ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.5.7. Лабораторная работа 1. "Основные классы неорганических соединений"
 Скачать 42.18 Kb.
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. "ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ" Цель работы − изучить классы неорганических соединений, научиться составлять уравнения реакций. Задание: провести опыты по получению кислотного оксида, основания, кислоты, основной соли, определить их химические свойства. Выполнить требования к результатам опытов, оформить и защитить отчет. Опыт 1. Получение и свойства кислотных оксидов (групповой) Выполнение опыта (Проводить в вытяжном шкафу!) Поместите в металлическую ложечку кусочек серы величиной с горошину и нагрейте на пламени спиртовки. Когда сера загорится, поднесите к ней влажную индикаторную бумажку. В какой цвет она окрашивается? Индикаторная бумага покраснела. Запись результатов опыта 1.Напишите уравнения реакций взаимодействия серы с кислородом, оксида серы (IV) с водой. Поясните, какое вещество изменило окраску индикатора. S + O2 = SO2 SO2 + H2O = H2SO3 (сернистая кислота) Окраску индикатора изменила сернистая кислота. 2.Сделайте вывод, какие свойства (основные или кислотные) проявляет оксид серы (IV). На основании проведенного опыта можно сделать вывод, что оксид серы (IV) проявляет кислотные свойства. Опыт 2. Получение и свойства оснований и амфотерных гидроксидов Выполнение опыта Налейте в первую пробирку 1–2 мл раствора сульфата никеля NiSO4, во вторую – 1–2 мл сульфата цинка ZnSO4. В каждую из пробирок прибавьте столько же раствора щелочи NaOH. Наблюдайте образование студенистых осадков. Отметьте их цвет. При взаимодействии сульфата никеля с гидроксидом натрия образовался студенистый осадок зеленого цвета (Ni(OH)2). При взаимодействии сульфата цинка с гидроксидом натрия образовался осадок белого цвета (Zn(OH)2). Содержимое каждой пробирки поделить на две части. В первые пробирки с гидроксидами никеля (II) и цинка введите раствор серной кислоты (до растворения осадков), во вторые пробирки – 20%-й раствор гидроксида натрия. Отметьте возможность протекания реакции взаимодействия гидроксидов с кислотами и щелочами. При взаимодействии гидроксидов никеля и цинка с кислотой осадки растворились, следовательно реакция протекает. При взаимодействии гидроксидов никеля и цинка сo щелочью осадки также растворились, следовательно реакция протекает. Запись результатов опыта 1.Составьте уравнения реакций получения гидроксидов никеля (II) и цинка. NiSO4 + 2NaOH = Ni(OH)2↓ + Na2SO4 ZnSO4 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + Na2SO4 2.Составьте уравнения реакций взаимодействия гидроксидов никеля (II) и цинка с растворами серной кислоты и щелочи. Ni(OH)2 + H2SO4 = NiSO4 + 2H2O Zn(OH)2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O Ni(OH)2 + 2NaOH = Na2[Ni(OH)4] Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O 3.На основании проделанного опыта сделайте вывод о том, какие свойства (кислотные, основные или амфотерные) проявляют Ni(OH)2 и Zn(OH)2. На основании проведенного опыта можно сделать вывод, что Ni(OH)2 и Zn(OH)2 проявляет амфотерные свойства. Опыт 3. Получение основных солей Выполнение опыта В три пробирки налейте 1–2 мл раствора сульфата меди (II). В пробирку №1 добавьте 1–2 мл раствора щелочи до образования ярко-синего осадка гидроксида меди (II). Во пробирку №2 и №3 внесите по 2–3 капли разбавленного раствора щелочи до образования голубого осадка основной соли меди (II). В пробирку №2 добавьте прилейте по каплям раствор соляной кислоты. Наблюдайте растворение осадка основной соли. В пробирку №3 налейте 1–2 мл щелочи. Отметьте изменение цвета осадка. Сравните с осадком в пробирке №3. Осадок из голубого перешел в ярко-синий. Запись результатов опыта 1.Составьте уравнение реакции получения гидроксида меди (II). CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 2.Составьте уравнение реакции получения основной соли меди (II). 2CuSO4 + 2NaOH = (CuOH)2SO4 + Na2SO4 3.Напишите уравнение реакции растворения основной соли в избытке кислоты. (CuOH)2SO4 + 2HCl = CuCl2 + CuSO4 + 2H2O 4.