Теоретичне введення
Алюміній, олово, свинець – елементи основних підгруп III і IV груп. Належать дор-металів.
На зовнішньому енергетичному рівні в атомів алюмінію знаходиться три електрони (3s2 3p1), тому в більшості сполук він виявляє ступінь окислення +3.
На повітрі алюміній покривається дуже міцною оксидною плівкою, яка визначає його високу корозійну стійкість:
При дії на алюміній водних розчинів луговий шар оксиду розчиняється:
алюміній, позбавлений захисної плівки, взаємодіє з водою:
Розведені соляна та сірчана кислоти легко розчиняють алюміній, особливо при нагріванні. У концентрованих азотної і сірчаної кислотах, а також сильно розведеної азотної кислоти алюміній стійкий, так як ці кислоти пасивують алюміній, зміцнюючи захисну плівку на його поверхні.
Алюміній легко розчиняється в розчинах лугів з утворенням гідроксоалюмінатів та водню:
Гідроксид алюмінію Al(OH)3 виходить дією лугу на розчин солі і як амфотерний гідроксид легко розчиняється в надлишку лугу з утворенням гідроксоалюмінату, так і сильних кислотах, даючи солі алюмінію.
Атоми олова та свинцю на зовнішньому енергетичному рівні мають по 4 електрони (ns2р2 ). Тому характерні ступені окислення олова та свинцю +2 та +4. Для олова найбільш стійкими є сполуки зі ступенем окиснення +4. Тому з'єднання Sn(II) є відновниками. Для свинцю, навпаки, найбільш типові сполуки зі ступенем окиснення +2. Внаслідок цієї сполуки Pb (IV) виявляють себе як окислювачі.
У звичайних умовах олово стійке по відношенню доповітрі та воді, свинець на повітрі окислюється, покриваючись синювато-сірою плівкою:
У ряді напруг олово та свинець розташовані безпосередньо перед воднем. У розведених HCl та H2SO4 олово розчиняється дуже повільно з утворенням Sn 2+ та виділенням водню, а свинець у цих кислотах майже не розчиняється, оскільки покривається нерозчинними продуктами окиснення PbCl2 та PbSO4. У концентрованій HCl ці метали розчиняються з утворенням хлорокомплексів:
Концентрована H2SO4 окислює олово до Sn(SO4)2 а свинець до Pb(HSO4)2; Н2SO4 у своїй відновлюється до SO2. Розведеної HNO3 олово та свинець окислюються до нітратів М(NO3)2, відновлюючи HNO3 до NO:
Концентрована HNO3 переводить олово в олов'яну кислоту H2SnO3, а свинець - сіль Pb(NO3)2, HNO3 відновлюється до NO2.
При нагріванні обидва метали розчиняються у водних розчинах лугів:
Олово та свинець утворюють нерозчинні у воді оксиди: SnO, PbO та SnO2, PbO2. Цим оксидам відповідають гідроксиди, що мають амфотерні властивості. У гідроксидах олова (II) та свинцю (II) переважають основні властивості, а в гідроксидах олова (IV) та свинцю (IV) – кислотні.
Виконання роботи
Досвід 1.Взаємодія алюмінію з киснем та водою
Два алюмінієві дроти зачистити наждачним папером. У пробірку налити 2-3 мл концентрованого розчину NaОН, нагріти його та опустити туди алюмінієві дроти на 2-3 секунди. Потім сполоснути їх водою і опустити розчин солі ртуті, налитої в пробірку. Знову сполоснути дроти та обсушити фільтрувальним папером. Одну із дротів опустити у воду, а іншу залишити на повітрі. Відзначити протікають зміни з дротом.
Вимоги до результатів досвіду
1. Пояснити, з якоюметою алюмінієвих дротів обробляють розчинами NaОН і Hg(NO3)2.
2. Закінчити рівняння реакцій: Al + H2O = …;
Досвід 2. Отримання та властивості гідроксиду алюмінію
У дві пробірки налити по 1-2 мл розчину солі алюмінію і до кожної пробірки додати по краплях розчин лугу до утворення осаду. У першій пробірці на осад подіяти розведеною HCl, у другій – розчином NaOH. Що спостерігається?
Вимоги до результатів досвіду
1. Написати молекулярні та іонно-молекулярні рівняння реакцій отримання Al(OH)3 та взаємодії Al(OH)3 з кислотою та лугом.
2. Скласти рівняння дисоціації Al(OH)3 за типом кислоти та за типом основи.
3. Зробити висновок про кислотно-основні властивості гідроксиду алюмінію.
Досвід 3.Отримання та властивості гідроксидів олова (II) та свинцю (II)
В одну пробірку налити 2-3 мл розчину солі олова, в іншу - таку ж кількість солі свинцю. В обидві пробірки краплями додати луги до утворення осаду.
Для випробування опадів, що утворилися, вміст кожної з пробірок розділити на дві частини. До однієї з них додати розведеної азотної кислоти HNO3, до іншої - концентрованого лугу NaOH. Розмішати розчини до розчинення опадів.
Вимоги до результатів досвіду
1. Написати молекулярні та іонно-молекулярні рівняння реакцій одержання гідроксидів олова (II) та свинцю (II).
2. Скласти молекулярні та іонно-молекулярні рівняння реакцій взаємодії Sn(OH)2 та Pb(OH)2 з кислотою та лугом.
3. Скласти рівняння дисоціації М(ОН)2 за типом кислоти та за типом основи.
4. Зробити висновок про кислотно-основні властивості гідроксидів олова (II) та свинцю (II).
Досвід 4. Відновлювальнівластивості сполук олова (II)
- У пробірку налити 3-4 мл розчину KMnO4, додати 1-2 мл розведеної HCl і долити розчин SnCl2 до знебарвлення розчину.
- У пробірку налити 4-5 мл розчину K2Cr2O7, додати 2-3 мл розведеної HCl і по краплях прилити розчин SnCl2 до появи зеленого забарвлення.
Досвід 5.Окислювальні властивості оксиду свинцю (IV)
У пробірку налити 3-4 мл розчину HNO3, додати шпатель PbO2 та 1 мл розчину MnSO4. Вміст обережно прокип'ятити, дати відстоятись і відзначити забарвлення розчину.
Вимоги до результатів дослідів 4, 5
1. Закінчити рівняння реакцій:
2. Зробити висновок про окисно-відновні властивості сполук олова та свинцю.