Занятие 9. Индивидуальная работа.
Синтезы соединений азота и фосфора
♦ I. Оксиды и кислоты азота
Азотистый ангидрид (способ 1)
В небольшую колбу или пробирку Вюрца поместить 3-4 г крахмала и снабдить ее капельной воронкой с 10 мл конц. HNO3. Присоединить к колбе две U-образные трубки, в первую из которых поместить осушитель, а вторую погрузить в охладительную смесь.
Приливать по каплям азотную кислоту к крахмалу. Если реакция не идет, осторожно нагреть колбу.
Вылить часть жидкого азотистого ангидрида в стакан с ледяной водой. Доказать, какие ионы присутствуют в растворе.
Задания
1. Для чего нужен крахмал?
2. Что следует использовать в качестве осушителя?
3. Какую охладительную смесь следует использовать?
4. Где собирается продукт?
5. Чем отличается состав газа от состава жидкого продукта?
6. Что получается при выливании продукта в холодную и горячую воду? Как это доказать?
Азотистый ангидрид (способ 2)
К холодному концентрированному раствору нитрита натрия прибавлять по каплям 5 М раствор серной кислоты. Наблюдать происходящие изменения.
Задания
1. Почему раствор нитрита натрия нужно охлаждать?
2. Чем следует охлаждать раствор нитрита натрия?
3. Почему используют серную кислоту именно такой концентрации (не концентрированную и не разбавленную)?
Оксид азота (IV)
Поместить в пробирку 5-7 г нитрата свинца, смешанного с чистым песком в объемном соотношении 1:1. Закрыть пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Соединить ее с двумя U-образными трубками, в первую из которых поместить осушитель, а вторую погрузить в охладительную смесь.
Нагреть пробирку с нитратом свинца.
Часть жидкого оксида азота вылить в ледяную воду. Проверить, какие ионы находятся в растворе.
Задания
1. Что следует использовать в качестве осушителя?
2. Какую охладительную смесь следует использовать?
3. Где собирается продукт?
4. Чем отличается состав газа от состава жидкого продукта?
5. Что образуется при взаимодействии оксида азота (IV) с холодной и горячей водой? Как это проверить?
6. Для чего к нитрату свинца добавляют песок?
«Дымящая» азотная кислота
В реторту поместить 15 г нитрата натрия и прилить через воронку, вставленную в тубус, столько конц. H2SO4, чтобы она покрыла соль. Закрыть тубус асбестовой пробкой и опустить горло реторты в сухой приемник, охлаждаемый снегом. Осторожно нагреть реторту.
Перелить отогнанную азотную кислоту во взвешенную колбочку с пробкой и определить выход.
Налить немного полученной кислоты в фарфоровую чашечку и бросить в нее кусочек раскаленного угля.
Задания
1. Почему тубус нельзя закрывать резиновой пробкой?
2. Почему берут кристаллический нитрат натрия и концентрированный раствор серной кис¬лоты, а не разбавленные растворы этих веществ?
3. Почему реакцию проводят при слабом нагревании?
4. Почему полученная кислота может быть окрашена?
5. Какие еще свойства «дымящей» азотной кислоты Вы могли бы продемонстрировать? Напишите 2-3 реакции.
♦ II. Соединения с катионом нитрозила
Нитрозилгидросульфат (нитрозилсерная кислота)
Пропустить смесь осушенных оксидов азота (II) и (IV) в стакан с концентрированной серной кислотой. Наблюдать происходящие изменения.
Задания
1. Нарисуйте узел для получения смеси осушенных оксидов азота.
2. Напишите уравнение реакции получения смеси оксидов азота.
3. Нарисуйте узел для пропускания оксидов азота в серную кислоту.
Нитрозилпиросульфат
Пропустить ток сухого SO2 в разборную ловушку с жидким N2O4. Наблюдать происходящие изменения.
Задания
1. Нарисуйте узел для получения сухого SO2.
2. Напишите не менее двух уравнений реакций получения SO2.
