[실험] p구역에서 자주 발견되는 비금속화합물의 성질

 

 

 

실험목적

 

질소, 황산소산과 그 염의 주요 성질을 이해한다.

인산염의 주요 성질을 이해한다.

과산화수소, 황화수소와 황화물의 주요 성질을 파악한다.

CO3^2-, PO4^3-, Cl-, I-의 감정 방법을 파악한다.

 

 

원리

 

1. 질소, 황, 염소의 산소산 그리고 그 염의 성질

 

- 차아염소산염: 산화수 +1의 물질, 강한 산화성 보유

- 염소산염: 산화수 +5의 물질, 강한 산화성 보유

- 아황산: 산화수 +4의 물질, 열에 대한 안정성이 떨어지는 편, 잘 분해됨, 산화성과 환원성을 모두 가지고 있으나 주로 환원성으로 작용.

- 티오황산: 산화수 +2의 물질, 안정적이지 않고 잘 분해됨. 강한 환원성 보유(강한 환원제). Cl2, Br2 같은 강한 산화제와 작용해 산화되어 황산염이 됨. I2와 같은 약한 산화제와 작용해 산화되어 테트라티오네이트를 만듦. 아주 강한 배위 능력을 가지고 있고, 많은 금속 이온과 함께 배위화합물을 형성함.

- 과산화이황산: 산화수 +6의 물질, 열에 대한 안정성이 떨어져서 열을 받으면 잘 분해됨. 강한 산화성을 가지고 있음.

- 아질산: 산화수 +3의 물질, 안정적이지 않고 잘 분해됨. 산화성과 환원성을 모두 가지고 있으나 주로 산화성으로 작용. 아질산염 용액은 산성 매질(용매)에서만 산화성을 띰.

 

 

2. 과산화수소, 황화 수소, 황화물의 성질

 

- 과산화수소: 약산성, H2O와 O2로 잘 분해됨. 산화성과 환원성을 모두 가지고 있으나 주로 산화성으로 작용.

- 황화수소: 유독성을 가짐. 강한 환원성 보유

- 황화물: 염기성 금속의 황화물을 제외하고, 대다수의 황화물은 물에서 난용성이며, 특정 색깔을 가지고 있음. 산의 용해 정도에 따라 황화물은 네 가지 종류로 나뉨.

a. 묽은 염산의 황화물에서 녹는 물질

b. 묽은 염산에서는 잘 녹지 않지만 농염산의 황화물에서는 녹는 물질

c. 농염산에서는 잘 녹지 않지만 질산의 황화물에서는 녹는 물질

d. 질산에서도 녹지 않아 왕수의 황화물에서라야만 비로소 녹는 물질

 

 

식 세우기

 

[산 용액]

HCl        (1mol / L , 6mol / L , 농축액)

HNO3    (6mol / L , 농축액)

H2SO4  (2mol / L)

 

[염기 용액]

NaOH             (2mol / L , 40%)

NH3 º H2O     (6mol / L)

 

[염 용액]

AgNO3, CaCl2, CdSO4, CuSO4, KI, KMnO4, MnSO4, NaH2PO4, Na2HPO4, NaNO2, Na3PO4, Na2S, Na2S2O3, Pb(NO3)2, ZnSO4 농액(농축액)

포화 상태의 KClO3, (NH4)2MoO4 농액

 

[농축액]

3% 과산화수소 용액, 무수 에탄올, Cl2 물, 마젠타 용액, I2 물

 

[고체]

Na2SO3, K2S2O8, 유황가루

 

광범위한 pH의 테스트지, Pb(Ac)2 테스트지, 전분 -KI 테스트지

 

 

 

실험내용

 

1. 과산화수소와 과산화물

 

(a) H2O2의 산염기성과 Na2O2의 제조

10μ3% H2O2용액을 취하여 pH를 측정한 후 5μ40% NAOH용액과 10μ무수 에탄올을 넣고 병을 고르게 섞은 후 고체 Na2O2*8H2O의 색을 관찰하고 이온 반응 방정식을 작성한다.

 

(b) H2O2의 산화환원성

i. 5μ0.1mol/L Pb(NO3)2 용액과 5μ0.1mol/L Na2S 용액을 취하고 3% H2O2 용액을 하나씩 첨가하여 현상을 관찰하고 이온 반응 방정식을 작성한다.

ii. 5μ0.1mol/L AgNO3 용액을 취하여 5μ2mol/L NaOH 용액을 넣고 3% H2O2 용액을 하나씩 첨가하여 현상을 관찰하고 이온 반응 방정식을 작성한다.

iii. 5μ3% H2O2용액을 취하여 1μ0.1mol/L MnSO용액을 가한 후 1μ2mol/L NAOH용액을 가하고 1~2μ2mol/L H2SO4용액을 재빨리 가하여 현상을 관찰하고 이온 반응 방정식을 작성한다.

 

 

2. 황화수소

 

(a) H2S의 감정

시험관 속에 5μ0.1mol/L Na2S 용액과 5μ6mol/L HCl 용액을 넣고, 습윤 PB(Ac)2 테스트지로 발생하는 기체를 검출하고 이온 반응 방정식을 작성한다.

 

(b) H2S의 환원성

5μ0.1mol/L Na2S 용액과 소량의 Na2SO3 고체를 취하고 2mol/L H2SO4 용액을 첨가하여 현상을 관찰하고 이온 반응 방정식을 작성한다.

