Вывод по работе

Лабораторная работа №5

Сурьма, висмут.

Цель работы: изучение химических свойств сурьмы и висмута, в том числе: свойства их производных, свойства их солей и тиосоединений.

Опыт 1.

Из солянокислого раствора хлорида сурьмы (III) при помощи минимального количества щелочи получили осадок нерастворимого гидроксида. Щелочь нужна в небольшом количестве, т.к. полученный гидроксид амфотерен и в избытке щёлочи будет растворяться.

SbCl₃ + 3NaOH = Sb(OH)₃ + 3NaCl

Sb³⁺ + 3OH^- = Sb(OH)₃

Полученный осадок проверили на растворимость в кислоте и в щелочи. Раствориение произошло в обоих случаях:

Sb(OH)₃ + 3NaOH = Na₃[Sb(OH)₆]

Sb(OH)₃ + 3OH^- =[Sb(OH)₆]^3-

Sb(OH)₃ + 3HCl = SbCl₃ + 3H₂O

Sb(OH)₃ + 3H⁺ = Sb³⁺ + 3H₂O

Проделали то же самое с хлоридом висмута (III). Получившийся осадок в щелочи не растворяется.

BiCl₃ + 3NaOH = Bi(OH)₃ + 3NaCl

Bi³⁺ + 3OH^- = Bi(OH)₃

Bi(OH)₃ + 3HCl = BiCl₃ + 3H₂O

Bi(OH)₃ + 3H⁺ = Bi³⁺ + 3H₂O

Bi(OH)₃ + 3NaOH – реакция не идёт.

Вывод. Исследовав кислотно-основные свойства испытуемых веществ, установили, что сурьма проявляет амфотерные свойства, в то время как висмут исключительно основные.

Опыт 2.

В концентрированный раствор хлорида сурьмы (III) по каплям добавляли дистиллированную воду до выпадения белого осадка:

SbCl₃ + H₂O Sb(OH)Cl₂ + HCl

Sb(OH)Cl₂ + H₂O Sb(OH)₂Cl + HCl

Sb(OH)₂Cl SbOCl + H₂O

Sb³⁺ + H₂O SbOCl + 2H⁺

Либо иногда этот процесс рассматривают как:

[SbCl₄]^- + H₂O SbOCl + 2H⁺ + 3Cl^-

Полученный осадок растворим в концентрированной соляной кислоте:

SbOCl + 2HCl SbCl₃ + H₂O

SbCl₃ + HCl H[SbCl₄]

Что вызвано обратным смещением равновесия избытком ионов водорода.

Вывод. При растворении соли сурьмы в воде происходит её ступенчатый гидролиз, а затем отщепление молекулы воды с образованием соли антимонила (стибила) SbO⁺. Этот процесс обратим.

Опыт 3.

Пропустили через растворы антимонита и антимоната натрия ток сероводорода под тягой. При этом осадки не выпали. Подкислили эти растворы и повторили эксперимент – наблюдалось выпадение оранжевого и красного осадка соответственно.

2NaSbO₂ + 3H₂S + 2HCl = Sb₂S₃ + 2NaCl + 4H₂O (оранжевый)

SbO₂^- + 3H₂S + 2H⁺ = Sb₂S₃ + 4H₂O

2NaSbO₃ + 5H₂S + 2HCl = Sb₂S₅ + 2NaCl + 6H₂O (тёмно-красный)

SbO₃^- + 5H₂S + 2H⁺ = Sb₂S₅ + 6H₂O

Из уравнений хорошо видно, что в реакции участвуют антимонит и антимонат ионы, а в продуктах ионы сурьмы (III) и (IV). В присутствии ионов водорода осуществляется процесс перехода анионной формы сурьмы в катионную и достижение необходимой концентрации для превышения порога растворимости.

