Лабораторная работа по дисциплине «Химия» для ТулГУ

ЛР №4. Комплексные соединения. Получение и изучение свойств аммино-, гидроксо- и ацидокомплексов

4.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Познакомиться с методами получения, химическими свойствами и устойчивостью комплексных соединений.

4.2. ОБЪЕКТЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ

0,5М растворы иодида калия, хлорида хрома(III), хлорида железа(III), нитрата никеля(II), нитрата висмута(III), сульфата цинка, сульфата меди(II), сульфата алюминия, сульфата железа(II), сульфата железа(III)аммония, тиоцианата аммония, гексацианоферрата(II) и феррата(III) калия, перманганата калия, 2М растворы хлористоводородной  кислоты, гидроксида натрия и гидроксида аммония.

4.3. ПРОГРАММА РАБОТЫ

4.3.1. Получение аммиакатов меди, никеля, цинка.

К растворам солей Cu²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺ добавить по каплям раствор аммиа­ка (гидроксида аммония). Полученные осадки гидроксидов указанных металлов растворить в избытке раствора аммиака. Составить молекулярные и ионные уравнения реакций образования соединений, содержащих комплекс­ные ионы [Cu(NH3)4]²⁺; [Ni(NH3)6]²⁺ и [Zn(NH₃)4]²⁺.

К полученным растворам комплексов добавить раствор кислоты.  Что при этом наблюдается? Написать уравнения реакций образования комплексных соединений в две ступени и их разрушения в кислой среде.

CuSO₄ + 2NH₄OH = Cu(OH)₂ + (NH₄)₂SO₄

Cu²⁺ + NH₄OH = Cu(OH)_² + 2NH₄⁺

Cu(OH)^₂+ 4NH₄OH = [Cu(NH₃)₄](OH)₂ + 4H₂O

              избыток

Cu(OH)^₂+ 4NH₄OH = [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 2OH^— + 4H₂O

В кислой среде аммиачные комплексы разрушаются:

[Cu(NH₃)₄](OH)₂ + 3H₂SO₄ = CuSO₄ + 2(NH₄)₂SO₄ + 2H₂O

[Cu(NH₃)₄]²⁺ + 2OH^— + 6H⁺ = Cu²⁺ + 4NH₄⁺ + 2H₂O

                синяя окраска              голубая окраска

                    раствора                        раствора

По приведенному примеру запишите аналогичные уравнения реакций для двух других комплексообразователей – ионов цинка и никеля.

4.3.2. Получение гидроксосоединений цинка, алюминия и хрома.

К растворам солей Zn²⁺, Al3+ и Cr3+ прибавить по каплям раствор щелочи. Образующиеся осадки гидроксидов соответствующих металлов растворить в избытке раствора щелочи. Составить молекулярные и ионные уравнения реакций образования комплексных соединений, содержащих комплексные ионы  [Zn(OH)₄]^2-, [Al(OH)₄]^—, [Cr(OH)₆]^3-  в две ступени по следующему примеру:

ZnSO₄ + 2NaOH = Zn(OH)₂  + Na₂SO₄

Zn²⁺ + 2OH^— = Zn(OH)₂

Zn(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Zn(OH)₄]

              избыток

Zn(OH)₂ + 2OH^— = [Zn(OH)₄]^2-

4.3.3. Получение ацидокомплексов.

К раствору соли Bi³⁺ прибавить по каплям раствор иодида калия. Отметить цвет образующегося малорастворимого иодида висмута, после чего дополнительно добавить к осадку несколько капель иодида калия до полного перехода осадка в раствор. Отметить окраску раствора. Написать молекулярные и ионные уравнения реакций, учитывая, что координационное число Bi³⁺ в этом случае равно четырем.

4.3.4. Обменные реакции комплексных соединений.

4.3.4.а. К 3-4 каплям свежеприготовленного раствора соли железа (II) добавить столько же капель раствора гексацианоферрата (III) калия – K₃[Fe(CN)₆] (красной кровяной соли).

Содержимое пробирки  разбавить дистиллированной  водой.  Какой цвет имеет образовавшийся осадок и как это соединение называется?  Написать уравнение проведенной реакции в молекулярной и ионной формах.

4.3.4.б. К 3-4 каплям раствора соли железа (III) прилить столько же капель раствора гексацианоферрата (II) калия К₄[Fe(CN)₆] (желтой кровяной соли). Содержимое пробирки разбавить дистиллированной водой. Какой цвет имеет образовавшийся осадок и как это соединение называется? Написать уравнение проведенной реакции в молекулярной и ионной формах.

Реактивами на   какие   ионы   могут   служить  ионы  [Fe(CN)₆]^3- и [Fe(CN)₆]^4-?

4.3.5. Окислительно-восстановительные реакции комплексных соединений.

К 5 каплям раствора перманганата калия прилить столько же капель 2М раствора серной кислоты и 5-6 капель раствора гексацианоферрата (II) калия. Раствор перманганата обесцвечивается и образуется комплексное соединение K₃[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат (III) калия. Написать уравнение проведенной реакции в молекулярной и электронно-ионной формах.

