Задания лабораторной работы:

Задания лабораторной работы:

1) Растворение металлического марганца;

2) Свойства соединений марганца (II) и (IV);

3) Свойства соединений марганца (VI) и (VII).

Цель работы: провести реакции растворения металлического марганца, получения гидроксида марганца, провести реакции соответствующие химическим свойствам соединений марганца (II, IV, VI, VII).

Оборудование и реактивы: дистиллированная вода, металлический марганец, разбавленные соляная, серная и азотная кислоты (HCl, H₂SO₄, HNO₃), концентрированный раствор хлористого аммония (NH₄Cl), гидроксид натрия (NaOH), сульфат марганца (II) (MnSO₄), бромная вода (Br₂), нитрат серебра (AgNO₃), пироксодисульфат аммония ((NH₄)₂S₂O₈), оксид марганца (IV), йодкрахмальная бумажка, перманганат калия (KMnO₄), уксусная кислота (CH₃COOH), хлорид железа (II) (FeCl₂), фильтровальная бумага, пробирки, колбы, стаканы, пипетки, резиновая груша, муфельная печь, спиртовка.

Теоретическая часть:

Марганец — 14-й элемент по распространённости на Земле, а после железа — второй тяжёлый металл, содержащийся в земной коре (0,03 % от общего числа атомов земной коры). Сопутствует железу во многих его рудах, однако встречаются и самостоятельные месторождения марганца. В читаурском месторождении (район Кутаиси) сосредоточено до 40 % марганцевых руд. Марганец, рассеянный в горных породах вымывается водой и уносится в Мировой океан.

Марганец содержится в организмах всех растений и животных, хотя его содержание обычно очень мало, порядка тысячных долей процента, он оказывает значительное влияние на жизнедеятельность, то есть является микроэлементом. Марганец оказывает влияние на рост, образование крови и функции половых желёз. Особо богаты марганцем листья свёклы — до 0,03 %, а также большие его количества содержатся в организмах рыжих муравьёв — до 0,05 %. Некоторые бактерии содержат до нескольких процентов марганца.

Марганец получают из гаусманита или прокалённого пиролюзита (переходит в гаусманит) алюминотермическим методом: 3(Mn^IIMn₂^III)O₄ + 8Al → 9Mn + 4Al₂O₃; чистый металлический марганец получают электролизом его солей.

Характерные степени окисления марганца: +2, +3, +4, +6, +7 (+1, +5 мало характерны). При окислении на воздухе пассивируется. Порошкообразный марганец сгорает в кислороде (Mn + O₂ → MnO₂). Марганец при нагревании разлагает воду, вытесняя водород (Mn + 2H₂O →(t) Mn(OH)₂ + H₂↑), образующийся гидроксид марганца замедляет реакцию. Марганец поглощает водород, с повышением температуры его растворимость в марганце увеличивается. При температуре выше 1200 °C взаимодействует с азотом, образуя различные по составу нитриды.

Углерод реагирует с расплавленным марганцем образуя карбиды Mn₃C и другие. Образует также силициды, бориды, фосфиды. C соляной и серной кислотами реагирует по уравнению: Mn + 2H⁺ → Mn²⁺ + H₂↑;С концентрированной серной кислотой реакция идёт по уравнению: Mn + 2H₂SO₄ → MnSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O.

Марганец в виде ферромарганца применяется для «раскисления» стали при её плавке, то есть для удаления из неё кислорода. Кроме того, он связывает серу, что также улучшает свойства сталей. Введение до 12-13 % Mn в сталь(так называемая Сталь Гадфильда), иногда в сочетании с другими легирующими металлами, сильно упрочняет сталь, делает её твердой и сопротивляющейся износу и ударам(эта сталь резко упрочняется и становится тверже при ударах).

Практическая часть:

1) В 3 пробирке поместили по несколько крупинок металлического марганца;

2) Добавили в первую пробирку немного разбавленной соляной кислоты, во вторую пробирку добавили серной кислоты, а в третью разбавленную азотную кислоту – во всех трёх пробирках наблюдали выделение газа;

Mn + 2HCl MnCl₂ + H₂

Mn + H₂SO₄ MnSO₄ + H₂

Mn + 2CH₃COOH Mn(CH₃COO)₂ + H₂

3) В пробирку поместили несколько крупинок металлического марганца, и прилили в неё немного концентрированного раствора хлористого аммония – наблюдали выделение газа;

Mn + 2NH₄Cl_(к) + 2H₂O MnCl₂ + 2(NH₃ ∙ H₂O) + H₂

4) К небольшому количеству сульфата марганца добавили несколько капель гидроксида натрия – наблюдали выпадение белого осадка, который при стоянии на воздухе быстро окисляется, тем самым окрашиваясь в более тёмный цвет;