SbO₃^- + 6H⁺ Sb³⁺ + 3H₂O (антимонит)

SbO₅^- + 10H⁺ Sb⁵⁺ + 5H₂O (антимонат)

Полученные осадки растворимы в сульфиде аммония:

Sb₂S₃ + 3(NH₄)₂S = 2(NH₄)₃SbS₃ (тиоантимонит)

Sb₂S₃ + S^2- = 2SbS₃^2-

Sb₂S₅ + 3(NH₄)₂S = 2(NH₄)₃SbS₄ (тиоантимонат)

Sb₂S₅ + S^2- = 2SbS₄^2-

При подкислении полученные соли разлагаются:

2(NH₄)₃SbS₃ + 6HCl = Sb₂S₃ + 6NH₄Cl + 3H₂S

2SbS₃^2- + 6H⁺ = Sb₂S₃ + 3H₂S

2(NH₄)₃SbS₄ + 6HCl = Sb₂S₅ + 6NH₄Cl + 3H₂S

2SbS₄^2- + 6H⁺ = Sb₂S₅ + 3H₂S

Вывод. Сурьма образует нерастворимые в воде сульфиды в обоих положительных степенях окисления. Кроме того, она способна к образованию тиосолей: тиоантимоната и тиоантимонита.

Опыт 4.

Через раствор хлорида висмута пропустили ток сероводорода. При этом выпал осадок коричнево-чёрного сульфида.

2BiCl₃ + 3H₂S = Bi₂S₃ + 6HCl

2Bi³⁺ + 3S^2- = Bi₂S₃

В сульфиде аммония этот осадок не растворяется, следовательно, тиосолей висмут не образует. Это объясняется тем, что исходя из своего положения в ПСХЭ висмут - типичный металл, не склонный к образованию анионов, в то время как сурьма – амфотерный элемент (металлоид). Из вышесказанного следует, что сульфид висмута должен растворяться в концентрированных сильных кислотах, что и наблюдается на деле:

Bi₂S₃+ 6HCl_(конц) = 2BiCl₃ + 3H₂S (обратный процесс)

Bi₂S₃ + 6H⁺ = 2Bi³⁺ + 3H₂S

Вывод. Висмут – типичный металл, не образующий тиосолей. С сероводородом образует нерастворимый в воде сульфид, который легко растворяется в концентрированной соляной кислоте по обменному механизму.

Опыт 5.

В азотнокислый раствор сульфата марганца (II) добавили небольшое количество висмутата натрия, взболтали и дали отстояться. Появилось заметное малиново-фиолетовое окрашивание, характерное для перманганат-ионов.

5NaBiO₃ + 2MnSO₄ + 16HNO₃ = 5Bi(NO₃)₃ + 2HMnO₄ + NaNO₃ + 2Na₂SO₄ + 7H₂O

5 BiO₃^- + 6H⁺ + 2 = Bi³⁺ + 3H₂O

2 Mn²⁺ + 4H₂O - 5 = MnO₄^- + 8H⁺

5 BiO₃^- + 2Mn²⁺ + 14H⁺ = 5Bi³⁺ + 2MnO₄^- + 7H₂O

Вывод. Висмутаты проявляют свойства чрезвычайно сильных окислителей в кислой среде, способных даже окислить марганец до перманганат-иона. Этим ещё раз подтверждается низкая устойчивость соединений висмута (V) как типичного металла.

Опыт 6.

Поочередно прилили висмутат натрия к растворам серной и концентрированной соляной кислоты. В обоих случаях наблюдалось выделение бесцветных газов и обесцвечивание растворов:

2NaBiO₃ + 4H₂SO₄ = Bi₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + O₂

2 BiO₃^- + 6H⁺ + 2 = Bi³⁺ + 3H₂O

1 2 H₂O - 4 = 4H⁺ + O₂

2BiO₃^- + 8H⁺ 2H₂O = 2Bi³⁺ + 4H₂O + O₂

NaBiO₃ + 6HCl = BiCl₃ + NaCl + Cl₂ + 3H₂O

1 BiO₃^- + 6H⁺ + 2 = Bi³⁺ + 3H₂O

1 2Cl^- - 2 = Cl₂

BiO₃^- + 6H⁺ +2Cl^- = 2Bi³⁺ + 3H₂O + Cl₂

Вывод. Указанные процессы ещё раз подчёркивают, что соединения висмута (V) чрезвычайно сильные окислители, способные окислять даже кислород из воды и хлор из соляной кислоты.

Вывод по работе.

Были исследованы свойства соединений сурьмы и висмута. Показано их кислотно-основное взаимодействие, окислительные превращения, а так же некоторые специфические свойства, связанные с процессом гидролиза и образованием тиосолей.

Поиск по сайту: