучение кислотно–основных и окислительно–восстановительных свойств оксидов игидроксидов Ti (III) и Ti (IV). Получение и изучение свойств комплексных соединений Ti (IV).1.2.2. Реактивы:Титан (порошок или мелкая стружка); цинк (гранулы); кристаллический титанат калия (навескипо (0,2–0,5) г); 70% H2SO4; 24% H2SO4; 20% H2SO4; (10–15)% H2SO4; 20% HCl; 40% NaOH; 6МNaOH; 0,1 M NaOH; хлорид или сульфат титана (IV); 20% (NH4)2S; 20% KMnO4; 0,1 M CuCl2;3% H2O2.1.2.3. Оборудование:Стакан на 50 мл, конические пробирки, фарфоровый тигель с крышкой, горелка, электрическаяплитка для нагревания до температуры >6000С, водяная баня, шпатели, микрошпатели,стеклянные палочки, пипетки, фильтровальная бумага.1.2.4.

Порядок выполнения эксперимента.Соединения Ti (III)Опыт 1. Взаимодействие титана с кислотой.В пробирку поместите немного (на кончике микрошпателя) порошка титана илинесколько стружек титана. Налейте в неё 3 мл серной кислоты (10–15)%. Затем поместитепробирку в кипящую водяную баню и нагревайте до тех пор, пока раствор не станетсветло-фиолетовым.Вопросы и задания:1) Опишите наблюдаемое.2) Напишите уравнение реакции.3) Отметьте время появления окраски раствора.

Какому иону титанаприсуща такая окраска раствора?Опыт 2. Получение соединений Ti (III).Налейте в стакан ёмкостью 50 мл 5 мл хлорида титана (IV) и 10 мл 10% раствора H2SO4.Размешайте раствор стеклянной палочкой и бросьте туда 3–4 кусочка цинка. Нагревайтестакан на пламени горелки 10–15 мин. Наблюдайте появление окраски, характерной дляиона Ti (III).

Разлейте его в 6 пробирок, пронумеруйте их и сохраните для следующихопытов.Вопросы и задания:1) Опишите наблюдаемое.2) Напишите уравнения реакций.3) Укажите восстановитель и окислитель в реакции.Опыт 3. Получение и кислотно-основные свойства гидроксида титана (III).К раствору соли титана (III) (пробирки №1 и №2, опыт 2) добавьте 0,5 мл 6М раствора NaOH инаблюдайте выпадение осадка.К полученному осадку Ti (OH)3 в пробирке №1 добавьте 1,5–2 мл 24% раствора серной кислоты.Осадок Ti (OH)3 в пробирке №2 попытайтесь растворить в избытке 6М раствора NaOH.Вопросы и задания:1)2)3)4)Опишите наблюдаемое.Укажите цвет осадка.Напишите уравнения реакций.Охарактеризуйте кислотно–основные свойства гидроксида Ti (III)?Опыт 4.

Окислительно-восстановительные свойства соединений Ti (III).Получите в пробирке №3 осадок Ti (OH)3 и оставьте его на воздухе на 30 минут.Пробирку №4 с раствором соли Ti (III) оставьте на воздухе до конца занятия.В пробирку №5 с солью Ti (III) добавьте 2 мл 24% раствора H2SO4 и 2–3 капли раствора KMnO4и перемешайте.В пробирку №6 добавьте (2–3) мл 0,1 М раствора CuCl2.Вопросы и задания:1) Опишите наблюдаемое.2) Укажите цвета растворов и осадков3) Напишите уравнения реакций.4) Охарактеризуйте окислительно-восстановительные свойствасоединений титана (III).Соединения Ti (IV)Опыт 5.

Получение и кислотно-основные свойства гидроксида Ti (IV).В стакан, ёмкостью 50 мл, налейте 20 мл 20% раствора соляной кислоты и насыпьте внего 0,2–0,5 г титаната калия K2TiO3. Тщательно размешайте раствор. Наблюдайтепомутнение раствора, связанное с образованием гидроксида Ti (IV):Дайте осадку отстояться и декантируйте его.Возьмите два стакана по 50 мл каждый. Один из них заполните наполовину 70% H2SO4, авторой – 40% NaOH. Внесите в каждый из стаканов небольшое количество полученногоTi (OH)4.

Содержимое стаканов тщательно размешайте.Вопросы и задания:а) Опишите наблюдаемое.б) Напишите уравнения реакций.в) Укажите, в какой форме гидроксид Ti (IV) получен в условияхэкспериментаг) Сделайте вывод о кислотно-основных свойствах гидроксида Ti (IV).Опыт 6. Термическое разложение гидроксида Ti (IV).Осадок Ti (OH)4, полученный в опыте 5 положите на крышечку тигля и прокаливайте напламени горелки до появления тёмно–фиолетовых кристаллов Ti2O3 (Времяпрокаливания около 1 часа).Вопросы и задания:1) Опишите наблюдаемое.2) Напишите реакции, соответствующие превращениям, которыепроисходят при прокаливании Ti (OH)4Опыт 7.

Необратимый гидролиз соединений Ti (IV).Опыт проводить под тягой!В пробирку внесите 0,5 мл раствора (NH4)2S и аккуратно прибавьте к нему 1–2 каплиTiCl4.Вопросы и задания:1) Опишите наблюдаемое.2) Напишите уравнения реакций.3)Укажите, какое вещество образовалось на стенках пробирки? Отметьтеего цветОпыт 8. Качественная реакция на Ti (IV).Налейте в пробирку 2–3 капли подкисленного раствора TiCl4.

Для создания кислой средыдобавьте 1 мл 10% H2SO4. Внесите в пробирку по каплям примерно 1 Мл 3% раствораH2O2.Вопросы и задания:1) Опишите наблюдаемое. Отметьте цвет продукта.2) Напишите уравнение реакции1.2.5. Что должен представить студент преподавателю длясдачи работы:1.

Описания наблюдений в выполненных опытах и пояснения к ним.2. Ответы на вопросы к опытам.3. Уравнения реакций с указанием цвета растворов и осадков исходныхвеществ и продуктов реакций (при подборе коэффициентов в окислительно–восстановительных реакциях должен быть использован метод электронно–ионного баланса).1.3. Задачи.1) Напишите уравнение реакций, отвечающих цепочкам превращений:а) TiCl4 → TiCl3 → Ti (OH)3 → Ti (OH)4б) Ti (OH)4 → TiO2 → Ti2O3+HCl+KOH + HCl +O2в) Ti → A → Б → В → Г2) В подкисленный раствор сульфата титанила поместили кусочек цинка.Напишите уравнение реакции. Рассчитайте константу равновесия даннойреакции, если E0TiO2+/Ti3+ = 0,100 B, E0Zn2+/Zn = –0,736 B).3) Можно ли восстановить Ti (IV) до Ti (III), добавив в раствор сульфататитана порошок титана, если E0TiO2+/Ti3+ = 0,100 В; а E0Ti3+/Ti= 0,999 ВРассчитайте константу равновесия реакции.4) Переработка лопаритового концентрата, одним из компонентов которогоявляется оксид титана (IV), основана на взаимодействии егокомпонентов с газообразным хлором при 750 – 850 0С в присутствиикокса:TiO2 + 2C + 2Cl2 → TiCl4 + 2COРассчитайте ∆G и константу равновесия данной реакции, используя табличныеданные.ВеществоÌf H0 кДж/моль.fS0Дж/мольxK.TiCl4 (г)–763353TiO2 (к)–942,9750,29C (графит)05,740CO (г)–110,52197,54O2 (г)0205,036.