Опыт 1. Соединения ванадия низших степеней окисления

    К 10 мл раствора ванадата натрия NaVO₃, подкисленного разбавленным раствором серной кислоты, добавить несколько гранул цинка. Наблюдать, как изменяется окраска раствора. При появлении каждой новой окраски отбирать пробы реакционной смеси в пробирки и закрывать их пробкой. Пробы сохранить для следующего опыта. Привести уравнения реакций последовательного восстановления соединения ванадия со степенью окисления +5 до соединений со степенями окисления +4, +3, +2.

    Опыт 2. Свойства гидроксидов ванадия

    Каждую пробу (опыт 1) разделить на две части и в одну часть добавить раствор щелочи до образования осадков (вторую часть пробы сохранить для опыта 3). Каков цвет каждого осадка? Исследовать отношение полученных гидроксидов ванадия разных степеней окисления к действию кислоты и избытка щелочи. Отметить характер каждого гидроксида. Привести уравнения протекающих реакций.

    Опыт 3. Восстановительные свойства соединений ванадия низших степеней окисления

    В каждую пробу (опыт 1, 2) добавить по каплям раствор перманганата калия. Отметить наблюдения. Составить уравнения окислительно-восстановительных реакций.

    Опыт 4. Мета- и поливанадаты

    В пробирку с 3 каплями раствора метаванадата натрия NaVO₃ добавить 1-2 капли концентрированной серной кислоты и наблюдать появление светло-желтой окраски, характерной для триванадат-иона V₃O . При дальнейшем добавлении серной кислоты окраска становится оранжевой: образуется гексаванадат-ион V₆O . Как изменится окраска, если к раствору добавить по каплям раствор щелочи? Составить все уравнения реакций.

    Опыт 5. Получение ниобиевой кислоты и ее восстановление

    В конической пробирке смешать 10 капель раствора ниобата калия с таким же объемом концентрированной соляной кислоты: образуется белый осадок непостоянного состава Nb₂O₅·хН₂О. Часть осадка перенести в две пробирки: в одну добавить раствор щелочи, а в другую – концентрированной серной кислоты. В обеих пробирках осадок растворяется. Составить уравнения всех реакций.

    К оставшемуся в конической пробирке осадку добавить еще 5-6 капель концентрированной соляной кислоты и внести микрошпателем порошкообразный цинк. Раствор нагревать до тех пор, пока он не приобретет синюю окраску (образование Nb³⁺). Составить уравнение реакции восстановления Nb⁵⁺.

    Опыт 6. Восстановительные свойства ниобия (III)

    К синему раствору, полученному в опыте 5, добавить несколько капель раствора перманганата калия. Отметить наблюдения и составить уравнение реакции.

    Контрольные вопросы:

1. Какие простые и сложные ионы образует ванадий? Привести их состав и заряд.

2. Привести структуру атома ванадия в нейтральном состоянии и в степени окисления, в которой ванадий является гомологом фосфора.

3. Как изменяются кислотно-основные свойства оксидов ванадия в следующем ряду: VO, V₂O₃, VO₂, V₂O₅?

4. Закончить уравнения окислительно-восстановительных реакций:

а) KVO₃ + H₂SO₄ + H₂S ; б) K₂Cr₂O₇ + H₂O + VOSO₄