Материал: полезная метода

ТЕМА 14. ЭЛЕМЕНТЫ I Б и II Б ГРУПП ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕМЕНТОВ Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА

Вопросы к занятию.

1.Общая характеристика элементов IБ, IIБ групп, их положение в периодической системе, электронные формулы и характерные степени окисления.

2.Физические свойства элементов IБ, IIБ групп.

3.Химические свойства элементов IБ, IIБ групп: отношение к кислотам, щелочам, неметаллам, воде.

4.Кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов элементов IБ, IIБ групп.

5.Способность к комплексообразованию элементов IБ, IIБ групп.

§1. Общая характеристика элементов IБ, IIБ групп на основе электронной структуры.

361

§2. Химические свойства элементов IБ, IIБ групп и их соединений

Медь обладает наименьшей активностью среди всех переходных металлов. Так, она не реагирует с разбавленными соляной и серной кислотами. Она растворяется только в кислотах-окислителях:

Cu + 2H2SO4 (k) = CuSO4 + SO2 + 2H2O

Cu + 4HNO3 (k) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 3Cu + 8HNO3 (p) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

В соединениях медь проявляет две степени окисления: 1+ и 2+, из которых более устойчиво состояние 2+. Одновалентная медь встречается либо в нерастворимых соединениях (CuCl, Cu2S), либо в виде растворимых комплексов типа [Cu(NH3)2]+.

Хлорид меди (I) растворяется в концентрированном растворе аммиака с образованием комплексного иона диамминмеди (I) [Cu(NH3)2]+:

CuCl = 2NH3 = [Cu(NH3)2]Cl

Так же в аммиаке растворяется оксид меди (I) Cu2O: Cu2O + 4NH3 + H2O = 2[Cu(NH3)2]OH

Ионы Сu2+ в водном растворе существуют в виде комплексов гексааквамеди (II) [Cu(H2O)6]2+, имеющих характерную сине-голубую окраску. При добавлении гидроксида натрия к раствору, содержащему эти ионы, образуется голубой осадок гидратированного гидроксида меди (II):

[Cu(H2O)6]Cl2 + 2NaOH = [Cu(OH)2(H2O)4] + 2NaCl + 2H2O

Полученный осадок, в свою очередь, растворяется в растворе аммиака, образуя ярко-синий комплекс:

[Cu(H2O)6]Cl2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4(H2O)2]+ + 2OH– + 2H2O

Изменение окраски соединений меди при переходе из степени окисления 2+ в степень окисления 1+ используется в органической химии для качественного анализа. Так, свежеосажденный гидроксид Сu(ОН)2 синего цвета восстанавливается до оранжевого осадка Сu2О альдегидами или восстанавливающими углеводами, например глюкозой.

Серебро. Химические свойства. Серебро, так же как и медь, не реагирует с разбавленными соляной и серной кислотами, но растворяется в кислотах-окислителях:

Ag + 2H2SO4 (k) = Ag2SO4 + SO2 + 2H2O

Ag + 2HNO3 (k) = AgNO3 + NO2 + 2H2O

3Ag + 4 HNO3 (p) = 2AgNO3 + NO + 2H2O

В большинстве соединений серебро проявляет степень окисления 1+. Растворимый нитрат серебра используется как реактив для качественного

определения ионов Сl– , Вr– , I– : Ag+ + I– = AgI

При добавлении NaOH к раствору AgNO3 образуется темнокоричневый осадок оксида серебра Ag2O:

2AgNO3 + 2NaOH = Ag2O + 2 NaNO3 + H2O

362

Подобно соединениям меди (I), осадки AgCl и Ag2O могут растворяться в растворах аммиака с образованием комплексных соединений:

AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl

Ag2O + 4NH3 + H2O = 2[Ag(NH3)2]OH

Последний комплекс используется в органической химии в качественной реакции на альдегиды (реакция “серебряного зеркала”).

§3. Лабораторная работа «Свойства элементов IБ и IIБ группы ПС Менделеева и их соединений»

Опыт 1. Получение серебряного зеркала.

Впробирку налейте 4-5 капель раствора нитрата серебра и добавьте

кнему по каплям раствор аммиака до растворения первоначально образующегося осадка (избыток аммиака нежелателен!). В пробирку прилейте 10% раствор глюкозы. Смесь нагрейте на водяной бане до появления на внутренних стенках пробирки налета серебра.

Напишите уравнение реакции.

Опыт 2. Отношение меди и серебра к кислотам.

а) Налет серебра в пробирке растворите в разбавленной и концентрированной азотной кислоте.

Напишите уравнение реакции.

б) К небольшому количеству медных стружек в отдельных пробирках прилейте разбавленную и концентрированную азотную кислоту. Наблюдайте изменение цвета раствора и выделение газа.

Напишите уравнения реакций.

Опыт 3. Получение и свойства гидроксидов меди.

а) В пробирку внесите 4 капли раствора сульфата меди (II) и прибавляйте по каплям раствор гидроксида натрия. Наблюдайте выпадение осадка. Разделите осадок на 2 части. К первой части прилейте раствор серной кислоты (наблюдайте растворение осадка). Вторую часть осадка нагрейте. Наблюдайте изменение окраски при превращении гидроксида меди (II) в оксид меди (II).

