Лантаноиды
А. Химиками открыты интересные реакции, которые можно назвать колебательными. Растворите два кремня для зажигалок в 10 мл разбавленной (1:2) серной кислоты (при разбавлении вливать кислоту в воду). При этом в кислоте растворится пирофорный сплав, состоящий из 66% церия, 8% лантана, 25 % железа и по 0,5 % меди и магния. В другом стакане смешайте 7 мл воды, раствор лимонной кислоты (1,59 г кислоты в 10 мл воды) и раствор бромата калия (0,6 г КВrО3 в 8 мл воды). Нагрейте оба раствора до 45 °С и первый влейте во второй, лучше при перемешивании на магнитной мешалке. Сразу же появится коричневая окраска, которая через несколько секунд меняется на светло-желтую, а затем опять станет коричневой. При температуре 45 °С такое изменение цвета можно наблюдать 2-3 мин, в холодном растворе чередование не будет четким. Через некоторое время раствор мутнеет (образуется дибромацетондикарбоновая кислота), выделяются пузырьки углекислого газа.
В ходе этой колебательной реакции происходят изменения концентраций окисленной и восстановленной форм катализатора, которым являются ионы церия. Реакция осуществляется через несколько промежуточных стадий, сочетание которых приводит к тому, что скорость реакций то возрастает, то уменьшается. При этом бесцветные ионы Се3+ переходят в окрашенные Се4+.
Б. Используя кремни от зажигалок, можно познакомиться и с другими химическими свойствами лантаноидов. Растворите несколько кремней в 40 мл 6 %-ного раствора Н2SО4. При этом идет растворение металлов:
2Се + 3Н2SO4 = Се2(SO4)3 + 3Н2↑;
Fе + Н2SO4 = FеSO4 + Н2↑.
Чтобы отделить лантаноиды, отфильтруйте раствор и разделите фильтрат на две части. К одной из них прибавьте раствор 0,8 г сульфата калия К2SO4 в 8 мл воды, охладите и отфильтруйте белый осадок двойной соли:
Ln2(SO4)3 + К2SO4 + 2Н2O = 2[КLn(SO4)2∙Н2O]
(Ln — общее обозначение лантаноидов).
Чтобы выделить лантаноиды из другой части раствора, нагрейте его до кипения, выпадает осадок Ln2(SO4)3×8Н2O, так как при повышении температуры растворимость сульфатов редкоземельных элементов уменьшается.
Можно поставить опыт по разделению лантана и церия. Растворите 3 г порошка КLn(SO4)2∙Н2O в 50 мл 1 %-ного раствора едкого кали КОН и 17 мл 3 %-ного раствора пероксида водорода Н2O2 и нагрейте смесь до прекращения выделения газа. При этом Се3+ окисляется до Се4+:
Се2(SO4)3 + 6КОН = 2Се(ОН)3 + 3К2SO4;
2Се(ОН)3 + Н2O2 = 2СеO2 + 4Н2O.
Осадок отфильтруйте, обработайте при нагревании 15 мл 5%-ного раствора уксусной кислоты, при этом в раствор переходит ацетат лантана, а СеO2 желтого цвета не растворится.
Ваш отзыв
Вы должны войти, чтобы оставлять комментарии.