Елементи підгрупи Феруму

Мета: дослідити властивості сполук Феруму, Кобальту, Нікелю; визначити стійкість цих сполук в залежності від ступені окиснення елементу.

Дослід 1. Добування ферум (ІІІ) гідроксиду.

У пробірку внести 3-4 краплини розчину солі Мора (NH₄)₂SO₄∙ FeSO₄∙ 6H₂O і додати розведений розчин лугу до утворення осаду ферум(ІІ) гідроксиду зеленого кольору. Перемішати одержаний осад скляною паличкою і через 1-2 хв спостерігати побуріння осаду внаслідок окислення гідроксиду ферум(ІІ) до гідроксиду ферум(ІІІ) під дією кисню. Записати рівняння реакцій.

Дослід 2. Характерні реакції на іони Fe²⁺ i Fe³⁺.

1. Приготувати у пробірці розчин солі Мора і додати краплину розчину калій гексаціаноферату(III) – червоної кров’яної солі K₃[Fe(CN)₆]. Відмітити колір одержаного осаду (турнбулева синь). Вказати хімічну назву й формулу одержаної сполуки. Ця реакція є характерною на іони Fe³⁺. Записати рівняння реакції в молекулярній та іонній формах.

2. У пробірку внести 5-6 краплин розчину ферум(ІІІ) хлориду і додати краплину розчину роданіду амонію (калію). Записати рівняння реакції добування Fe(SCN)₃, який надає розчину яскраво-червоного забарвлення. За допомогою цієї реакції можна відкрити іони Fe³⁺ у розчині, якщо вони присутні у невеликій кількості (висока чутливість реакції).

3. У пробірку внести 4-5 краплин розчину ферум(ІІІ) хлориду і додати краплину розчину калій гексаціаноферату(ІІ) – жовтої кров’яної солі K₄[Fe(CN)₆]. Що спостерігається? Який колір має одержаний осад (берлінської лазурі)? Вказати хімічну назву одержаної сполуки. Записати рівняння реакції в молекулярній та іонній формах.

Дослід 3. Взаємодія заліза з кислотами.

У три пробірки додають по 3 краплини розведених розчинів кислот: у першу – хлоридної, у другу – сульфатної, у третю – нітратної. У четверту пробірку додати 3 краплини концентрованого розчину сульфатної кислоти. У кожну пробірку внести по шматочку залізної стружки. Пробірку з концентрованою сульфатною кислотою нагріти (обережно). Що спостерігається?

Далі в кожну пробірку додати по краплині 0, 01 н розчину роданіду калію (амонію), який з іонами Fe³⁺ утворює сполуку Fe(SCN)₃, яка надає розчину характерного червоного забарвлення.

Переконатись у тому, що в хлоридній і розведеній сульфатній кислоті утворюються іони Fe²⁺, а в сульфатній концентрованій і нітратній кислотах – іони Fe³⁺. За появою забарвлення спостерігати треба уважно, оскільки через деякий час (1 хв) у кислому середовищі Fe(SCN)₃ розкладається. Записати рівняння виконаних реакцій.

Дослід 4. Добування гідроксидів кобальту (ІІ) та нікелю (ІІ) і їх окиснення.

1. У пробірку внести 3-4 краплини розчину солі Кобальту і по краплинах додавати розчин лугу. Спочатку утворюється осад основної солі кобальту синього кольору. Далі осад змінює колір на рожевий внаслідок утворення кобальт(ІІ) гідроксиду. Додати до осаду 2-3 краплини розчину пероксиду гідрогену з масовою часткою 3%. Що відбувається з осадом? Скласти рівняння реакцій, що відбуваються.

2. У пробірку внести 2-3 краплини розчину солі Нікелю і по краплинах додати розчин лугу до утворення світло-зеленого осаду нікель(ІІ) гідроксиду. До осаду додати 2-3 краплини розчину пероксиду гідрогену з масовою часткою 3%. Що спостерігається? Скласти рівняння реакцій.

3. Провести подібну реакцію, замінивши Н₂О₂ на бромну воду. Пояснити явища, які спостерігались.

Дослід 5. Комплексні сполуки кобальту і нікелю.

1. До 3-4 краплин розчинів солей кобальту(ІІ) і нікелю(ІІ) додати по краплинах 25%-ий розчин аміаку до розчинення одержаних спочатку осадів. Спостерігати забарвлення аміачних комплексів, що утворилися. Записати рівняння реакцій утворення аміакатів кобальту і нікелю (координаційне число 6). Чому аміачний комплекс кобальту(ІІ) з часом змінює забарвлення?

2. Додати у пробірку 3-4 краплини насиченого розчину кобальт(ІІ) хлориду і один мікрошпатель сухого калій нітриту. Додати 2-3 краплини 2 н розчину оцтової кислоти і суміш нагріти. Спостерігати виділення азоту і утворення жовтого осаду K₃[Co(NO₂)₆]. Записати рівняння реакції.

Завдання та запитання для самопідготовки

1. Запишіть формули електронної будови атомів Феруму, Кобальту, Нікелю. Які ступені окислення характерні для цих елементів і які більш стійкі? Назвіть основні мінерали, що містять ці елементи.

2. Напишіть рівняння основних хімічних реакцій отримання чавуну у доменному процесі, а також рівняння хімічних реакцій отримання кобальту і нікелю.

3. Які фізичні властивості заліза? Де залізо використовується? Як взаємодіє залізо з неметалами: O₂, Cl₂, Br₂, I₂, S, P і хлоридною кислотою?

4. Як відносяться метали підгрупи заліза до кисню повітря, води, кислот і лугів?

5. Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення:

Fe ® FeSO₄ ® Fe(OH)₂ ® Fe(OH)₃ ® FeCl₃ ® FeCl₂

Co ® Co(NO₃)₂ ® Co(OH)₂ ® Co(OH)₃ ® CoCl₂

6. Закінчіть рівняння реакцій:

FeCl₂ + H₂S → Co(NO₃)_{2(нагрівання)} →

Fe₂(SO₄)₃ + Na₂CO₃ + H₂O → Co₂O₃ + HCl →

FeSO₄ + O₂ + H₂O → NiSO₄ + CaOCl₂ + NaOH →

FeSO₄ + O₂ + H₂SO₄ → Ni(OH)₃ + KBr + H₂SO₄ →

FeCl₃ + SnCl₂ → [Ni(NH3)₆]Cl₂ + KCN →

Fe₃O₄ + H₂SO₄ →

Рекомендована література

1. Загальна та неорганічна хімія: Практикум/ Слободяник М.С., Улько Н.В., Бойко К.М., Самойленко В.М. – К.: Либідь, 2004. – 336с.

2. Неділько С.А., Попель П.П. Загальна й неорганічна хімія: задачі та вправи: Навч. Посібник. – К.: Либідь, 2001. – 400с.

3. В.М, Іщенко, Т.П. Колотуша, О.І. Кроніковський, О.П. Перепелиця, О.М. Полумбрик, І.Г. Рябокінь, Л.І. Тилтіна, В.В, Фоменко. Загальна хімія. Неорганічна хімія: Конспект лекцій для студентів всіх спеціальностей денної та заочної форми навчання. – К.: НУХТ, 2009. – 203с.