Составители:
Рубрика:
5
Катионы Cr
3+
окрашены в зеленый или фиолетовый цвет, остальные
катионы четвертой группы бесцветны.
Так как гидрокисиды катионов четвертой группы амфотeрны, в рас-
творах они могут диссоциировать и по типу оснований и по типу кисло-
ты:
Ме
2+
+ 2ОН
-
↔ Ме (ОН)
2
↔ 2Н
+
+ МеО
2
2
(1)
Ме
3+
+ 3ОН
-
↔ Ме (ОН)
3
↔3Н
+
+ МеО
3
3-
(2)
Гидроксиды, образованные катионами со степенью окисления +3,
диссициируют более сложно. Это связано с тем, что гидрокисиды типа
Ме(ОН)
3
хорошо отщепляют молекулу воды.
Ме
3+
+ 3ОН
-
↔ Ме (ОН)
3
↔Н
2
О + Н
+
+ МеО
2
-
(3)
В соответствии с принципом Ле Шателье при действии кислоты
диссоциация гидроокисей по кислотному типу подавляется. Кислота
связывает ионы ОН
-
в практически недиссоциированные молекулы во-
ды.
Al(OH)
3
+ 3HCl → AlCl
3
+ 3H
2
O
Al(OH)
3
+ 3H
+
+ 3Cl
-
→ Al
3+
+ 3Cl
-
+ 3H
2
O
Al(OH)
3
+ 3H
+
→ Al
3+
+ 3H
2
O
Сильные щелочи подавляют диссоциацию гидроксидов четвертой
группы по типу основания. Они связывают ионы H
+
в H
2
O
H
3
CrO
3
+ NaOH = NaCrO
2
+ 2H
2
O
Образующиеся при этом хромиты и алюминаты устойчивы только в
присутствии избытка щелочи.
Большинство солей катионов четвертой группы подвергаются гид-
ролизу. Например:
Al
2
(CO
3
)
3
+ 3H
2
O → Al(OH)
3
↓ + 3CO
2
ZnCO
3
+ 2H
2
O → (ZnOH)
2
CO
3
+ H
2
CO
3
4. Порядок выполнения работы
4.1. Общие реакции катионов четвёртой группы
4.1.1. Изучите действие едких щелочей на катионы четвертой груп-
пы. Едкие щелочи со всеми катионами четвертой группы (исключая
мышьяк) образуют гидроокиси, растворяющиеся в избытке реагента:
6
AlCl
3
+ 3NaOH → Al
(OH)
3
↓ + 3NaCl
Al
(OH)
3
↓+ NaOH → NaAlO
2
+ 2H
2
O
CrCl
3
+3NaOH → Cr(OH)
3
↓ + 3NaCl
Cr(OH)
3
↓ + NaOH → NaCrO
2
+ 2H
2
O
ZnCl
2
+ 2NaOH → Zn(OH)
2
↓ + 2NaCl
Zn(OH)
2
↓ + NaOH → Na
2
ZnO
2
+ H
2
O
SnCl
2
+ 2NaOH → Sn(OH)
2
↓ + 2NaCl
Sn(OH)
2
↓ + NaOH → Na
2
SnO
2
+ H
2
O
ОПЫТ №1. Возьмите четыре пробирки и внесите в каждую по 4 ка-
пли раствора соответствующей соли (AlCl
3
, CrCl
3
, ZnCl
2
, SnCl
2
,), до-
бавьте по 4 капли гидрокисида натрия, перемешивайте стеклянной па-
лочкой, отметьте образование и цвет осадков. Затем в каждую пробирку
добавьте 6 – 7 капель раствора едкой щелочи, перемешайте стеклянной
палочкой и сделайте вывод о растворимости осадков в избытке реакти-
ва. Пробирки, содержащие алюминат натрия и хромит натрия нагрейте.
При нагревании снова выпадает гидроксид хрома в вид
е серо-зеленой
массы. А осадок гидрооксида алюминия растворяется в избытке щелочи,
но при нагревании осадка не образуется.
4.1.2. Действие растворимых карбонатов (Na
2
CO
3
, К
2
СО
3
,
(NH
4
)
2
CО
3
) на катионы четвертой группы. Растворимые карбонаты оса-
ждают катионы Al
3+
, Cr
3+
, Sn
2+
и Sn
4+
- в виде соответствующих гидро-
ксидов, катионы Zn
2+
- в виде основной соли.
2AlCl
3
+ 3Na
2
CO
3
→ Al
2
(CО
3
)
3
+ 6NaCl
Al
2
(CО
3
)
3
+ 3H
2
O → 2Al(OH)
3
↓+ 3CO
2
↑
ОПЫТ №2. Возьмите четыре пробирки, в каждую внесите по 4–5
капель соответствующей соли (AlCl
3
, CrCl
3
, ZnCl
2
, SnCl
2
) и добавьте
столько же карбоната натрия. Перемешайте стеклянной палочкой, от-
метьте образование и цвет осадков. Напишите уравнения реакций.
