Кислородные соединения хлора, брома и иода

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

 

Описание лабораторных работ

 

Настоящее пособие предназначено для студентов 1 курса

Института Химии Санкт-Петербургского Государственного Университета

 

Основная образовательная программа: 04.03.01 Химия

 

Санкт-Петербург

2018

Лабораторная работа №1.

Химия элементов 17 ^ой группы

    Все опыты с хлором обязательно проводить в вытяжном шкафу! Помните, что обращение с бромом требует большой осторожности. Попадая на кожу, жидкий бром причиняет сильные ожоги. Пары брома действуют на слизистые оболочки. Все опыты с бромом проводить в вытяжном шкафу! Остатки иода в специальную банку.

Хлор

Способы получения

1. ОБЩИЙ ОПЫТ. Рассчитать плотность хлора по воздуху. Получить хлор взаимодействием перманганата калия с концентрированной соляной кислотой. Для этого собрать установку для получения хлора, состоящий из колбы Вюрца и капельной воронки, насыпать в колбу Вюрца немного перманганата калия, налить в капельную воронку концентрированную соляную кислоту, которую по каплям добавлять к перманганату. Собрать выделяющийся хлор в ловушку и охлаждать в Дьюаре с жидким азотом. Доказать, что выделяющийся газ – хлор при помощи фильтровальной бумажки, смоченной иодидом или бромидом калия. Собранный хлор использовать в следующем пункте.

Какие еще реакции можно предложить для получения хлора в лабораторных условиях? Напишите реакции и объясните, почему предложенный Вам способ оптимален.

Свойства хлора

2. А) ОБЩИЙ ОПЫТ. Полученным хлором наполнить коническую колбу с насыпанным на дно песком на 200-250 мл с газоотводной трубкой и внести предварительно нагретые докрасна железную вату (или проволоку) и медную проволоку.

Б) Полученным хлором из ловушку наполнить сухую пробирку. Взять на кончике шпателя немного красного фосфора и стряхнуть его в пробирку с хлором. То же самое проделать с сурьмой. Хлор пропустить в пробирку с водой. Доказать образование хлорной воды.

Бром и иод

3. К небольшому количеству (2 мл) раствора бромида калия прилить 1 мл хлорной воды и перемешать полученный раствор.  Отметить окраску раствора. Прилить 1 мл четыреххлористого углерода и после сильного взбалтывания сравнить окраски водного слоя и CCl₄.

4. Повторить предыдущий опыт, заменив бромид калия иодидом (взять 1 мл KI и 2-3 мл хлорной воды). Зарегистрировав выпадение иода, добавить избыток хлорной воды (5 мл) и объяснить происходящее.

5. К раствору иодида калия добавить небольшое количество бромной воды и четыреххлористый углерод.

6. В пробирку с водой бросить кристаллик иода и сильно взболтать. Часть полученного раствора перелить в другую пробирку и подействовать раствором крахмала. Отметить окраску. К воде с находящимся в ней кристалликом иода прибавить несколько кристалликов иодида калия. Что происходит?

Галогеноводороды

7. (Опыт проводить в вытяжном шкафу, надеть перчатки!) Насыпать в пробирку слой хлорида натрия (около 1 см высотой) и прилить не более четверти пробирки концентрированной серной кислоты. Закрыть пробирку пробкой с сухой газоотводной трубкой и наполнить выделяющимся хлороводородом сухую пробирку, опустив конец газоотводной трубки до дна пробирки. Когда над отверстием пробирки появится дым, быстро закрыть отверстие пробирки пальцем и, перевернув, опустить в кристаллизатор с дистиллированной водой. Убрать палец и, осторожно покачивая пробирку, наблюдать поглощение хлороводорода водой. Когда поднятие воды прекратится, снова закрыть пробирку пальцем и вынуть ее из воды. Исследовать реакцию среды в пробирке с помощью индикаторной бумаги. Провести реакцию полученного раствора с порошком магния.

Изменится ли что-нибудь в этом опыте, если первоначально взятый хлорид натрия заменить хлоридом алюминия, хлоридом кальция, хлоридом хрома(II) или серебра?

8. (ТЯГА!) Насыпать небольшие количества бромида калия в одну пробирку и иодида калия в другую. В обе пробирки пипеткой Мора прилить по нескольку капель концентрированной серной кислоты (осторожно!). Отметить цвет выделяющихся паров. Впробирках осторожно исследовать запах выделяющегося газа. Смочить фильтровальную бумагу раствором нитрата серебра или нитрата свинца (несколько капель) и накрыть вторую пробирку. На основании наблюдений сопоставить восстановительную способность галогеноводородов. Изменится ли что-нибудь, если соли калия заменить на соли алюминия, железа(II) или серебра? Повторить опыт, заменив серную кислоту фосфорной. Объяснить различия с результатами предыдущего опыта.

9. (ТЯГА!) Внести в пробирку немного красного фосфора и прибавить небольшое количество измельченного иода. Прибавить одну каплю воды и слегка подогреть. Испытать действие выделяющегося газа на влажную индикаторную бумажку. Пробирку заткнуть газоотводной трубкой и пропустить выделяющийся газ через пробирку, заполненную хлором.

10. В четыре пробирки налить небольшие объемы растворов иодида, бромида, хлорида и фторида калия. Во все пробирки прибавить немного (2-3 капли) раствора нитрата серебра. Отметить цвет образующихся осадков. Повторить опыт, предварительно наполнив пробирки на ¾ водой, добавив в каждую пробирку с соответствующими галогенидами калия 2-3 капли нитрата серебра. Можно ли теперь по цвету осадков определить, какой галогенид образуется? После опытов содержимое пробирок вылить в специальную банку для серебряных отходов.

11. Повторить опыт 11, заменив нитрат серебра 1) нитратом свинца и 2) нитратом кальция. Отметить цвет образующихся осадков.

Кислородные соединения хлора, брома и иода

12. Исследовать окислительное и отбеливающее действие хлорной воды. Для этого нанести при помощи стеклянной палочки несколько капель хлорной воды на кусочек окрашенной ткани и на надписи, сделанные чернилами или шариковой ручкой на бумаге. Что наблюдается? Налить в пробирку немного раствора индиго и по каплям прибавлять хлорную воду. Объяснить наблюдаемые явления.

13. (ТЯГА! Перчатки.) Осторожно (не пролейте на руки) налить в пробирку 1 мл бромной воды и затем 1 мл раствора гидроксида кальция до перехода красно-бурого цвета в бледно-жёлтый. Исследовать окислительное действие полученного раствора на чернила, индиго и окрашенную ткань. Почему нужно подщелачивать раствор брома, а раствор хлора не надо?

14. В пробирку налить 1 мл (не больше!) концентрированного раствора щелочи и бросить в него кристаллик иода. Взболтать. После того, как весь иод растворится, и раствор обесцветится, прибавить к нему (осторожно, по каплям) соляную (25-30%) или серную кислоту до появления характерного окрашивания. Добавить 1-2 мл CCl₄, заткнуть пробкой и взболтать пробирку. Объяснить протекающие процессы.