Лабораторная работа: Контрольный синтез Mg(NO3)2 – MgO – MgCl2
Лабораторная работа: Контрольный синтез Mg(NO3)2 – MgO – MgCl2
Вятский
государственный гуманитарный университет
Кафедра химии
Контрольный
синтез
Mg(NO3)2 – MgO – MgCl2
Киров 2007
Цель работы: Изучить
цепочку синтеза Mg(NO3)2 - MgO - MgCl2, и
осуществить ее на практике. Рассмотреть физико-химические характеристики
веществ, участвующих в химических реакциях при синтезе MgCl2 из Mg(NO3)2 , их химические
свойства, и методы качественного и количественного анализа соединений магния.
1).
Химический синтез оксида магния (MgO) из нитрата магния Mg(NO3)2
Mg(NO3)2 → MgO
Физико – химическая
характеристика Mg(NO3)2 :
1.
Встречается в
природе в небольших количествах в виде нитромагнезита (гидрат), или магнезиевой
селитры.
2.
Нитрат магния
при обычных условиях кристаллогидрат состава Mg(NO3)2·nH2O, где n- 2,
6, 9, n зависит от способа выделения нитрата
магния и температурного режима.
3.
Соединение Mg(NO3)2 · 2H2O
представляет собой бесцветные кристаллы с плотностью 2,025 г/см3,
плавятся при 129,5 °С, растворимы в воде, спирте и концентрированной азотной
кислоте.
4.
Mg(NO3)2 · 6H2O –
бесцветные призматические кристаллы моноклинной формы с плотностью 1,464
г/см3; они плавятся при температуре 95°С, кипят при 143°С, также
растворимы в воде, спирте и концентрированной азотной кислоте.
5.
Mg(NO3)2 · 9H2O
бесцветные кристаллы с плотностью 1,356 г/см3 плавятся при
74°С, плотность 1,302 г/см3
6.
Растворимость
безводной соли в воде (на 100 г) при 20°С 73,3 г (42,3 %), при повышении температуры растворимость повышается и при 80°С она составляет 110,1 г (52,4 %).
7.
Выделен
также неустойчивый кристаллогидрат состава Mg(NO3)2 · 4H2O плавящийся при температуре 52 °С.
8.
Легко теряет
кристаллизационную воду по следующей схеме:
При температуре выше 380°
разлагается.
9.
При неполном
разложении кристаллогидратов получаются продукты различного состава 2Mg(NO3)2· MgO, Mg(NO3)2· Mg(OН)2, Mg(NO3)2·3Mg(OН)2·8H2O, Mg(NO3)2·2Mg(OН)2·4H2O и т. д.
10.
Растворяется в
безводном жидком аммиаке и абсолютизированном спирте, образуя аддукты
различного состава:
Mg(NO3)2
+ nNH3 = Mg(NO3)2 · nNH3
(n=1, 2, 4, 6)
Mg(NO3)2
+ 6CH3OH = Mg(NO3)2 · 6CH3OH
Mg(NO3)2
+ 6C2H5OH = Mg(NO3)2 · 6C2H5OH.
11.
Водный раствор Mg(NO3)2 имеет кислую среду раствора вследствие
гидролиза по катиону: Mg(NO3)2 + H2O ↔MgOHNO3 + 2HNO3
Mg2+ + H2O ↔ MgOH+ + H+ (гидролиз по первой ступени)
MgOHNO3 + H2O
↔ Mg(OH)2↓+ HNO3
MgOH+ + H2O ↔ Mg(OH)2↓+ H+ (гидролиз по второй ступени)
12.
При взаимодействии
с растворами щелочей выпадает белый осадок гидроксида магния Mg(OH)2.
Mg(NO3)2
+2NaOH = Mg(OH)2↓+ 2Na NO3.
13.
Не растворяется в
растворах плавиковой, фосфорной, угольной, кремниевой кислот, химически
взаимодействует с ними с образованием нерастворимых в воде солей:
Mg(NO3)2 +
2HF = MgF2↓+ 2HNO3;
3Mg(NO3)2 +
2H3PO4 = Mg3(PO4)2↓+
6HNO3;
Mg(NO3)2 +
CO2 + H2O = MgCO3↓+2HNO3;
Mg(NO3)2 +
H2SiO3 = MgSiO3↓+2HNO3
Сильно (все выпавшие осадки белого
цвета). разбавленная
Физико – химическая характеристика MgO
1.
Белая или жженая
магнезия - MgO белый рыхлый
порошок (кристаллы октаэдрической формы) плавится при температуре 2800°С,
кипит при t = 3600°С;
2.
В электрической
печи сублимируется при температуре 1600 - 1800°С, а затем вновь осаждается в
виде кристаллов уже кубической формы с кристаллической решеткой подобной NaCl с межионным расстоянием 2,11А,
плотностью 3,58 г/см3 и твердостью 4 по шкале Мооса. ;
3.
Плотность 3,67 г/см3,
твердость по шкале Мооса равна 6.
4.
MgO плохо проводит тепло и
электричество, трудно растворим в воде, но легко в метиловом спирте,
разбавленных кислотах, расплавленном криолите Na3[AlF6];
5.
MgO очень медленно взаимодействует с
водой при нагревании:
MgO + H2O  Mg(OH)2↓ ,
(Белый порошок)
6.
