Б) Обратимость реакций диспропорционирования на примере иода

Эксперимент. Около 1 г иода растереть в ступке. Полученный порошок перенести в плоскодонную колбу и порциями добавлять раствор KOH или NaOH (конц.). Добиться полного растворения кристаллического иода, при этом стараться не создавать большой избыток щелочи. После получения прозрачного раствора начать добавление разбавленной сереной кислоты. Наблюдать выделение иода за счет протекания реакций конпропорционирования (т.е. обратных диспропорционированию).

Примечание. Реакции конпропорционирования всегда происходят при взаимодействии галогенид-иона Hal^‑ и иона HalO _x ^‑ (x = 1, 2, 3, 4) в кислых средах для любых галогенов Hal (разумеется, кроме фтора). Некоторым исключением являются перхлораты, для которых конпропорционирование с хлорид-ионом возможно только в очень жестких условиях.

б) Хлориды иода (Опыт класса Б.)

Синтез хлоридов иода. Общие сведения. В системе I₂ ‑ Cl₂ при нормальном давлении существуют два твердофазных соединения со стехиометрией ICl и ICl₃ (рис. 2.4). Оба соединения имеют узкие области гомогенности и плавятся дистектически. Фаза ICl представляет собой темно-красные, а ICl₃ — желто-оранжевые кристаллы. В жидкой фазе при умеренных температурах присутствуют молекулярные формы ICl, ICl₃ и димер последней I₂Cl₆.

Эксперимент. Собрать под тягой установку, изображенную на рис. 2.5, реактором в которой является U-образная трубка с шаровым утолщением s. Пустую U-образную трубку и трубку после помещения в нее около 2 г иода взвесить до начала синтеза на аналитических (или электронных) весах, уточнив, таким образом, массу навески с точностью до 0, 001 г. Промывную склянку 4, предназначенную для освобождения хлора от паров воды, заполнить концентрированной серной кислотой. В колбу Вюрца 1 внести 20 г твердого перманганата калия, а в капельную воронку 2 — 100 мл концентрированной соляной кислоты. Осторожно запустить реакцию между перманганатом калия и соляной кислотой, начав добавление кислоты из капельной воронки. Кран 3 при этом должен находиться в положении «в прибор». Скорость добавления HCl не должна превышать 1 каплю в 1 — 2 с; количество пузырьков хлора, проходящих через промывную склянку должно составлять 5 — 15 пузырьков за 10 с. Пропускать через трубку медленный ток хлора, постоянно подогревая реактор (U-образную трубку) на водяной бане. Нагревание необходимо для более полного превращения образующегося в начале монохлорида иода в трихлорид ICl₃. Прим. для соавторов: текст этого абзаца скомпонован из работы по хлоридам серы и хлоридам иода прошлого практикума.

Оптимальная температура водяной бани составляет 80 °C. Хлориды иода летучи, и при данной температуре часть их отгоняется. Шаровое утолщение s служит расширителем и конденсатором; в ходе синтеза в нем должен частично собираться твердый ICl₃. По завершении реакции охладить и взвесить U-образную трубку с той же точностью. Найденные массы содержимого реактора до (m ₀) и после реакции (m) использовать для уточнения валового состава продукта. Полученный твердый желто-оранжевый трихлорид иода, содержащий примесь монохлорида, сохранить для следующего опыта.

· Детально описать методику синтеза хлоридов иода, приводя происходящие химические реакции. Вычислить валовой элементный состав полученного продукта. Считая, что иод прореагировал полностью, вычислить молярные доли хлорида и трихлорида иода. ·

Рис. 2.4. T-x сечение фазовой диаграммы I₂-Cl₂ при атмосферном давлении

Рис. 2.5. Прибор для синтеза хлоридов иода:

1 — колба Вюрца; 2 —капельная воронка; 3 — двухходовой кран; 4 — промывная склянка с конц. серной кислотой; 1 — U-образная трубка с утолщением s; 2 — газоотводная трубка; 3 — воронка; 4 — стакан; 5 — водяная баня

Работа 2.6. Степени окисления +5 и +4. Хлораты. Диоксид хлора (Опыты класса Б.)