Badanie amfoterycznych właściwości wodorotlenków
Wykonanie ćwiczenia:
Do czterech probówek wlewamy po około 1cm3 roztworów:
a)Pb(NO3)2 - azotan (V) ołowiu (III)
b)Al2(SO4)3 - siarczan (VI) glinu
c)ZnSO4 - Siarczan (VI) cynku (II)
d)Cr2(SO4)3 - siarczan (VI) chromu (III)
Do każdej z nich dodajemy roztwór NaOH aż do wytrącenia osadów wodorotlenków wyżej wymienionych metali. Otrzymane osady dzielimy na dwie części i do jednej dodajemy kwasu solnego HCl, a do drugiej zasadę sodową.
Reakcje:
a) Pb(NO3)2 + 2NaOH → Pb(OH)2↓ + 2NaNO3 - wytrącił się biały osad
Pb(OH)2↓ + 2HCl → PbCl2 + 2H2O
Pb(OH)2↓ + 2NaOH→ Na2PbO2 + 2H2O
b) Al2(SO4)3 + 6NaOH → 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4 - wytrącił się biały osad
Al(OH)3↓ + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3↓ + 3NaOH→ Na3AlO3 + 3H2O
c) ZnSO4 + 2NaOH → Zn(OH)2↓ + Na2SO4 - wytrącił się biały osad
Zn(OH)2↓ + 2HCl → ZnCl2 + 2H2O
Zn(OH)2↓ + 2NaOH→ Na2ZnO2 + 2H2O
d) Cr2(SO4)3 + 6NaOH → 2Cr(OH)3↓ + 3Na2SO4 - wytrącił się szarozielony osad
Cr(OH)3↓ + 2HCl → CrCl3 + 3H2O
Cr(OH)3↓ + 3NaOH→ Na3CrO3 + 3H2O
Wnioski:
Wodorotlenek sodu wytrącił z każdego z tych związków [Pb(NO3)2, Al2(SO4)3, ZnSO4, Cr2(SO4)3] osady w postaci wodorotlenków tych metali [Pb(OH)2, Al(OH)3, Zn(OH)2, Cr(OH)3]. W środowisku kwaśnym wodorotlenki te rozpuszczają się w kwasach tworząc proste sole - wówczas mają charakter zasadowy. Natomiast w środowisku zasadowym, rozpuszczają się w nadmiarze mocnej zasady tworząc rozpuszczalne hydroksokompleksy.
Wpływ iloczynu rozpuszczalności na kolejność strącania osadów
Wykonanie ćwiczenia:
Do trzech probówek wprowadzamy:
a) ZnCl2 - chlorek cynku (II)
b) MnCl2 - chlorek manganu (II)
c) mieszaninę tych dwóch związków.
Następnie do każdej z nich dodajemy kroplami (NH4)2S uważnie obserwując w pierwszych dwóch barwę i postać produktu, a w trzeciej kolejność wytrącania się osadów soli.
Reakcje:
ZnCl2 + (NH4)2S →ZnS↓ + 2NH4Cl - wytrącił się biały osad
MnCl2 + (NH4)2S →MnS↓ + 2NH4Cl - wytrąciła się pomarańczowa zawiesina
ZnCl2 + MnCl2 + (NH4)2S →ZnS↓ + MnCl2 + NH4Cl - wytrącił się biały osad
MnCl2 + (NH4)2S →MnS↓ + 2NH4Cl - wytrąciła się cielista zawiesina
Wnioski:
W probówce trzeciej najpierw wytracił się biały osad (ZnS) a następnie przeszedł on w cielisty (MnS). Najpierw wytracił się siarczek cynku, a następnie dalej kropelkując wytracił się siarczek manganu. Spowodowane to było tym, iż ZnS ma niższy iloczyn rozpuszczalności (1,2⋅10-23) niż MnS (2,4⋅10-15).
Wpływ środowiska na przebieg reakcji redoks
Wykonanie ćwiczenia:
Do każdej z trzech probówek dodajemy po 1 cm3 Na2SO3, a następnie kolejno do każdej z nich:
roztwór H2SO4;
roztwór NaOH;
wody destylowanej;
Do każdej z probówek dodajemy kroplami KMnO4 i obserwujemy zachodzące (lub nie) zmiany.
2. Reakcje:
a) 5Na2SO3 + 2KMnO4 + H2SO4 → 2MnO + 5Na2SO4 + K2SO4 + H2O
Mn+7 + 5e- → Mn+2 | x2
S+4 - 2e- → S+6 | x5
5SO32- + 2MnO4- + 6H+ → 2Mn2+ + 5SO42- + 3H2O
MnO - bezbarwny
Bilans jonowy:
- 10 - 2 + X = +4 -10
X = +6
b) Na2SO3 + 2KMnO4 + 2NaOH→ K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O
Mn+7 + 1e- → Mn+6 | x2
S+4 - 2e- → S+6 | x1
SO32- + 2MnO4- + 2OH- → 2MnO42- + SO42- + H2O
MnO42- - zielona barwa
Bilans jonowy:
- 2 - 2 + X = -4 -2
X = -2
c) 3Na2SO3 + 2KMnO4 + H2O→ 2MnO2 + 3Na2SO4 + 2KOH
Mn+7 + 3e- → Mn+4 | x2
S+4 - 2e- → S+6 | x3
3SO32- + 2MnO4- + H2O→ 2MnO2 + 3SO42- + 2OH-
MnO2 - brązowy osad
Bilans jonowy:
- 6 - 2 = -6 + X
X = -2
3. Wnioski:
Na podstawie tych reakcji widzimy, że mangan w zależności od środowiska przechodzi na różne stopnie utlenienia. I tak fioletowy roztwór KMnO4 w środowisku kwaśnym całkowicie się odbarwia MnO (przechodzi z +7 na +2 stopień utlenienia), w środowisku obojętnym wytrąca się brązowy osad MnO2 (z +7 na +4), a w środowisku zasadowym zabarwia się na zielono K2MnO4 (z +7 na +6).
Właściwości związków redoks na pośrednich stopniach utlenienia.
Wykonanie ćwiczenia:
Do dwóch probówek dodajemy po 1 cm3 roztworu NaNO2 i każdą zakwaszamy dodając H2SO4. Następnie wprowadzamy do tego roztwór:
a) KMnO4 - manganian (VII) potasu
b) KI - jodek potasu
Obserwujemy zmiany.
Reakcje:
a) 2KMnO4 + 5NaNO2 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 5NaNO3 + 3H2O
Mn+7 + 5e- → Mn+2 | x2
N+3 - 2e- → N+5 | x5
2MnO4- + 5NO2- + 6H+ → 2Mn2+ + 5NO3- + 3H2O
Bilans jonowy:
-2 - 5 + X = +4 - 5
X = +6
Roztwór w probówce jest bezbarwny.
b) 2KI + 2H2SO4 + 2NaNO2 → I2 + Na2SO4 + 2NO + 2H2O + K2SO4
2I- - 2e- → I2 | x1
N+3 + 1e- → N+2 | x2
2I- + 2NO2- + 4H+ → I2 + 2NO + 2H2O
Bilans jonowy:
-2-2 + X = 0
X = 4
Roztwór w probówce zabarwił się na brązowo.
Wnioski:
W pierwszej reakcji NaNO2 pełni rolę reduktora (redukując mangan z +7 na +2), a w drugiej utleniacza (utleniając jod z -1 na 0).
4