Ewelina Zielińska

Patrycja Mazur

Ćwiczenie nr 9

Wybrane metale bloku D, część druga (Mn, Cr, Fe)

1. Otrzymywanie wodorotlenku chromu(III) i badanie jego właściwości

• reakcje: CrCl₃ + 3NaOH Cr(OH)₃ + 3NaCl

Cr(OH)₃ + 3HCl CrCl₃ + 3H₂O

Cr(OH)₃ + 3NaOH Na₃[Cr(OH)₆]

• Obserwacje: Po dodaniu do chlorku chromu III zasady sodowej wytrąca się ciemnozielony osad. Po dodaniu do osadu nadmiaru NaOH osad zanika a roztwór przyjmuje jasnozieloną barwę. Po dodaniu do osadu HCl osad roztwarza się, a roztwór przyjmuje ciemnozielone zabarwienie.

• Wnioski : Wodorotlenek chromu III ma właściwości amfoteryczne.

2. Utlenianie związków chromu(III)

a) nadtlenek wodoru

• Reakcje: Na[Cr(OH)₄]+ 3H₂O₂ + 2 NaOH 2Na₂CrO₄ + 8 H₂O

Na₂CrO₄ +H₂SO₄ Na₂Cr₂O₇ + Na₂SO₄ + H₂O

Na₂Cr₂O₇ + H₂O₂ + H₂SO₄ 2CrO₅ + 5 H₂O + Na₂SO₄

CrO₅ + CH₃-CH₂-O-CH₂-CH₃ [CrO₅(CH₃-CH₂-O-CH₂-CH₃)]

• Obserwacje Po dodaniu H2O2 nastąpiła zmiana barwy roztworu z zielonej na żółtą. Po ochłodzeniu i dodaniu kwasu siarkowego VI roztwór zmienił barwę z żółtej na pomarańczową. Po dodaniu eteru dietylowego można zaobserwować rozwarstwienie roztworu, a po dodaniu perhydrolu pojawia się niebieskie zabarwienie roztworu, które podczas wytrząsania przechodzi do warstwy eterowej.

• Wnioski : Chromainy (III) wykazuja właściwości redukujące, można je utlenić do chromianów (VI)

b) azotanem(V) sodu lub potasu

• Reakcje: NaNO3+ NaCO3+ Cr2O3

NaNO3+ Na2CO3+ Cr2O3 + H2O Na2CrO4 + CO2+ H2O

• Obserwacje Pod wpływem temperatury sole topią się dając jednolitą substancję, która po ochłodzeniu i dodaniu wody barwi roztwór na żółto.

• Wnioski : Chromainy (III) wykazuja właściwości redukujące, można je utlenić do chromianów (VI)

3. Równowaga między jonami chromianowymi i dichromianowymi.

a) Reakcje : Na₂CrO₄ +H₂SO₄ Na₂Cr₂O₇ + Na₂SO₄ + H₂O

Na₂Cr₂O_{7 +} 2NaOH 2Na₂CrO₄ + H₂O

Obserwacje : W środowisku kwasowym zmiana barwy z żółtej na pomarańczową, w środowisku zasadowym zaś z pomarańczowej na żółtą

Wnioski : Chromian w środowisku kwasowym jest nietrwały i przechodzi w dichromain. Dichromian zaś w środowisku zasadowym jest nietrwały i przechodzi w chromian.

W środowisku kwasowym równowaga przesuwa się w stronę dichromianu w zasadowym zaś w stronę chromianu

b) Reakcje:

K₂Cr₂O₇ + 3CH₃-CH₂-OH + 4 H₂SO₄ Cr₂(SO₄)₃ +3CH₃COH +K₂SO₄ +7H₂O

Obserwacje : W probówce następuje zmiana barwy na ciemnozieloną, wydziela się charakterystyczny zapach aldechydu octowego

Wnioski: Zielone zabarwienie pochodzi od soli chromu (III)

4. Utleniające właściwości chromu (VI)

a) reakcje: K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ + 3Na₂SO₃ Cr₂(SO₄) ₃ + K₂SO₄ + 3Na₂SO₄ + 4H₂O

Cr₂O₇^2- + 8H⁺ + 3SO₃^2- 2Cr³⁺ + 3SO₄^2- + 4H₂O

obserwacje: Zmiana barwy roztworu z pomarańczowej na zieloną.

wnioski: Zmianna barwy spowodowana jest redukcją jonu Cr₂O₇^2- do Cr³⁺.

b) reakcje: K₂Cr₂O₇ + 4NaCl + 3H₂SO₄ 2CrO₂Cl ₂ + 2Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

Cr₂O₇^2- + 4Cl^- + 6H⁺ 2CrO₂Cl ₂ + 3H₂O

obserwacje: Próbówka wypełnia się czerwonobrunatnymi parami.

wnioski: Produktem reakcji jest CrO₂Cl ₂.

