Учимся правильно выполнять практические работы. Катионы, осаждаемые щелочами (Co2+, Ni2+, Cu2+, Cd2+)

Зябкина О.А., учитель химии МБОУ Митрофановской СОШ Учимся правильно выполнять практические работы. Катионы, осаждаемые щелочами (Co2+, Ni2+, Cu2+, Cd2+) Цель работы. Научиться выделять, распознавать и отделять друг от друга катионы Co2+, Ni2+, Cu2+, Cd2+. Общая характеристика катионов. Образуют малорастворимые гидроксиды, которые могут быть переведены в раствор действием раствора аммиака. Групповые реагенты: NH3, NaOH (водные растворы). Реактивы.   Нитрит   калия   (кристаллический);   растворы   (0,1   М):   хлоридов кобальта,   карбоната   натрия, гидроортофосфата   натрия,   йодида   калия,   гексацианоферрата(II)   калия; растворы (1 М): гидроксида натрия, аммиака, уксусной кислоты, тиоцианата калия,   тиосульфата   натрия;   спиртовой   раствор   диметилглиоксима; изоамиловый спирт; 5 М раствор гидроксида натрия. Оборудование. Пробирки.   сульфата   меди, Опыт 1. Взаимодействие с NaOH   никеля,   кадмия, Описание опыта. 1) В четыре пробирки поместите по 2–3 капли растворов солей Co2+, Ni2+, Cu2+, Cd2+. Прилейте по 5 капель 1 М раствора гидроксида натрия. Отметьте цвет осадка. 2) К осадкам соединений кобальта и меди прилейте 5 М раствор гидроксида натрия. Оформление результатов. Заполните таблицу 1. Уравнения реакций Наблюдения Таблица 1 CoCl2 + NaOH = Co2+ + OH– + Cl– = Co(Cl)(OH) + NaOH = Co(Cl)(OH) + OH– = Co(OH)2 + O2 = NiCl2 + NaOH = Ni2+ + OH– = CuSO4 + NaOH = Cu2+ + OH– = Cu(OH)2 + NaOH = Cu(OH)2 + OH– =CdCl2 + NaOH = Cd2+ + 2OH– = Обсуждение результатов. Почему   розовый   осадок   Co(OH)2 образуется   не   сразу,   а   только   при использовании избытка концентрированного раствора щелочи? …………………………………………………………………………... . Почему   с   течением   времени   окраска   Co(OH)2 изменяется,   а   других гидроксидов – нет? …………………………………………………………………………... . При использовании избытка концентрированного раствора щелочи возможен переход   гидроксида   меди   в   гидроксокомплекс.   Назовите   образующееся соединение: Na2[Cu(OH)4] – …………………………………………………………. . В   случае   гидроксида   кадмия   аналогичный   переход   возможен   только   при действии   насыщенного   раствора   щелочи   при   нагревании.   Назовите образующееся соединение: Na4[Cd(OH)6] – ……………………………………………………….. . Опыт 2. Взаимодействие с NH3 в водном растворе Описание опыта. 1) В четыре пробирки поместите по 2–3 капли растворов солей Co2+, Ni2+, Cu2+, Cd2+. Прилейте по 1 капле раствора аммиака. 2) Добавляйте раствор аммиака по каплям до исчезновения выпавшего осадка. Оформление результатов. Заполните таблицу 2. Уравнения реакций Наблюдения Таблица 2 CoCl2 + NH3•H2O = Co2+ + NH3•H2O + Cl– = Co(Cl)(OH) + NH3•H2O = [Co(NH3)6](OH)2 + O2 + 2H2O = [Co(NH3)6]2+ + O2 + 2H2O = NiCl2 + NH3•H2O = Ni2+ + NH3•H2O = Ni(OH)2 + NH3•H2O = CuSO4 + NH3•H2O = 2Cu2+ + NH3•H2O + SO4 2– = Cu2(SO4)(OH)2 + NH3•H2O = CdCl2 + NH3•H2O = Cd2+ + NH3•H2O =Cd(OH)2 + NH3•H2O =   Обсуждение результатов. Почему при добавлении раствора аммиака к растворам солей кобальта и меди образуются основные соли? …………………………………………………………………………... . Почему   с   течением   времени   окраска   аммиачного   комплекса   кобальта постепенно изменяется? …………………………………………………………………………... . Назовите полученные комплексные соединения: [Co(NH3)6](OH)2 – ……………………………………………………… ; [Co(NH3)6](OH)3 – .