С.Ф. Дунаев - Практическое пособие по общей и неорганической химии для студентов нехимических специальностей (1106328), страница 17
Текст из файла (страница 17)
В соответствии с реакцией образования комплексного иона:2+–4–Fe + 6CN ⇔ [Fe(CN)6] ,Концентрация цианид-ионов в 6 раз больше концентрации ионов железа (II).Схема концентрационного гальванического элемента приведена на рис. 7.1.804213Рис. 7.1. Схема концентрационного элемента.1— стеклянный сосудик, заполненный раствором соли Мора,2 — стеклянный сосудик, заполненный раствором гесацианоферрата (II) калия; 3 — электролитический мостик, заполненный раствором KCl, 4 — 4 – железные электродыВ один из сосудиков (1) наливается раствор соли Мора точно известной концентрации (С1), а в другой (2) — раствор гексацианоферрата калия (II), такжеточно известной концентрации (С3).
Сосудики соединяются электролитическиммостиком (3) с насыщенным раствором KCl и в оба раствора опускаются железные электроды (4). Электроды присоединяются к клеммам потенциометра, иизмеряется э.д.с. собранного элемента.По уравнению Нернста э.д.с. концентрационного элемента равна:э.д.с. =0.059 С1lg,2С2где С1, – концентрации ионов железа в растворе соли Мора, С2 – концентрацияионов железа в растворе K4[Fe(CN)6]Концентрация ионов Fe2+в составе соли Мора равна ее исходной концен2+трации (С1), а концентрация ионов Fe в составе комплексной соли может бытьрассчитана из экспериментальных результатов определения э.д.с.:2 ⋅ э.д.с.lgC2 = lgC1 –0,059Тогда, константа устойчивости рассчитывается по уравнению:β=С0С 2 ⋅ (6С 2 ) 6817.4.2 Реактивы.Растворы: 1 М соли Мора (NH4)2Fe(SO4)2 6H2O, K4[Fe(CN)6]; насыщенныйKCl7.4.3. ОборудованиеСтеклянные стаканы на 50 мл, железные электроды, электролитический мостик,заполненный KCl, прибор для измерения э.д.с.7.4.4.
Порядок выполнения экспериментаОпыт 8. Определение Куст. комплексного иона потенциометрическим методом.В один из стеклянных стаканов (рис. 7.1) налейте 15 мл 1 М раствора соли Мора, в другой –15 мл 1 М раствора гексацианоферрата (II) калия и опустите в ниххорошо зачищенные железные электроды. Соедините растворы электролитическим мостиком. Измерьте э.д.с. собранного элемента.Вопросы и задания:1)По результатам измерения э.д.с. концентрационного элемента рас2+считайте концентрацию ионов Fe в растворе гексацианоферратакалия.2)Рассчитайте константу устойчивости комплексного иона4– .[Fe(CN)6]3) Сравните рассчитанное значение константы устойчивости с табличным.
Объясните причины возможных расхождений.7.4.5. Что должен представить студент преподавателюпри сдаче работы:1. Результаты измерения э.д.с. концентрационного элемента.2. Расчет концентрации ионов железа (II) в растворе комплексной соли.3. Расчет константы устойчивости комплексного иона.4. Ответы на вопросы к опыту.7.5. Задачи1)Вычислите константы равновесия следующих реакций, используя величины ПР и β соответствующих соединений :+AgCl + 2NH3 aq ⇔ [Ag(NH3)2] + Cl–82+AgBr + 2NH3 aq ⇔ [Ag(NH3)2] + Br+AgI + 2NH3 aq ⇔ [Ag(NH3)2] + I2–AgI + 2S2O32–2)3)4)–3–⇔ [Ag(S2O3)2]––+ I3–2–Ag2S + 4S2O3 ⇔ 2[Ag(S2O3)2] + SЧто можно сказать о направлении смещения равновесия?При каком значении рН начнется выпадение осадка гидроксида из 0,1Мраствора сульфата гексаамминкобальта (II) при добавлении раствора щелочи?Выпадет ли осадок при сливании 50 мл 0,005М раствора КОН и 30мл 0,2Мраствора хлорида тетрааминнмеди (II)?2+Можно ли окислить железо, входящее в комплексный ион [Fe(NH3)6]3+2–бромом до а) Fe , б) FeO4 ?5)6)Рассчитайте значение∆ r G o процессов диссоциации комплексных ионовв задании 1 и укажите направление смещения равновесия процесса диссоциации.Рассчитайте концентрации всех ионов в 0,1 М водном растворе сульфатагексаамминкобальта (III).83Глава 8.
ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ МЕЖДУ ВЕЩЕСТВАМИ В ТВЕРДОЙ ФАЗЕ8.1. Теоретическая часть.Химические реакции между твердыми веществами используются как методхимического анализа для определения состава геологических объектов (руд,минералов). Достаточно часто эти реакции проводятся на образцах, приготовленных непосредственно из самого минерала. Однако, если в исследуемой пробе анализируемый элемент присутствует в виде оксида, сульфида или карбоната, перед проведением аналитических реакций его переводят в более реакционноспособное соединение.Для этого используют, например, хлорид аммония, который заменяет соляную кислоту, легко разлагаясь по реакции:NH4Cl → NH3 + HCl,или гидросульфат калия KHSO4, который реагирует с изучаемым веществом собразованием растворимых сульфатов:CuCO3 + 2KHSO4 = CuSO4 + K2SO4 + H2O + CO2;Скорость реакций между твердыми веществами существенно ниже, чем врастворах, поэтому ее необходимо увеличивать за счет:1) увеличения поверхности соприкосновения веществ путем растирания вступке реакционной массы до порошкообразного состояния;2) постоянного перемешивания реакционной массы;3) использования малых количеств веществ (достаточно 1 мг);4) нагрева реакционной смеси (если реакция не идет при комнатной температуре).Качественное распознавание состава анализируемых веществ основано наполучении окрашенных соединений элементов, входящих в его состав.
Приэтом нередки случаи, когда несколько элементов, входящих в состав одного вещества образуют окрашенные продукты с одним и тем же реагентом. Поэтомубольшую роль при проведении реакций между твердыми веществами играетпредотвращение возможности образования окрашенных соединений сопутствующими элементами. Маскирующее действие сопутствующих элементов устраняется переводом их в неокрашенные соединения другой валентности или впрочные неокрашенные комплексные соединения.8.1.1. Вопросы по теме1) Почему твердофазные реакции применяют при анализе геологических объектов?2) Какие условия способствуют быстрому протеканию реакций между твердыми веществами?843) В каких случаях перед проведением качественных реакций на элемент требуется провести предварительную обработку минерала?8.2. Работа 1.
Определение ионов железа (III), кобальта (II),никеля (II), меди (II), свинца (II)8.2.1. Цель работыВ настоящей работе проводится изучение твердофазных химических реак3++2ций, позволяющих обнаружить присутствие катионов Fe , Co , Niих индивидуальных соединениях.Для определения железа (III) используются реакции:2+2+и Cuв1) c гексацианоферратом (II) калия K4[Fe(CN)6], в результате которой образуется окрашенное в ярко-синий цвет комплексное соединение Fe4[Fe(CN)6]3,называемое «берлинской лазурью»:4Fe3+++ 3K4[Fe(CN)6] = Fe4[Fe(CN)6]3 ↓ + 12K ;2) с роданидом аммония NH4SCN, в результате которой реакционная смесьокрашивается в кроваво-красный цвет роданида железа (III):3+–Fe + 3SCN = Fe(SCN)3О присутствии кобальта (II) судят по реакциям:1) с роданидом аммония NH4SCN или тиосульфатом натрия Na2S2O3 по образованию комплексных солей кобальта ярко-синего цвета:2+Co+ NH4SCN → (NH4)2[Co(SCN)4];2+Co + Na2S2O3 = Na2[Co(S2O3)2];которые в присутствии воды легко разрушаются и превращаются в акваком2+плекс [Co(H2O)6] розового цвета.2) с концентрированной соляной кислотой по образованию хлоркобальтовойкислоты сине-фиолетового цвета:2+Co + 2HCl → H2CoCl4.Присутствие никеля (II) подтверждается реакцией с диметилглиоксимомC4H8N2O2 (реакция Л.А.Чугаева) по образованию в щелочной среде диметилглиоксимата никеля (II) малиново-красного цвета:2+2C4H8N2O2 + Ni= C4H12N4O4Ni2+При образовании данного внутрикомплексного соединения ион Ni+замеща-ет два иона H в кислотных группах =N–OH двух молекул диметилглиоксима.Присутствие меди (II) в исследуемых образцах может быть установлено:1) по образованию красно-бурого комплексного соединения меди (II) при реакции с гексацианоферратом (II) калия K4[Fe(CN)6]2+2 Cu++ K4[Fe(CN)6] = Cu2[Fe(CN)6] + 4K ;852) по образованию черного сульфида меди (II) при реакции с сульфидом аммония (NH4)2S или натрия Na2S:2+2–Cu + S = CuS↓.Поскольку ПР сульфида меди является очень маленькой величиной, то даннойреакции определяются даже следовые количества меди (II).Свинец (II) можно обнаружить реакциями:1) с иодидом калия по образованию золотисто-желтого иодида свинца (II):Pb2+–+ 2I = PbI2↓;2) с комплексной солью олова K2[SnI4] по образованию оранжево-красногокомплекса свинца (II):2+Pb++ K2[SnI4] = Pb[SnI4] + 2K .8.2.2.
РеактивыКристаллические соли и твердые вещества: Fe2O3, K4[Fe(CN)6], NH4SCN,CoSO4, Na2S2O3, SnCl2, C4H8N2O2 (диметилглиоксим), NiCO3, NH4Cl, NiSO4,CuCO3, KHSO4, Na2S, PbSO4, KI.Растворы: концентрированная НCl, 20% NaOH, концентрированный NH3.8.2.3. ОборудованиеФарфоровая ступка, пестик, фарфоровые ступки, пробирки в штативе, горелка, шпатель.8.2.4. Порядок выполнения экспериментаОпыт 1.
Определение железа (III)1.1. Реакция с K4[Fe(CN)6]Небольшое количество (на кончике шпателя) Fe2O3 (гематит) тщательно разотрите в фарфоровой ступке с 4–5-кратным количеством NH4Cl. Смесь перенесите в пробирку и нагрейте в течение 3–5 минут на горелке до появления желтобурой окраски смеси, свидетельствующей об образовании хлорида железа (III).Полученную смесь разделите на три части.Одну часть и поместите в фарфоровую ступку. Тщательно разотрите ее с равным количеством сухого K4[Fe(CN)6] и наблюдайте за прохождением реакции.1.2.
Реакция с NH4SCNВторую порцию смеси, полученной в опыте 1.1., поместите в чистую фарфоро-вую ступку и разотрите с равным количеством NH4SCN. Отметьте наблюдаемые изменения.Третью часть смеси оставьте для опыта 10.86Вопросы и задания:1) Опишите наблюдаемое.2) Напишите уравнения реакций.3) Занесите результаты эксперимента в табл.
8.1.Опыт 2. Определение кобальта (II)2.1. Реакция с NH4SCNВ фарфоровой ступке разотрите небольшое количество (на кончике шпателя)CoSO4 c равным количеством сухого NH4SCN. Отметьте цвет. Затем добавьте кполученной смеси 1 мл воды.2.2. Реакция с Na2S2O3К небольшой порции CoSO4 добавьте такое же количество Na2S2O3. Перемешайте смесь и отметьте ее цвет. Добавьте к ней несколько капель воды.2 3. Реакция с концентрированной HClВ чистой фарфоровой ступке разотрите небольшое количество сульфата кобальта (II) с одной каплей концентрированной HCl.Вопросы и задания1) Опишите наблюдаемое.2) Напишите уравнения реакций.3) Занесите результаты эксперимента в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