Хорошо
растворяется в кислотах и метиловом спирте:
MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O,
MgO + 2CH3OH = (CH3O)2Mg
+ H2O.
Метилат магния
7.
На воздухе при
действии углекислого газа и влаги легко переходит в основной карбонат магния:
2MgO + CO2 + H2O
= (MgOH)2CO3.
8.
При высоких
температурах восстанавливается калием, кальцием, кремнием, карбидом калия и др:
MgO + 2K = K2O + Mg,
MgO + Сa = CaO + Mg,
2MgO + K4C = 2K2O
+ Mg +C.
Физико – химическая характеристика MgCl2
1.
Безводная соль MgCl2 кристаллизуется в виде бесцветных
очень гигроскопичных гексагональных кристаллов со слоистой структурой и горьким
вкусом;
2.
Плотность
кристаллов безводного MgCl2 2,32
г/см3, плавится при температуре 715°С, кипит при
1412°С;
3.
MgCl2 хорошо растворима в воде (54,5 г на 100 г воды) и ацетоне;
4.
При
выделения из раствора в зависимости от температуры кристаллизуется стабильный
при обычных условиях гексагидрат MgCl2·6H2O или при быстром выпаривании — продукт,
содержащий меньшее количество молекул воды (1, 2, 4); известны также
кристаллогидраты хлорида магния с 8 и 12 молекулами воды;
5.
MgCl2·6H2O существует в интервале температур от —3,4 до 116,7°. Он образует
расплывающиеся на воздухе моноклинные кристаллы с плотностью 1,56 г/см3;
6.
Воду
из хлорида магния нельзя полностью удалить без разложения соли, так как при
нагревании отщепляется хлористый водород и образуется основной хлорид (оксохлорид)
переменного состава
2MgCl2 + Н2О = Mg2OCI2 + 2HC1.
7.
Водный
раствор MgCl2 имеет слабокислую реакцию:
MgСl2 + H2O ↔MgOHCl +
2HCl
Mg2+ + H2O ↔ MgOH+ + H+ (гидролиз по первой ступени)
MgOHCl + H2O ↔ Mg(OH)2↓+ HCl
MgOH+ + H2O ↔ Mg(OH)2↓+ H+ (гидролиз по второй ступени)
8.
Если в концентрированный раствор MgCl2 внести сильно прокаленный
оксид магния, то получившееся тесто через несколько часов застывает в твердую
массу, образуя так называемый магнезиальный цемент (цемент Сореля),
причем происходит соединение окисла с хлоридом с образованием
основных хлоридов MgCl2·5Mg(OH)2·8H2O, MgCl2·3Mg(OH)2·8H2O, MgCl2·2Mg(OH)2·4H2O и т.д.
9.
При действии
паров воды на нагретый безводный хлорид магния может образоваться основной
хлорид магния или оксид магния:
MgCl2 +
H2O  Mg(OH)Cl + 2HCl,
MgCl2 + H2O  MgO + 2HCl.
10.
Растворяется в
спиртах с образованием аддуктов:
MgCl2 + 6C2H5OH = MgCl2·6C2H5OH,
11.
При нагревании
кристаллогидраты теряют воду по следующей схеме:
MgCl2·12 H2O  MgCl2·8H2O MgCl2·6H2O MgCl2·4H2O MgCl2·2H2O MgCl2·H2O MgO + 2HCl.
Физико – химическая характеристика HCl
1.
Хлористый
водород — бесцветный газ с резким запахом и вкусом.
2.
Плотность
газа относительно кислорода равна 1,1471, что соответствует молекулярному весу
36,71, в то время как рассчитанный по формуле НС1 молекулярный вес оказывается
равным 36,47. Следовательно, хлористый водород при обычной температуре состоит
из простых молекул HС1. Его можно достаточно легко перевести в жидкое состояние. Даже
вблизи температуры сжижения плотность газа все еще близка к нормальной.
3.
Хлористый
водород жадно поглощается водой в больших количествах и с сильным выделением
тепла. При атмосферном давлении 1 об. воды при комнатной температуре может
растворить около 450 об. хлористого водорода.
4.
При
сильном охлаждении в зависимости от состава раствора из растворов кристаллизуются
различные гидраты: НС1·ЗН2О (т. пл. —24,9°), НС1·2Н2О
(т. пл. —17,6°) и НС1·Н2О (т. пл. —15,3°). Правда, из раствора,
насыщенного при 0° хлористым водородом под давлением 1 атм, может выделиться
только тригидрат (с содержанием 40,3% НС1). Остальные гидраты выделяются из
растворов, насыщенных хлористым водородом под давлением выше атмосферного.
Раствор, насыщенный хлористым водородом при атмосферном давлении, при 0°
содержит 45,4 вес.% НС1, а при 15° — 42,7 вес.%. Если такой раствор нагреть,
то сначала выделяется хлористый водород, а затем при температуре около 110°
перегоняется смесь постоянного состава с содержанием хлористого водорода
20,24%. Смесь того же состава можно получить, если исходить из более разбавленных
растворов. Однако состав смеси, кипящей при постоянной температуре, зависит от
давления, при котором производится перегонка.
Страницы: 1, 2, 3 |