…………………………………………………… ; [Ni(NH3)6](OH)2 – .…………………………………………………… ; [Cu(NH3)4](OH)2 – .……………………………………………………... ; [Cd(NH3)6](OH)2 – .……………………………………………………... . Опыт 3. Взаимодействие с Na2CO3 Описание опыта. В четыре пробирки поместите по 2–3 капли растворов солей Co2+, Ni2+, Cu2+, Cd2+. Прилейте по 2–3 капли раствора Na2CO3. Оформление результатов. Заполните таблицу 3. Уравнения реакций Наблюдения Таблица 3 2– + H2O = 2– + H2O = CoCl2 + Na2CO3 + H2O = Co2+ + СO3 NiCl2 + Na2CO3 + H2O = Ni2+ + СO3 CuSO4 + Na2CO3 + H2O = Cu2+ + СO3 CdCl2 + Na2CO3 + H2O = Cd2+ + СO3 2– + H2O = 2– + H2O =         Обсуждение результатов. Почему в условиях опыта в осадок выпадают не средние, а основные соли кобальта, никеля, меди и кадмия? …………………………………………………………………………... . Опыт 4. Взаимодействие с Na2HPO4 Описание опыта. В четыре пробирки поместите по 2–3 капли растворов солей Co2+, Ni2+, Cu2+, Cd2+. Прилейте по 2–3 капли раствора Na2HPO4. Оформление результатов. Заполните таблицу 4.Уравнения реакций Наблюдения Таблица 4 = CoCl2 + Na2HPO4 = Co2+ +  NiCl2 + Na2HPO4 = Ni2+ +  CuSO4 + Na2HPO4 = Cu2+ +  CdCl2 + Na2HPO4 = Cd2+ +  = = =         Обсуждение результатов. Почему в осадок выпадают средние соли кобальта, никеля, меди и кадмия? …………………………………………………………………………... . Опыт 5. Взаимодействие с K4[Fe(CN)6] Описание опыта. В четыре пробирки поместите по 2–3 капли растворов солей Co2+, Ni2+, Cu2+, Cd2+. Прилейте по 2–3 капли раствора K4[Fe(CN)6]. Оформление результатов. Заполните таблицу 5. Таблица 5 Уравнения реакций Наблюдения CoCl2 + К4[Fe(CN)6] = Co2+ + [Fe(CN)6]4 ­ = NiCl2 + К4[Fe(CN)6] = Ni2+ + [Fe(CN)6]4 ­ = CuSO4 + К4[Fe(CN)6] = Cu2+ + [Fe(CN)6]4 ­ = CdCl2 + К4[Fe(CN)6] = Cd2+ + [Fe(CN)6]4 ­ = Обсуждение результатов. Назовите образующиеся комплексные соединения: Co2[Fe(CN)6] – ……………………………………………………….. ; Ni2[Fe(CN)6] – ………………………………………………………... ; Cu2[Fe(CN)6] – ……………………………………………………….. ; Cd2[Fe(CN)6] – ……………………………………………………….. . Опыт 6. Взаимодействие солей кобальта(II) и меди(II) с KSCN Описание опыта.1) В пробирку поместите 2–3 капли раствора соли Co2+. Прилейте 2–3 капли раствора   KSCN.   Добавьте   несколько   капель   изоамилового   спирта   и встряхните смесь. 2) В пробирку поместите 2–3 капли раствора соли Cu2+. Прилейте 2–3 капли раствора KSCN. 3)   В   пробирку   с   соединением   меди   добавляйте   реагент   до   растворения первоначально выпавшего осадка. Оформление результатов. Заполните таблицу 6. Таблица 6 Уравнения реакций Наблюдения CoCl2 + KSCN = Co2+ + SCN– = CuSO4 + KSCN = Cu2+ + SCN– = Cu(SCN)2 + KSCN = Cu(SCN)2 + SCN– = Обсуждение результатов. Как называется процесс перехода комплекса кобальта в органический