 

 

3. 난용성 화합물의 생성, 용해성

 

시험관 3개를 취하여 농도 0.1mol/L의 ZnSO4농도용액, CdSO4용액, CuSO4용액 3μ를 넣고 각각 5μ0.1mol/L NaS용액을 넣는다. 원심분리하여 맑은 액을 버리고 침전물을 1~2회 세척한다. 6mol/L HCl용액에 황화물의 용해도를 시험하고 용해되지 않으면 황화물을 다시 첨가하고 원심분리하여 침전물을 세척한다. 6mol/L HNO3용액을 넣고 가열하여 현상을 관찰하고 이온반응식을 작성한다.
참고: Na2S 용액은 새로 준비해야 한다. 그리고 시간이 지남에 따라 용액에 폴리설파이드가 존재하여 관찰된 현상이 이론과 일치하지 않게 된다.

 

4. 염소, 황, 질소의 산소함유산과 그 염의 성질

 

(a) 차아염소산염과 염소산염의 산화성

NaClO의 산화성: 물 1mL를 취하여 용액이 알칼리성이 될 때까지 2mol/L NaOH 용액을 넣고 3개의 시험관에 넣는다.첫 번째 시험관에 6mol/L HCl 용액을 첨가하여 현상을 관찰하고 전분-KI 테스트지로 Cl2를 검사한다. 두 번째 시험관에서는 0.1mol/L KI 용액과 2mol/L H2SO4 용액을 첨가하여 현상을 관찰하고 I2의 생성을 검사하고, 세 번째 시험관에서는 약간의 마젠타 용액을 첨가하여 용액의 색상 변화를 관찰합니다.위에서 언급한 각 반응의 이온 반응 방정식을 작성한다.

염소산염의 산화성: 10滳 포화 KClO3 용액을 취하고 3滳 농축 HCl 용액을 추가하고 3滳 농축 HCl 농도를 추가하고 생성된 Cl2를 테스트하고 이온 반응 방정식을 작성한다.

 

(b) 아산염 및 그 진행의 산화환원성
소량의 Na2SO3 고체를 취하고 10μ2mol/L H2SO4 용액을 추가하고 0.1mol/L KmnO4 용액을 추가하여 현상을 관찰하고 이온 반응 방정식을 작성한다.

(c) 티오황산 및 그 염의 성질
S2O3^2-의 환원성: 5μ0.1mol/L Na2S2O3 용액을 취하여 I2 물을 하나씩 첨가하고 현상을 관찰하고 이온 반응 방정식을 작성한다.
S2O3^2-의 불균등화 반응 및 S2O3^2-의 식별: 5μ0.1mol/L Na2S2O3 용액을 취하여 1mol/L HCl 용액을 하나씩 첨가하여 백색 또는 황색 침전을 생성한다. 이 반응으로 S2O3^2-의 존재를 식별하고 이온 반응 방정식을 작성한다.
5μ0.1mol/L AgNO3를 취하여 녹이고 3μ0.1mol/L Na2S2O3 용액을 넣고 방치 후 현상을 관찰하고 이온 반응 방정식을 작성한다.
S2O3^2-의 배위성: 5μ0.1mol/L AgNO3 용액을 취하고 0.1mol/L Na2S2O3 용액을 과량 첨가하여 현상을 관찰하고 이온 반응 방정식을 작성한다.

(d) 과산화이황산의 산화성
1μ0.1mol/L MnSO4를 녹인 다음 10μ2mol/L H2SO4 용액, 1μ0.1mol/L AgNO3 용액(촉매로 사용) 및 소량의 K2S2O8 고체를 추가하고 약간 가열하고 현상을 관찰합니다.이 반응은 Mn2+의 식별 반응으로 사용될 수 있으며 이온 반응 방정식을 작성할 수 있습니다.

(e) 질산의 산화성
소량의 유황분말을 취하여 진한 HNO3용액 1mL를 넣고 일정시간 가열한 후 류드의 산화생성물이 SO4^2-인지 여부를 감압합니다.

(f) 아질산 및 그 진행의 산화환원성
2μ0.1mol/L NaNO2와 1μ0.1mol/L KI 용액을 녹인 다음 1μ2mol/L H2SO4 용액을 넣고 현상을 관찰하고 이온 반응 방정식을 작성한다.
2μ0.1mol/L NaNO2 용액과 1μ0.1mol/L KmnO4 용액을 취하여 1μ0.1mol/L KmnO4 용액을 넣고 1μ2mol/L H2SO4 용액을 넣어 현상을 관찰하고 이온 반응 방정식을 작성한다.

5. 인산염의 성질

(a) 수용액의 산염기성
전기 플레이트의 3개의 원형 구멍에 각각 1개의 작은 pH 시험지를 넣은 다음 2μ0.1mol/L Na3PO4, Na2HPO4 및 NaH2PO4 용액을 추가하여 pH를 측정한다.

(b) 은 인산염의 수용성
3개의 시험관을 취하여 각각 10μ0.1mol/L Na3PO4, Na2HPO4 및 NaH2PO4 용액을 첨가한 다음 10μ0.1mol/L AgNO3 용액을 첨가하여 현상을 관찰하고 각 시험관의 용액의 pH를 측정한다.이온 반응 방정식을 작성한다.

(c) 칼슘 인산염의 수용성
3개의 시험관에 각각 5μ0.1mol/L Na3PO4, Na2HPO4 및 NaH2PO4 용액을 넣고 각각 5μ0.1mol/L CaCl2 용액을 넣어 현상을 관찰하고 침전물이 없는 시험관 용액을 관찰합니다.이온 반응 방정식을 작성한다.

(d) PO4^3-의 식별 반응
시험관에 2μ0.1mol/L Na3PO4용액, 5μ 농축 HNO3 용액, 10μ포화(NH4)2MoO4용액을 넣고 약간 가열(40~50'C)하여 현상을 관찰하고 이온 반응 방정식을 작성한다.