Напишите уравнения реакций.

б) В пробирку внесите 2-3 капли раствора сульфата меди (II) и прилейте избыток гидроксида натрия. В пробирку внесите 5-6 капель раствора глюкозы и осторожно нагрейте. Наблюдайте изменение окраски осадка. Вначале образуется гидроксид меди (I) желтого цвета, затем оксид меди (I) - красного цвета. Осадок растворите в соляной кислоте.

Опыт 4. Гидролиз солей меди (II).

Вконическую пробирку поместите 3-5 капель раствора сульфата меди (II) и добавьте такой же объем 10%-го раствора соды. Выпадает зеленый осадок - карбонат гидроксомеди (II).

363

Запишите уравнение реакции.

Опыт 5. Получение аммиакатов меди и серебра.

а) В пробирку с 2-3 каплями раствора сульфата меди (II) прибавляйте по каплям 2н раствор аммиака. Наблюдайте выпадение осадка, а затем его растворение.

б) В 3 пробирки с 2 каплями нитрата серебра отдельно внесите раствор хлорида натрия, йодида калия и бромида калия. Отметьте окраски галогенидов серебра. К осадкам прилейте раствор аммиака. Во всех ли пробирках происходит растворение осадка?

Напишите уравнения реакций.

Опыт 6. Окислительные свойства иона меди (II).

К 3-5 каплям раствора сульфата меди (II) добавьте столько же раствора йодида калия. Наблюдайте изменение цвета раствора и выпадение осадка. Чтобы определить цвет осадка, следует удалить выделившийся йод. Для этого внесите в пробирку несколько капель тиосульфата натрия до полного исчезновения желтой окраски йода. Каков цвет осадка?

При приливании избытка тиосульфата натрия йодид меди (I) может перейти в раствор с образованием соединения Na3[Cu(S2O3)2].

Опыт 7. Восстановительные свойства цинка.

В три пробирки с газоотводными трубками поместите небольшие кусочки цинка и подействуйте разбавленной соляной, серной и азотной кислотами. Испытайте выделяющийся газ при выходе его из газоотводной трубки.

Проделайте аналогичный опыт, заменив разбавленные кислоты концентрированными.

Аналогично испытайте действие концентрированного раствора щелочи на цинк при нагревании. Как доказать, что выделяющийся газ - водород?

Отметьте различия в действии разбавленных и концентрированных кислот. Напишите уравнения произведенных реакций.

Опыт 8. Получение и свойства гидроксидов цинка и кадмия.

К растворам солей цинка и кадмия прилейте немного раствора едкого натра. Наблюдайте образование студенистых белых осадков.

Каждый осадок разделите пополам в две пробирки, в одну пробирку добавьте разбавленную соляную кислоту, в другую - избыток едкого натра.

Напишите уравнение образования и растворения осадков в молекулярной и ионной формах.

Чем отличается гидроксид цинка от гидроксида кадмия? Опыт 9. Гидролиз солей цинка и кадмия.

Растворы сернокислого цинка и кадмия испытайте красной и синей лакмусовой бумажкой.

364

Напишите уравнения реакций гидролиза. Какой вывод можно сделать о свойствах оксидов цинка и кадмия как основания?

Крастворам солей цинка и кадмия прилейте углекислого натрия. Наблюдайте образование осадков. Закройте пробирки пробками с газоотводными трубками и нагрейте. Выделяющийся газ поглощайте раствором гидроксида кальция.

Напишите уравнения всех реакций.

Опыт 10. Получение сернистого цинка и кадмия.

В две пробирки налейте по 2-3 мл раствора сернокислого цинка. В одну из них прибавьте раствора сернистого аммония, в другую пропустите ток сероводорода из аппарата Киппа. Наблюдайте образование белого осадка сульфида цинка и объясните, почему при действии сероводорода осадка сульфида цинка выпадает меньше, чем при действии сернистого аммония.

Слейте жидкость с осадка и добавьте разбавленной соляной кислоты, наблюдайте растворение сульфида цинка.

Проделайте аналогичный опыт с солью кадмия. Напишите уравнения реакций.

Чем отличается сульфид цинка от сульфида кадмия по их растворимости?

Опыт 11. Получение комплексных соединений цинка и кадмия.

Краствору сернокислого цинка прилейте немного раствора аммиака. Наблюдайте образование белого осадка гидроксида цинка. Полученный осадок разделите на две порции. К одной прибавьте избыток аммиака, ко второй – концентрированного раствора хлористого аммония до растворения осадка. К раствору сернокислого кадмия прибавьте раствор аммиака до растворения первоначально образующегося осадка гидроксида кадмия.

Напишите уравнения реакций, учитывая координационное число цинка и кадмия, равное 4.

§4. Задания для самостоятельного решения

1. Составьте уравнения реакций, протекающих по схеме:

а) Ag AgNO3 AgCl [Ag(NH3)2]Cl б) CdO Cd(NO3)2 [Cd(NH3)4](NO3)2

2.Напишите реакции взаимодействия хлорида серебра, бромида серебра и йодида серебра с тиосульфатом натрия. Где используются эти реакции?

3.Назовите комплексные соединения. Как они диссоциируют?

365