4.2. Частные реакции катионов Аl
3+
4.2.1. Раствор аммиака (NH
4
OH) осаждает катион Al
3+
в виде
Al(OH)
3
, который несколько растворяется в избытке реагента, однако
при избытке гидроксида аммония образуется буферная смесь, которая
препятствует увеличению рН и полного растворения осадка не наблюда-
ется.
Катионы Cr3+ окрашены в зеленый или фиолетовый цвет, остальные AlCl3 + 3NaOH → Al (OH)3↓ + 3NaCl
катионы четвертой группы бесцветны.
Al (OH)3↓+ NaOH → NaAlO2 + 2H2O
Так как гидрокисиды катионов четвертой группы амфотeрны, в рас-
CrCl3 +3NaOH → Cr(OH)3↓ + 3NaCl
творах они могут диссоциировать и по типу оснований и по типу кисло-
ты: Cr(OH)3↓ + NaOH → NaCrO2 + 2H2O
2+ - + 2
Ме + 2ОН ↔ Ме (ОН)2 ↔ 2Н + МеО2 (1) ZnCl2 + 2NaOH → Zn(OH)2↓ + 2NaCl
3+ - +
Ме + 3ОН ↔ Ме (ОН)3 ↔3Н + МеО33- (2) Zn(OH)2↓ + NaOH → Na2ZnO2 + H2O
Гидроксиды, образованные катионами со степенью окисления +3, SnCl2+ 2NaOH → Sn(OH)2↓ + 2NaCl
диссициируют более сложно. Это связано с тем, что гидрокисиды типа
Ме(ОН)3 хорошо отщепляют молекулу воды. Sn(OH)2↓ + NaOH → Na2SnO2 + H2O
Ме3+ + 3ОН- ↔ Ме (ОН)3 ↔Н2О + Н+ + МеО2- (3) ОПЫТ №1. Возьмите четыре пробирки и внесите в каждую по 4 ка-
пли раствора соответствующей соли (AlCl3, CrCl3, ZnCl2, SnCl2,), до-
В соответствии с принципом Ле Шателье при действии кислоты бавьте по 4 капли гидрокисида натрия, перемешивайте стеклянной па-
диссоциация гидроокисей по кислотному типу подавляется. Кислота лочкой, отметьте образование и цвет осадков. Затем в каждую пробирку
связывает ионы ОН- в практически недиссоциированные молекулы во- добавьте 6 – 7 капель раствора едкой щелочи, перемешайте стеклянной
ды. палочкой и сделайте вывод о растворимости осадков в избытке реакти-
ва. Пробирки, содержащие алюминат натрия и хромит натрия нагрейте.
Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
При нагревании снова выпадает гидроксид хрома в виде серо-зеленой
Al(OH)3 + 3H+ + 3Cl- → Al3+ + 3Cl- + 3H2O массы. А осадок гидрооксида алюминия растворяется в избытке щелочи,
но при нагревании осадка не образуется.
Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O
4.1.2. Действие растворимых карбонатов (Na2CO3, К2СО3,
Сильные щелочи подавляют диссоциацию гидроксидов четвертой
(NH4)2CО3) на катионы четвертой группы. Растворимые карбонаты оса-
группы по типу основания. Они связывают ионы H+ в H2O
ждают катионы Al3+, Cr3+, Sn2+ и Sn4+- в виде соответствующих гидро-
H3CrO3 + NaOH = NaCrO2 + 2H2O ксидов, катионы Zn2+ - в виде основной соли.
Образующиеся при этом хромиты и алюминаты устойчивы только в 2AlCl3 + 3Na2CO3 → Al2(CО3)3 + 6NaCl
присутствии избытка щелочи.
Al2(CО3)3 + 3H2O → 2Al(OH)3↓+ 3CO2↑
Большинство солей катионов четвертой группы подвергаются гид-
ролизу. Например: ОПЫТ №2. Возьмите четыре пробирки, в каждую внесите по 4–5
капель соответствующей соли (AlCl3, CrCl3, ZnCl2, SnCl2) и добавьте
Al2 (CO3)3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3CO2 столько же карбоната натрия. Перемешайте стеклянной палочкой, от-
метьте образование и цвет осадков. Напишите уравнения реакций.
ZnCO3 + 2H2O → (ZnOH)2CO3 + H2CO3
4.2. Частные реакции катионов Аl3+
4. Порядок выполнения работы
4.2.1. Раствор аммиака (NH4OH) осаждает катион Al3+ в виде
4.1. Общие реакции катионов четвёртой группы Al(OH)3, который несколько растворяется в избытке реагента, однако
4.1.1. Изучите действие едких щелочей на катионы четвертой груп- при избытке гидроксида аммония образуется буферная смесь, которая
пы. Едкие щелочи со всеми катионами четвертой группы (исключая препятствует увеличению рН и полного растворения осадка не наблюда-
мышьяк) образуют гидроокиси, растворяющиеся в избытке реагента: ется.
5 6