MnSO₄ + 2NaOH Mn(OH)₂ + Na₂SO₄

4Mn(OH)₂ + O₂ 4MnO(OH) + 2H₂O

5) В две пробирки налили гидроксид марганца (II). В первую налили немного разбавленной серной кислоты – раствор немного порозовел, а в другую несколько капель щёлочи – наблюдали небольшое изменение цвета раствора на коричневый;

Mn(OH)₂ + H₂SO₄ MnSO₄ + 2H₂O

Mn(OH)₂ + 2NaOH Na₂[Mn(OH)₄]

6) К сульфату марганца (II) добавили бромную воду и несколько капель едкой щелочи – наблюдали изменение окраски на жёлто – коричневую;

MnSO₄ + Br₂ + 2NaOH MnO₂ + 2HBr + Na₂SO₄

7) К раствору сульфата марганца (II) добавим немного серной кислоты, несколько капель нитрата серебра и несколько кристаллов пироксодисульфата аммония. Нагреем полученную смесь. Нитрат серебра выступает в качестве катализатора.

MnSO₄ + H₂SO₄ + (NH₄)₂S₂O₈

8) В пробирку положим немного сульфата марганца (IV) и прильём к нему немного концентрированной серной кислоты – наблюдаем выделение газа;

2MnO₂ + 2H₂SO_4(к) 2MnSO₄ + O₂ + 2H₂O

9) В пробирку с сухим окисидом марганца (IV) добавили немного концентрированной соляной кислоты и немного нагрели – наблюдали выделение газа. С помощью йодкрахмальной бумажки мы определили, что выделяющийся газ – хлор.

MnO₂ + 4HCl_(к) MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

10) В сухую пробирку поместили небольшое количество сухого перманганата калия и нагрели эту пробирку на спиртовке – выделяется газ;

2KMnO₄ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Затем добавили несколько капель дистиллированной воды к получившейся смеси – образуется зелёный раствор, благодаря иону MnO₄^2- и тёмный осадок – оксид марганца (IV);

11) К части зелёного раствора прибавили несколько капель уксусной кислоты – наблюдали потемнение окраски раствора до тёмно – бурой;

3K₂MnO₄ + 4CH₃COOH 2KMnO₄ + MnO₂ + 4CH₃COOK + 2H₂O

12) В пробирку с зелёным раствором добавили немного хлорной воды – наблюдали изменение окраски до фиолетовой;

2K₂MnO₄ + Сl₂ 2KMnO₄ + 2KCl

13) Восстановление перманганата калия в различных средах:

В щелочной среде:

К раствору перманганата калия добавили немного раствора щёлочи и сульфита натрия – наблюдаем изменение окраски раствора на зелёный;

2КMnO₄ + 2NaOH + Na₂SO₃ Na₂MnO₄ + K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

(MnO₄)^- + 1 (MnO₄)^2-

SO₃^2- + 2OH^- - 2 SO₄^2- + H₂O

2(MnO₄)^- + SO₃^2- + 2OH^- 2(MnO₄)^2- + SO₄^2- + H₂O

В нейтральной среде:

а) К нескольким каплям перманганата калия добавили этилового спирта и нагрели на спиртовке – наблюдали выделение газа и изменение цвета раствора на тёмно – коричневый;

2KMnO₄ + 3C₂H₅OH 2MnO₂ + 3CH₃COH + 2KOH + 2H₂O

б) К нескольким каплям перманганата калия добавили немного раствора сульфита железа (II) – наблюдали изменение цвета раствора на жёлтый;

2KMnO₄ + 3FeSO₃ + H₂O 2MnO₂ + 3FeSO₄ + 2KOH

В кислой среде:

а) В три пробирки налили несколько капель перманганата калия и подкислили серной кислотой. В первую пробирку налили несколько капель сульфата железа (II);

2KMnO₄ +10FeSO₄ + 8H₂SO₄ 2MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 8H₂O

Во вторую пробирку раствор сульфата натрия;

2КMnO₄ + 3H₂SO₄ + 5Na₂SO₃ K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄ + 3H₂O

В третью пробирку несколько капель щавелевой кислоты – наблюдали выделение газа;

2KMnO₄ + 3H₂SO₄ + 5Н₂С₂O₄ K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 10CO₂ + 8H₂O

Во всех трёх пробирках наблюдали обесцвечивание раствора;

б) В сухой тигель поместили немного перманганата калия и осторожно добавили несколько капель концентрированной серной кислоты. Затем небольшое количество получившейся смеси перенесли в тигель с этиловым спиртом и эфиром – наблюдали вспышку;

Вывод: в этой лабораторной работе мы провели реакции растворения металлического марганца, получения гидроксида марганца, провели реакции соответствующие химическим свойствам соединений марганца (II, IV, VI, VII).

Список литературы:

1) Глинка Н.Л.: «Общая химия»

2) Методическое пособие «Марганец» Составители: Зверев Ю.Б, Чеснокова С.Г.-Нижний Новгород: ННГУ, 1992 г.

Дата добавления: 2015-10-21