4.3.6. Изучение свойств двойной и комплексной соли.

Взять 5 пробирок.  В три пробирки налить по 3 капли раствора аммониево-железных квасцов NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O, а в две оставшиеся пробирки – по 3 капли раствора гексацианоферрата (III) калия (красной кровяной соли).

Затем в первую пробирку прибавить 2 капли раствора тиоцианата аммония – NH₄SCN, во вторую – 2 капли раствора хлорида бария, в третью – 2-3 капли раствора щелочи (нагрейте до появления запаха аммиака), в четвертую – 2-3 капли раствора щелочи и в пятую – 2 капли раствора тиоцианата  аммония.

Сопоставить результаты опытов в первых трех пробирках с результатами опытов в двух других. На какие ионы диссоциируют в водном растворе аммониево-железные квасцы и гексацианоферрат (III) калия? Написать уравнения диссоциации солей и уравнения реакций.

4.4. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

4.4.1. Составьте формулу, назовите и разберите структуру комплексного соединения, содержащего следующие частицы:

1	Na+,	Рt2+,	Cl—	26	Ti4+,	F—,	K+
2	Cr3+,	NH3,	Cl—	27	Be2+,	SO42-,	K+
3	Al3+,	K+	F—	28	Co3+ ,	F—,	Na+
4	Co3+,	H2O,	Cl—	29	Pd4+,	K+,	Br—
5	Cu2+,	CN—,	K+	30	H2O,	Cu2+,	K+
6	Hg2+,	NH3,	Cl—	31	Cr3+ ,	OH—,	Na+
7	Ni2+,	SCN—,	K+	32	NH3,	Ag+,	Cl—
8	Fe2+,	H2O,	SO42-	33	Co3+,	NO2—,	K+
9	Ag+,	S2O32-,	K+	34	Zn2+,	H2O,	SO42-
10	Hg2+,	Br—,	K+	35	Zn4+,	F—,	K+
11	Fe2+,	Fe3+,	CN—	36	Al3+,	K+,	OH—
12	Au3+,	NH3,	Cl—	37	Pt4+,	Cl—,	K+
13	Zn2+,	OH—,	Na+	38	SCN—,	Ag+,	Na+
14	Sb5+,	F—,	K+	39	Hg2+,	NH3,	Cl—
15	Pb2+,	OH—,	Na+	40	Sb3+,	Rb+,	Cl—
16	Ni2+,	H2O,	Br—	41	Cd2+,	CO32-,	K+
17	Cu2+,	Fe2+,	CN—	42	NO3—,	Cr3+,	NH3
18	B3+,	F—,	K+	43	Pt4+,	OH—,	Na+
19	Ti3+,	H2O,	Cl—	44	Ni2+,	H2O,	NO3—
20	Cd2+,	I—,	K+	45	Zn2+,	NH3,	Cl—
21	Cu2+,	NH3,	OH—	46	Fe2+,	Na+,	F—
22	K+,	NO2—,	Ag+	47	Bi3+,	Na+,	I—
23	Sn4+,	OH—,	K+	48	Na+,	V2+,	SCN—
24	Mn2+,	CN—,	Na+	49	Si4+,	Na+,	F—
25	Rh3+,	NH3,	Cl—	50	Au3+,	Na+,	CN—

4.4.2. Напишите уравнения реакций получения комплексных соединений в молекулярном и ионном виде:

1. Гексацианоферрат(II) калия
2. Тетраиодокадмат(II) натрия
3. Тетрагидроксостаннат(II) натрия
4. Тетраиодомеркурат(II) калия
5. Гексацианоферрат(III) калия
6. Хлорид гексаамминкобальта(III)
7. Дитиосульфатоаргентат(I) натрия
8. Хлорид тетраамминртути(II)
9. Тетрагидроксобериллат калия
10. Гексахлоровисмутат(III) натрия
11. Хлорид диамминсеребра(I)
12. Тетрароданоцинкат натрия
13. Гексацианоферрат(II) меди(II)
14. Дисульфитокадмат(II) натрия
15. Хлорид гексаамминжелеза(III)
16. Тетрагидроксоплюмбат(II) калия
17. Хлорид гексаамминхрома(III)
18. Тетрацианомеркурат(II) калия
19. Гексагидроксоплюмбат(IV) натрия
20. Тетрахлороаурат(III) натрия
21. Гексагидроксоплатинат(IV) калия
22. Гексацианоманганат(II) натрия
23. Гексароданоферрат(III) калия
24. Тетрацианониколат(II) натрия
25. Динитритоаргентат(I) натрия
26. Гексагидроксостаннат(IV) калия
27. Гексанитритокобальтат(III) калия
28. Хлорид тетраамминкадмия(II)
29. Гексафторалюминат натрия.
30. Гексацианоферрат(II) железа(III)