ЗАНЯТТЯ №25 (6 год

ЗАНЯТТЯ №25 (6 год.)

Тема 42. d-Елементи VІІВ групи. Підгрупа Мангану

МЕТА:

§         Трактувати на основі електронної будови атомів d-елементів їх змінну ступінь окиснення, здатність до комплексоутворення, зменшення хімічної активності порівняно з s– та p-елементами.

§         Пояснювати хімічні властивості простих речовин та сполук d-елементів за допомогою рівнянь відповідних хімічних реакцій.

§         Пояснювати залежність кислотно-основних і окисно-відновних властивостей оксидів, гідроксидів і солей d-елементів від ступеня окиснення елементу.

§         Пояснювати за допомогою рівнянь хімічних реакцій утворення d-елементами катіонних, аніонних і нейтральних комплексів.

§         Аналізувати здатність до гідролізу солей d-елементів.

§         Запропоновувати реакції якісного виявлення катіонів і аніонів, що містять d-елементи.

§         Трактувати біологічну роль d-елементів у організмі та запропонувати прості речовини і сполуки d-елементів, які застосовують у медичній та фармацевтичній практиці.

§         Аналізувати хімічну активність певного металу залежно від положення у періодичній системі, а також у електрохімічному ряді напруг металів.

Професійна орієнтація студентів

Сполуки мангану використовуються в медицині та фармації. Так, розчин калій перманганату застосовується для промивання і знезаражування ран, а також широко застосовується у фармацевтичному аналізі. Метод редоксиметрії, в якому використовується як титрант розчин калій перманганату називається перманганотометрією. Крім того, сполуки Mn (IV) застосовується як колектори для осадження мікрокількостей інших елементів, наприклад алюмінію. Тому хімічні властивості елементів підгрупи мангану є необхідною частиною знань з неорганічної хімії.

Методика виконання практичної роботи.

Тема 42. d-Елементи VІІВ групи. Підгрупа Мангану

Прилади і реактиви: штатив з пробірками; NaBiO₃ (крист.), KMnO₄ (крист.), Na₂SO₃ (крист.),  розчини: MnSO₄ (0,5н), NaOH (2н), H₂SO₄ (2н), HNO₃ (2н), KMnO₄ (0,5н), Н₂О₂ (10 %), С₂Н₅ОН.

Робота 1.  Манган (ІІ) гідроксид і його властивості.

В дві пробірки внести по 3-4 краплі 0,5н розчину манган (ІІ) сульфату і по 2-3 краплі 2н розчину лугу. Якого кольору отримано осад? Перемішати осад скляною паличкою і відзначити його побуріння внаслідок окиснення мангану (ІІ) до Mn(IV). В другу пробірку з осадом манган (ІІ) гідроксиду додати 2-3 краплі 2н розчину сульфатної кислоти. Що спостерігається? Які властивості характерні для манган (ІІ) гідроксиду? Написати рівняння реакції: отримання манган (ІІ) гідроксиду і його окиснення киснем повітря в присутності води в MnO(OH)₂; взаємодії манган (II) гідроксиду з сульфатною кислотою.

Робота 2. Відновні властивості сполук мангану(ІІ).

В пробірки помістити 1 краплю 0,5н розчину манган сульфату і 5-6 крапель 2н розчину нітратної кислоти. Додати 1 мікрошпатель порошку вісмуту натрію NaBiO₃. Якого кольору розчин? Як змінився ступінь окиснення мангану? Написати рівняння реакції, яка проходять з утворенням перманганатної кислоти і вісмуту (ІІІ) нітрату.

Робота 3. Окиснювальні властивості манган диоксиду.

В циліндричну пробірку помістити 1 мікрошпатель порошку диоксиду мангану і 2-3 краплі концентрованої хлоридної кислоти. За кольором і запахом визначити, який газ виділиться. Якщо реакція йде недостатньо енергійно, пробірку обережно нагрівають на малому полум’ї пальника. Написати рівняння реакції.

Робота 4. Розкладання калій перманганату при нагріванні.

3-4 кристали калій перманганату помістити в циліндричну пробірку і нагріти на невеликому полум’ї пальника до повного розкладу перманганату на манган діоксид, калій манганат і кисень. Виділення кисню і повноту розкладу перманганату встановити за допомогою тліючого сірника. Після охолодження пробірки до сухого залишку додати 5-6 крапель води. Відзначте колір отриманого розчину. Яка речовина знаходиться в розчині. Яка речовина в осаді? Написати рівняння розкладу калій перманганату. Вказати окиснювач і відновник.

Робота 5. Вплив рН середовища на характер відновлення перманганату.