3. Что используется в качестве охлаждающей смеси для сжижения оксида азота (IV)?
4. Нарисуйте узел для получения сухого оксида азота (IV).
5. Напишите уравнение реакции получения оксида азота (IV).
Нитрозилхлорид
В пробирке Вюрца к твердому нитриту натрия прилить POCl3, сразу закрыть пробкой и слегка нагреть. Пропустить образующийся газ через охлаждаемую пробирку Вюрца, имеющую на выходе хлоркальциевую трубку с осушителем. Наблюдать происходящие изменения.
Часть продукта вылить в стакан с холодной водой. Определить, какие ионы присутствуют в стакане.
Задания
1. Что следует использовать в качестве осушителя?
2. Чем охлаждать вторую пробирку Вюрца?
3. Что происходит при реакции продукта с водой? Как определить, какие ионы находятся в растворе?
(NO)2[SnCl6] и аналогичные соединения
Налить в пробирку Вюрца столько раствора тетрахлорида олова (хлорида алюминия, трихлорида железа, пентахлорида фосфора) в CCl4, чтобы подводящая газ трубка немного не доходила до поверхности раствора. Выходное отверстие изолировать хлоркальциевой трубкой с осушителем. Пропустить через пробирку Вюрца сухой NOCl. Наблюдать происходящие изменения.
NOAlCl4:
NOPCl6:
NOFeCl4 (продукт вверху):
Задания
1. Нарисуйте узел для получения сухого NOCl.
2. Напишите уравнение реакции получения NOCl.
3. Что следует использовать в качестве осушителя?
4. Раствор SnCl4 в CCl4 готовят, смешивая равные объемы компонентов. Рассчитайте молярную концентрацию раствора.
5. Рассчитайте массу AlCl3 (FeCl3, PCl5), необходимую для приготовления раствора той же молярной концентрации, что и в пункте 4, исходя из 3 мл CCl4.
♦ III. Соединения фосфора с хлором
Трихлорид фосфора
В колбу Кляйзена поместить 0,5 г очищенного сухого красного фосфора и 5 г пентахлорида фосфора. Присоединить холодильник и приемник, изолировать от влаги воздуха хлоркальциевой трубкой. Продуть систему СО2. Нагреть колбу. Продукт перелить во взвешенную оттянутую пробирку и запаять. Определить выход.
Другой вариант прибора — пробирка с красным фосфором + пробирка-приемник, через систему продувается слабый ток хлора:
Растворить в воде немного продукта и пентахлорида фосфора. Доказать, какие ионы присутствуют в растворах.
Провести рН-метрическое титрование водного раствора продукта стандартным раствором гидроксида натрия. Установить с его помощью соотношение фосфора и хлора в продукте.
Задания
1. Нарисуйте прибор.
2. Чем может быть загрязнен продукт?
3. Как «на глазок» оценить чистоту продукта?
4. Почему нельзя допускать в прибор влагу воздуха?
5. Что получается при растворении PCl3 и PCl5 в воде? Как это доказать?
6. Опишите методику рН-метрического титрования.
7. Как по данным титрования установить соотношение фосфора и хлора в продукте?
Оксохлорид фосфора (V) POCl3
В перегонную колбу с дефлегматором поместить 5 г пентахлорида фосфора и оксид фосфора (V). Присоединить холодильник с приемником, изолировать от влаги воздуха хлоркальциевой трубкой. Нагреть колбу. Продукт перелить во взвешенную оттянутую пробирку и запаять. Определить выход.
Растворить в воде немного продукта. Доказать, какие ионы присутствуют в растворе.
Провести рН-метрическое титрование водного раствора продукта стандартным раствором гидроксида натрия. Установить с его помощью соотношение фосфора и хлора в продукте.
Задания
1. Нарисуйте прибор.
2. Почему нельзя допускать в прибор влагу воздуха?
3. Что получается при растворении PОCl3 в воде? Как это доказать?
4. Опишите методику рН-метрического титрования.
5. Как по данным титрования установить соотношение фосфора и хлора в продукте?