Лабораторная работа: 'Готовимся к ЕГЭ: свойства соединений хрома и марганца' (11 класс)

Лабораторная работа.

Готовимся к ЕГЭ: свойства соединений хрома и марганца.

В 2012 году была предложена новая форма задания С₂ в виде текста, описывающего последовательность экспериментальных действий, которые нужно превратить в уравнения реакций. Трудность такого задания состоит в том, что школьники не всегда хорошо представляют себе экспериментальную химию, не могут правильно определить описанные в задании процессы. В последние годы в заданиях С₂ стали часто встречаться реакции по теме «Соединения хрома и марганца».

Основная цель лабораторного практикума: провести реакции, характеризующие свойства соединений хрома и марганца, которые наиболее часто встречаются в заданиях С₂ ЕГЭ.

Правила техники безопасности.

При работе в химической лаборатории существуют общие правила, которые необходимо строго соблюдать.

1. Прежде, чем взять вещество, внимательно читайте надписи на этикетках.

2. Не берите реактивы в большем количестве, чем требуется для опыта. Иначе опыт может не получиться.

3. Опыты проводите в чистой посуде.

4. Не выливайте избыток реактива из пробирки обратно в реактивную склянку.

5. Соблюдайте осторожность при работе с концентрированными кислотами и щелочами.

6. Все опыты, сопровождающиеся выделением ядовитых, летучих и дурно пахнущих веществ, проводите только в вытяжном шкафу.

7. Нагревая пробирки, не держите их отверстием к себе или в сторону находящихся рядом людей.

8. Нюхайте выделяющиеся газы издали, помахивая рукой от сосуда к себе.

9. Не пробуйте реактивы на вкус.

10. Не берите реактивы руками.

11. Не загромождать свое рабочее место лишними предметами, содержите рабочее место в чистоте.

12. В лаборатории бывают случаи, требующие неотложной медицинской помощи, - порезы рук стеклом, ожоги горячими предметами, кислотами, щелочами. В случае попадания кислот или щелочей на кожу, в глаза, сразу же обращайтесь к учителю. Для оказания первой помощи в лаборатории имеется аптечка.

Содержание работы.

Опыт 1. Получение гидроксида хрома (III), его отношение к избытку щёлочи и доказательство его амфотерности.

В пробирку налейте 1 мл раствора хлорида хрома (III) CrCl₃. К раствору по каплям медленно добавляйте раствор гидроксида натрия NaOH. Наблюдайте появление осадка серо-фиолетового или серо-зелёного цвета и его растворение в избытке гидроксида натрия.

Ещё раз получите гидроксид хрома (III), но растворите его не в избытке щёлочи, а в кислоте, добавив по каплям раствор соляной кислоты HCl.

CrCl₃ + 3NaOH → Cr(OH)₃ ↓ + 3NaCl

Cr(OH)₃ + 3NaOH → Na₃[Cr(OH)₆]

Cr(OH)₃ + 3HCl → CrCl₃ + 3H₂O

Опыт 2. Окисление солей хрома (III) в щелочной среде.

В щелочной среде соли хрома (III) легко окисляются до производных хрома (VI).

В пробирку налейте 0,5 мл раствора хлорида хрома (III) CrCl₃, добавьте 0,5 мл раствора гидроксида натрия NaOH, 3-5 капель раствора пероксида водорода H₂O₂, и нагрейте в течение нескольких минут на водяной бане, пока зелёная окраска раствора не перейдёт в жёлтую.

2CrCl₃ + 3H₂O₂ + 10NaOH → 2Na₂CrO₄ + 6NaCl + 8H₂O

Опыт 3. Восстановление дихроматов сульфитом натрия.

В пробирку налейте 1 мл раствора дихромата калия K₂Cr₂O₇, добавьте 5 капель раствора серной кислоты и добавляйте по каплям раствор сульфита натрия до перехода оранжевой окраски в зелёную.

3Na₂SO₃ + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ → 3Na₂SO₄ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 4H₂O

Опыт 4. Получение гидроксида марганца (II) и его свойства.

В пробирку налейте 1 мл раствора сульфата марганца (II). Добавьте 1 мл раствора гидроксида натрия NaOH. Образуется белый осадок гидроксида марганца (II) Mn(OH)₂, буреющий на воздухе в результате образования гидроксида марганца (IV).

К полученному в осадку добавьте 1-2 мл соляной кислоты.

Ещё раз получите гидроксид марганца (II) Mn(OH)₂ и попробуйте растворить в избытке раствора гидроксида натрия NaOH.

MnSO₄ + 2NaOH → Mn(OH)₂ + Na₂SO₄

2Mn(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 2Mn(OH)₄

Mn(OH)₂ + 2HCl → MnCl₂ + 2H₂O

Mn(OH)₂ + NaOH → реакция не идёт, Mn²⁺ проявляет основные свойства.

Опыт 5. Качественная реакция на ион марганца (II).

В пробирку поместите 3-4 капли!!! раствора сульфата марганца (II) MnSO₄ (важно: если раствор перелить, то опыт не получится), добавьте 4-5 капель концентрированной азотной кислоты HNO₃, 8-10 капель воды и небольшое количество порошка висмутата натрия NaBiO₃. Перемешайте раствор и дайте ему отстояться.

2MnSO₄ + 5NaBiO₃ + 15HNO₃ → HMnO₄ + NaMnO₄ + 5Bi(NO₃)₃ + 2Na₂SO₄ + 7H₂O

Опыт 6. Восстановление перманганатов в разных средах.

В три пробирки налейте по 1 мл раствора перманганата калия KMnO₄. В одну пробирку добавьте 5 капель серной кислоты, в другую - 5 капель концентрированного раствора гидроксида калия KOH, в третью - 5 капель воды. В каждую из этих трёх пробирок добавьте по 1 мл раствора сульфита натрия Na₂SO₃. Отметьте цветовые изменения.

5Na₂SO₃ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → 5Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂O

3Na₂SO₃ + 2KMnO₄ + H₂O → 3Na₂SO₄ + 2MnO₂ + 2KOH

Na₂SO₃ + 2KMnO₄ + 2KOH → Na₂SO₄ + 2K₂MnO₄ + H₂O