В залежності від середовища – кисле, нейтральне або лужне – манган (VII) відновлюється до різних ступенів окиснення. В кислому середовищі іон MnO₄^– переходить в іон Mn²⁺, в нейтральному, слаболужному і слабокислому – в MnO₂, в сильнолужному при недостатній кількості відновника – в іон MnO₄^2-. В три пробірки внести по 3-4 краплі 0,5 н розчину калій перманганату. В першу пробірку внести по 3-4 краплі 2н розчину сульфатної кислоти, в другу стільки ж води, в третю – 3-4 краплі 2н розчину лугу. В усі три пробірки додати по 1 мікрошпателю кристалічного натрій або калій сульфіту. Відзначте різне першопочаткове забарвлення розчинів в кожному випадку. Чим воно зумовлене? Написати рівняння реакцій.

Робота 6. Окиснення калій перманганатом пероксиду водню.

            В пробірку внести 3-5 крапель 0,5 н розчину калій перманганату і 2-3 краплі 2н розчину сульфатної кислоти. Додати 3-4 краплі 10% розчину пероксиду водню. Який газ виділяється? Як змінився ступінь окиснення мангану? Написати рівняння реакції.

Робота 7. Окиснення калій перманганатом спирту в кислому і лужному середовищах.

            У дві пробірки внести по 2-3 краплі розчину калій перманганату. В одну пробірку додати 2 краплі 2н розчину сульфатної кислоти, а в другу – стільки ж 2н розчину натрій гідроксиду. В пробірку з підкисленим розчином калій перманганату додати 3 краплі етилового спирту. Розчин нагріти на малому вогні пальника. Відзначте зміну забарвлення. Як змінився ступінь окиснення мангану? В другу пробірку до лужного розчину перманганату також додати 3 краплі етилового спирту. Спостерігати поступове відновлення перманганату спочатку до манганату, а потім до манган диоксиду. Відзначте послідовність зміни забарвлення розчину. Написати рівняння реакцій: відновлення калій перманганату спиртом в кислому середовищі і відновлення в лужному середовищі спочатку до манганату, а потім манганату – до манган диоксиду, враховуючи, що в кожному випадку спирт окиснюється в альдегід.

Програма самопідготовки

Тема 42. d-Елементи VІІВ групи. Підгрупа Мангану

Загальна характеристика елементів підгрупи Мангану. 

Манган. Хімічна активність простої речовини. Здатність до комплексоутворення (утворення карбонілів).

Сполуки Манган(ІІ) та Мангану(ІІІ): кислотно-основна та окисно-відновна характеристика, здатність до комплексоутворення. Якісна реакція на катіон Mn²⁺. Манган(ІV) оксид, кислотно-основні та окисно-відновні властивості, вплив рН середовища на окисно-відновні властивості. Сполуки Мангану(VІ): манганати, їх утворення, термічна стійкість, диспропорціювання в розчині та умови стабілізації. Сполуки Мангану(VІІ): оксид, перманганатна кислота, її солі, окисно-відновні властивості, продукти відновлення перманганатів за різних значенннів рН, окиснення органічних сполук, термічне розкладання. Біологічна роль Мангану. Хімічні основи застосування калію перманганату та його розчинів як антисептичного засобу та у фармацевтичному аналізі.

Зразки тестових завдань та ситуаційних задач.

1. Виявлення іонів Mn(II) з амоній персульфатом в … середовищі приводить до появи … забарвлення розчину.

*A. кислому, малиново-фіолетового;

B. нейтральному, малиново-фіолетового;

C. нейтральному, зеленого;

D. кислому, синього;

E. кислому, червоного.

2. Іони мангану (ІІ) з амоній гідрогенфосфатом утворюють … осад подвійної солі, яка має склад:

*A. білий; MnNH₄PO₄;

B. білий; Mn₂PO₄;

C. жовтий; Mn(PO₄)₂;

D. жовтий; Mn₃(PO₄)₂;

E. голубий; Mn₃(PO₄)₂.

3. При окисненні Мангану (ІІ) в кислому середовищі будь-якими окисниками утворюється іони …:

*A. MnO₄^–;

B. Mn₂O₄^–;

C. MnO₂^–;

D. MnO₄^2-;

E. MnO₄^3-.

1.      Написати електронно-графічні схеми та електронні формули для атомів та іонів: Mn, Mn⁺⁷, Mn⁺⁶, Mn⁺⁴, Mn⁺², Tc, Re. Вказати відмінності в будові атомів елементів підгрупи мангану і галогенів.

2.      Способи добування Mn та Mo. Запишіть  відповідні рівняння реакцій.

3.      Фізичні властивості металів VII-В групи. Як змінюється хімічна активність у ряду Mn–Tc–Re? Допишіть рівняння реакцій та назвіть продукти: а)Mn+HCl(p)=; б)Mn+H₂SO₄(p)=; в)Tc+HNO₃(k)=; г)Mn+Cl₂=; д)Mn+P=; е)Mn+S=; є)Mn+N₂=; ж)Mn+Si; з)Mn+O₂=.