5. Związki manganu

a) reakcje: MnSO₄ + 2NaOH Mn(OH)₂ + Na₂SO₄

Mn²⁺ + 2OH^- Mn(OH)₂

Mn(OH) ₂ + H₂O₂ MnO₂ + 2H₂O

obserwacje: W pierwszym etapie reakcji, czyli po dodaniu NaOH do MnSO₄, powstaje bladoróżowy zawiesina. Natomiast po dodaniu do roztworu kilku cm3 wody utlenionej zauważamy powstanie brunatnego osadu.

wnioski: W pierwszym etapie reakcji powstał wodorotlenek manganu (II) Mn(OH)₂, który po dodaniu wody utlenionej utlenił się do brunatnego tleneku manganu (VI) MnO₂.

b) reakcje: 3MnSO₄ + 2KMnO₄ + 2H₂O 5MnO₂ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄

3Mn²⁺ + 2MnO₄^- + 2H₂O 5MnO₂ + 4H⁺

obserwacje: Obserwujemy powstanie brunatnego osadu.

wnioski: W wyniku reakcji dysproporcjonacji dochodzi do utlenienia kationu Mn²⁺ do MnO₂ oraz do redukcji anionu MnO₄^- również do MnO₂.

c) reakcje: H₂SO₄ + 2KMnO₄ 2HMnO₄ + K₂SO₄

2MnO₄^- + 2H⁺ 2HMnO₄

2HMnO₄ Mn₂O₇ + H₂O

Mn₂O₇ + 2H₂SO₄ 2MnSO₄ + 2H₂O +
O₃

2O₃ + CH₃CH₂OH 2CO₂ + 3H₂O

obserwacje: Obserwujemy błyski w próbówce oraz słyszymy detonacje.

wnioski: W reakcji stężonego roztworu kwasu siarkowego (VI) z manganianem (VII) potasu powstaje Mn₂O₇, który rozkłada się z wydzieleniem ozonu. Ozon zaś zapala alkohol etylowy na granicy zetknięcia się etanolu z kwasem siarkowym (VI).

6. Właściwości amfoteryczne wodorotlenku żelaza (III)

a) reakcje: FeCl₃ + 3NaOH Fe(OH)₃ + 3NaCl

Fe³⁺ + 3OH^- Fe(OH)₃

Fe(OH)₃ + 3HCl FeCl₃ + 3H₂O

Fe(OH)₃ + 3H⁺ Fe³⁺ + 3H₂O

Fe(OH)₃ + 3NaOH Na₃[Fe(OH)₆]

Fe(OH)₃ + 3OH^- [Fe(OH)₆]^3-

obserwacje: Początkowo obserwujemy powstanie brunatnego osadu wodorotlenku żelaza (III). Następnie rozdzielamy osad na dwie części. Do jednej dodajemy HCl i obserwujemy roztworzenie się osadu, do drugiej dodajemy NaOH i również obserwujemy roztworzenie się osadu. Jednak po dodaniu HCl osad roztwarza się szybciej.

wnioski: Wodorotlenek żelaza (III) posiada właściwości amfoteryczne, gdyż reaguje zarówno z kwasami oraz z zasadami.

b) reakcje: Fe³⁺ + H₂O = {n[Fe₂O₃·xH₂O] · kFe³⁺}

obserwacje: Obserwujemy powstanie czerwonego zolu wodorotlenku żelaza (III).

wnioski: Powstał koloid.

7. Właściwości utleniające jonów Fe³⁺

a) reakcje: 2FeCl₃ + H₂SO₄ + 2KI I₂ + 2FeCl₂ + K₂SO₄ + 2HCl

2Fe³⁺ + 2I^- I₂ + 2Fe²⁺

obserwacje: Obserwujemy powstanie brunatnego zabarwienia.

wnioski: Brunatne zabarwienie pochodzi od powstającego wolnego jodu.

b) reakcje: Zn + 2Fe³⁺ Zn²⁺ + 2Fe²⁺

3Fe²⁺ + 2[Fe(CN)₆]^3- → Fe₃[Fe(CN)₆]₂

obserwacje: Obserwujemy pojawienie się granatowego zabarwienia roztworu.

wnioski: Granatowe zabarwienie świadczy o obecności jonów Fe²⁺, powstających w procesie redukcji jonów Fe³⁺.

8. Właściwości redukujące jonów Fe²⁺

a) reakcje: MnO₄^- + 8H⁺ + 5Fe²⁺ Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O

obserwacje: Obserwujemy zmianę barwy na pomarańczową.

wnioski: W wyniku reakcji otrzymaliśmy sól żelaza (III).

b) reakcje: Fe²⁺ + 2OH^- Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O 4Fe(OH)₃

2Fe(OH)₂ + H₂O₂ 2Fe(OH)₃

obserwacje: W pierwszej parowniczce po dłuższym czasie można było zauważyć zmianę barwy z zielonej na brunatną. Proces ten zachodzi powoli. W drugiej parowniczce natomiast, po dodaniu wody utlenionej, obserwujemy niemal natychmiastową zmianę barwy osadu z zielonej na brunatną.

wnioski: Woda utleniona przyspiesza proces redukcji jonów Fe²⁺ do Fe³⁺.

---