слой? …………………………………………………………………………... . Назовите образующиеся комплексные соединения: K2[Co(SCN)4] – ……………………………………………………..... ; K2[Cu(SCN)4] – ……………………………………………………..... . Опыт 7. Взаимодействие солей кобальта(II) с KNO2 Описание опыта. В пробирку поместите 2–3 капли раствора соли кобальта, прилейте 2–3 капли уксусной кислоты и добавьте несколько кристалликов нитрита калия. Оформление результатов. Заполните таблицу 7. Таблица 7 Уравнения реакций Наблюдения CoCl2 + KNO2 + CH3COOH = = Co2+ + NO2 = – + CH3COOH + K+ = Обсуждение результатов. Какие функции в данной реакции выполняют нитрит­ионы? …………………………………………………………………………... . Назовите образующееся комплексное соединение: K3[Co(NO2)6] – ……………………………………………………...... .Можно   ли   вместо   нитрита   калия   использовать   смесь   нитрита   натрия   и хлорида калия? …………………………………………………………………………... . Опыт 8. Взаимодействие солей никеля(II) с диметилглиоксимом (H2L) Описание опыта. В пробирку поместите 2–3 капли раствора соли никеля, приливайте раствор аммиака   до   растворения   первоначально   выпавшего   осадка   и   добавьте несколько капель раствора H2L. Оформление результатов. Заполните таблицу 8. Таблица 8 Наблюдения Уравнения реакций NiCl2 + 2NH3•H2O + H2L = = Ni2+ + 2NH3•H2O + H2L = = Обсуждение результатов. Используя графическую формулу диметилглиоксиматного комплекса никеля Ni(HL)2 (рис. 1), изобразите графическую формулу диметилглиоксима (рис. 2). Рис. 1. Диметилглиоксим ат никеля Рис. 2. Диметилглиоксим Напишите химические формулы диметиглиоксима и его комплекса с никелем. …………………………………………………………………………... . Почему реакцию соли никеля с диметилглиоксимом проводят в аммиачной среде? …………………………………………………………………………... . Опыт 9. Взаимодействие солей меди(II) с KIОписание опыта. 1) В пробирку поместите 2–3 капли раствора соли меди, прилейте 2–3 капли раствора йодида калия. 2) Добавляйте по каплям раствор тиосульфата натрия до изменения окраски осадка. 3) Добавьте избыток тиосульфата натрия до растворения осадка. Оформление результатов. Заполните таблицу 9. Таблица 9 Уравнения реакций Наблюдения CuSO4 + KI = Cu2+ + I– = I2 + Na2S2O3 = I2 + = CuI + Na2S2O3 = CuI + = Обсуждение результатов. Почему при взаимодействии сульфата меди(II) с йодидом калия происходит изменение степени окисления меди? …………………………………………………………………………... . Белую   окраску   йодида   меди(I)   можно   увидеть,   удалив   йод   с   помощью тиосульфата  натрия,  который  окисляется до тетратионата натрия Na2S4O6. Что при этом происходит с йодом? …………………………………………………………………………... . При   использовании   избытка   тиосульфата   йодид   меди(I)   переходит   в растворимый комплекс Na3[Cu(S2O3)2]. Назовите его: …………………………………………………………………………... . Как отделить катионы кобальта, никеля, меди и кадмия от катионов других металлов, образующих малорастворимые гидроксиды? …………………………………………………………………………... . Как   разделить   катионы   кобальта,   никеля,   меди   и   кадмия   при   совместном присутствии? ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………... .