4.      Наведіть формули карбонілів Mn, Tc, Re. Їх фізичні властивості. Допишіть рівняння та назвіть продукти: а)[Mn(CO)₅]₂+Na=; б) [Mn(CO)₅]₂+Br₂=.

5.      Наведіть приклади сполук, де Mn проявляє с.о. +2. фізичні властивості MnO. Способи його добування. Допишіть рівняння реакцій та назвіть продукти: а)Mn(OH)₂+O₂+H₂O=; б)MnO₂+H₂SO₄=.

6.      Фізичні властивості оксиду Мангану (ІІІ). Добудьте його за реакцією розкладу MnO₂ при температурі. Які властивості проявляє Mn₂O₃? Допишіть рівняння та назвіть продукти: Mn₂O₃+H₂SO₄(k)=.

7.      Оксид Mn(IV). Фізичні властивості. Які хімічні властивості він проявляє? Добудьте цей оксид за реакцією розкладу калій перманганату.. допишіть реакції та назвіть продукти: а)MnO₂+H₂SO₄(k)=; б) MnO₂+CaO=; в) MnO₂+HCl=; г) MnO₂+HNO₃=; д) MnO₂+KClO₃+KOH=; е) MnO₂+PbO+HNO₃=.

8.      Закінчити рівняння реакцій:

·         KMnO₄ + MnSO₄ + H₂O ®

·         MnSO₄ + NaBrO₃ + HNO₃ ®

·         MnSO₄ + Br₂ + NaOH ®

·         K₂MnO₄ + H₂SO₄ ®

·         MnSO₄ + PbO₂ + HNO₃ ®

·         H₂MnO₄ + KNO₂ ®

·         K₂MnO₄+Cl₂®

·         K₂TcO₄+O₂+H₂O®

·         K₂MnO₄+HCl®

9.      Як змінюється стійкість сполук у ряді Mn(VII)-Tc(VII)-Re(VII). Фізичні властивості Mn2O7. Добудьте його за реакціє взаємодії калій перманганату з концентрованою сульфатною кислотою. Допишіть рівняння реакцій та назвіть продукти: а)Mn₂O₇=; б)Tc₂O₇+H₂O=; в)ReO₃F+H₂O=.

10.   Як змінюється сила кислот у ряді HMnO₄ – HTcO₄ – HReO₄. Як називають солі цих кислот? Напишіть схему відновлення калій перманганату калій сульфітом у кислотму, нейтральному та лужному середовищі. Вкажіть зміну забарвлення.

11.  Яка маса калій перманганату необхідна для окиснення 7,60 г FeSO₄ в нейтральному і в кислому розчинах?

12.  Якісні реакції на Mn²⁺. Його біологічна роль та використання у медицині та фармації.

 

Студент повинен знати:

1. Хімічні властивості d-елементів VІІB групи, та властивості їх сполук.

Студент повинен вміти:

1.      Проводити аналіз солей d-елементів VІІ В групи.

Джерела інформації

а) Основні:

1. Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія. – Вінниця: Нова книга, 2003. – 464 с.

2. Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія: Підруч. Для студ. вищ. навч. закл. –ВТФ «Перун», 2004. – 480 с. 

3.      Рейтер Л.Г. Степаненко О.М., Басов В.П. Теоретичні розділи загальної хімії: Навчальний посібник. – К.: Каравела, 2003. – 344 с.

4.      Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая шк., 2003. – 743 с.

5. Загальна та неорганічна хімія: У 2-х ч./О.М.Степаненко, Л.Г.Рейтер, В.М.Ледовских, С.В.Іванов. – К.: Пед. Преса, 2002.– Ч. І.– 520 с.

6. Каличак Я.М., Кінжибало В.В., Котур Б.Я. та ін. Хімія. Задачі, вправи, тести: Навчальний посібник. – Львів: Світ, 2001. – 176 с.

7. Державна Фармакопея України / Державне підприємство «Науковий-експертний фармакопейний центр». – 1-е вид. – Харків: РІРЕГ, 2001.– 556 с.

8. www.tdmu.edu.te.ua/education.php.

б) Додаткові:

1.      В. Гомонай, С. Мільович Біонеорганічна хімія. – Ужгород: ВАТ «Патент», 2006. – 200 с.

2.      Телегус В.С., Бодак О.І., Заречнюк О.С., Кінжибало В.В. Основи загальної хімії – За ред. В.С. Телегуса: Підручник – Львів: Світ, 2000 – 424 с.

3.      Ершов Ю.А. Попков А.С. Берлянд А.З. Книжник А.З. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. – М.: Высш. шк., 2000. – 560 с.

 

Автор: к.х.н., асист. Демид А.Є.

 

Обговорено і затверджено на засіданні кафедри

_____     ________2013 р. протокол № ___

 

Переглянуто на засіданні кафедри

_____     ________20__ р. протокол № ___