Тема: получение оксида меди (11) и оксида железа (111).

Цель: познакомиться с процессом получения оксида меди (11) и оксида железа (111). Установить при помощи качественных реакций состав полученных соединений.

Реактивы: CuSO₄ х 5Н₂О, NaOH кристал., FeCl₃ кристал., NH₄OH 10% раствор.

Оборудование: Весы с разновесами, стеклянная палочка, химический стакан на 100 мл (3 шт), воронка коническая, воронка Бюхнера с вакуумным насосом, термометр, плитка электрическая, шпатель, калька, фильтровальная бумага, сушильный шкаф, муфельная печь.

Оксид меди - соединение черного цвета, в природе встречается в виде минерала тенорита при температуре 1026⁰С разлагается на Сu₂O и О₂. Обладает основными свойствами. Он может взаимодействовать с кислотами и кислотными оксидами:

CuO + H₂SO₄=CuSO₄ + H₂O

CuO +SO₃=CuSO₄

Оксид меди нерастворим в воде. При нагревании оксида меди в присутствии восстановителя довольно легко происходит его восстановление:

СuO +H₂= Cu + H₂O

Cu + CO= Cu + CO₂

Оксид меди встречается в природе в продуктах выветривания некоторых медных руд. Он используется в производстве стекла и эмалей, как зеленый так и синий красители (медно-рубиновое), как окислитель в органическом анализе и медицине.

Ход работы: Растворяют 5 г СuSO₄ ·5Н₂О в 30 мл воды при нагревании. Растворяют 2,5 г NaOH в 40 мл. Раствор гидроксида натрия нагревают до 80-90⁰С и приливают к нему горячий раствор медного купороса. Смесь нагревают при 90⁰С в течение 10-15 мин. Выпавшему осадку дают отстояться, промывают водой декантацией до удаления ионов SO₄^2-, делают пробу на полноту удаления солью бария, затем к осадку приливают 4 мл 10%-ного аммиака и дают постоять 30 мин. Смесь декантируют 2 раза горячей водой. Промытый оксид меди (11) фильтруют на воронке Бюхнера, высушивают при температуре 200-300⁰С, измельчают и взвешивают. Рассчитывают выход продукта по отношению к теоретическому выходу по уравнению реакции:

СuSO₄ 5H₂O + 2NaOH= Cu(OH)₂ + Na₂SO₄ + 5H₂O

Cu(OH)₂= CuO + H₂O

CuSO₄ + 2NaOH= CuO + Na₂SO₄ + H₂O

ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИДА ЖЕЛЕЗА (111)

Оксид железа (111) - Fe₂О₃ представляет собой твердое порошкообразное вещество красно-бурого цвета, температура плавления 1565⁰С. При высокой температуре он превращается в железную окалину:

6 Fe₂O₃= 4Fe₃O₄ + O₂

Оксид железа (111) обладает слабо выраженными амфотерными свойствами, при сплавлении со щелочами или карбонатами щелочных металлов он образует ферриты: Fe₂O₃ + Na₂CO₃= 2NaFeO₂ + CO₂

Ферриты тяжелых металлов, полученные спеканием порошков железа 111 с оксидами тяжелых металлов (никеля, кобальта, марганца и др.) очень твердые хрупкие вещества. Они применяются в радиотехнике (фарритовые сердечки). Оксид железа (111) хорошо растворяется в кислотах, образуя соли железа (111): Fe₂O₃ + 6 HCI = 2 FeCI₃ + 3 H₂O

Ферриты щелочных металлов являются окислителями, а при соприкосновении с водой полностью гидролизуются, их водные растворы обладают сильно кислой реакцией: 2NaFeO₂ + H₂O= Fe₂O₃ + 2NaOH

Если к раствору соли железа (111) прибавить раствор щелочи или аммиака выпадает бурый осадок гидроксида железа (111), который не растворяется даже в конц. растворе щелочи, но легко растворяются в кислотах:

FeCl₃ + 3NaOH= Fe(OH)₃ + 3NaCI

Ход работы: Для получения Fe(OH)₃ растворяют 5 г FeCl₃ в 15мл воды, подкисляют 5 мл 2н НСl и осторожно нагревают до 50-60⁰ С. К охлажденному раствору приливают небольшими порциями 10% раствор аммиака, пока не выпадет густой бурый осадок.

FeCl₃ + 3NH₄OH = Fe(OH)₃ + 3NH₄Cl

Выпавший осадок гидроксида железа выдерживают под тягой 15-20 мин. и отфильтровывают на вакуумном насосе. Осадок высушивают в сушильном шкафу и, перенося в фарфоровый тигель, прокаливают в муфельной печи при 600-700⁰С до постоянной массы. Происходит полное обезвоживание гидроксида железа:

2Fe(OH)₃=Fe₂O₃ + 3H₂O

ПРИМЕЧАНИЕ: При прокаливании в муфельной печи чистого нитрата железа (111) при 600-700⁰С получается оксид железа (III), содержащий мало примесей. 2Fe(NO₃)₃=Fe₂O₃ + 6NO₂ + 3O₂

Дата добавления: 2015-07-15