Напишите уравнение реакции взаимодействия основной соли с избытком щелочи. (CuOH)2SO4 + 2NaOH = 2Cu(OH)2↓ + Na2SO4 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5. «ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ» Цель работы: исследование различных типов гидролиза солей. Задание: проделать опыты и определить кислотность растворов нескольких солей. Выполнить требования к результатам опытов, оформить и защитить отчет. Опыт 1. Реакция среды в растворах различных солей Выполнение опыта На полоски универсальной индикаторной бумаги нанесите по капле раствора хлорида натрия NaCl, сульфата меди CuSO4, нитрата свинца Pb(NO3)2, карбоната натрия Na2CO3. По изменению окраски индикаторной бумаги сделайте вывод о реакции среды в растворе каждой соли. Полоска универсальной индикаторной бумаги при нанесении раствора NaCl окраску не изменила, следовательно, реакция среды нейтральная. Полоска универсальной индикаторной бумаги при нанесении раствора CuSO4 и Pb(NO3)2 покраснела, следовательно, реакция среды кислая. Полоска универсальной индикаторной бумаги при нанесении раствора Na2CO3 посинела, следовательно, реакция среды щелочная. Запись результатов опыта 1.Составьте сокращенные ионные и молекулярные уравнения реакций гидролиза солей, укажите рН среды. 2.В случае ступенчатого гидролиза напишите уравнения реакций только для первой ступени. 1) NaCl - соль сильного основания и сильной кислоты, поэтому гидролиз не протекает. 2) CuSO4 - соль слабого основания и сильной кислоты, поэтому гидролиз протекает по катиону. Молекулярное уравнение: 2CuSO4 + 2H2O ⇄ (CuOH)2SO4 + H2SO4 Полное ионное уравнение: 2Cu2+ + 2SO42- + 2H2O ⇄ 2CuOH+ + SO42- + 2H+ + SO42- Краткое ионное уравнение: Cu2+ + H2O ⇄ CuOH+ + H+ Т.к. в результате гидролиза образовались ионы водорода (H+), то раствор будет имееть кислую среду (pH < 7). 3) Pb(NO3)2 - соль слабого основания и сильной кислоты, поэтому гидролиз протекает по катиону. Молекулярное уравнение: Pb(NO3)2 + HOH ⇄ PbOHNO3 + HNO3 Полное ионное уравнение: Pb2+ + 2NO3- + HOH ⇄ PbOH+ + NO3- + H+ + NO3- Краткое ионное уравнение: Pb2+ + HOH ⇄ PbOH+ + H+ Т.к. в результате гидролиза образовались ионы водорода (H+), то раствор будет имееть кислую среду (pH < 7). 4) Na2CO3 - соль сильного основания и слабой кислоты, поэтому гидролиз протекает по аниону. Молекулярное уравнение: Na2CO3 + HOH ⇄ NaHCO3 + NaOH Полное ионное уравнение: 2Na+ + CO32- + HOH ⇄ Na+ + HCO3- + Na+ + OH- Краткое ионное уравнение: CO32- + HOH ⇄ HCO3- + OH- Т.к. в результате гидролиза образовались гидроксид-ионы (OH-), то раствор имеет щелочную среду (pH > 7). 3.Сделайте вывод, какие типы солей подвергаются гидролизу. Гидролизу подвергаются растворимые соли, которые образованы: 1. Сильным основанием и слабой кислотой; 2. Слабым основанием и слабой кислотой; 3. Слабым основанием и сильной кислотой. Опыт 2. Смещение химического равновесия обратимого типа гидролиза при нагревании Выполнение опыта В пробирку налейте 2–3мл раствора ацетата натрия. Внесите несколько капель фенолфталеина. Раствор осторожно нагревайте на пламени спиртовки. После этого охладите раствор в стакане с холодной водой. Обратите внимание на изменения интенсивности окраски при нагреве и охлаждении раствора. При нагревании раствор приобретает малиновую окраску (т.к. среда щелочная). При охлаждении, равновесие смещается в сторону образования ацетата натрия, гидроксид-ионы исчезают, и окраска пропадает. Запись результатов опыта 1.Составьте сокращенное ионное и молекулярное уравнение обратимого гидролиза ацетата натрия, укажите рН среды. CH3COONa – соль сильного основания и слабой кислоты, поэтому гидролиз протекает по аниону. Молекулярное уравнение: CH3COONa + HOH ⇄ CH3COOH + NaOH Полное ионное уравнение: CH3COO- + Na+ + HOH ⇄ CH3COOH + Na+ + OH- Краткое ионное уравнение: CH3COO- + HOH ⇄ CH3COOH + OH- Т.к. в результате гидролиза образовались гидроксид-ионы (OH-), то раствор имеет щелочную среду (pH > 7). 2.Сделайте вывод о характере реакций гидролиза: протекают ли они с поглощением тепла (эндотермические) или с выделением тепла (экзотермические). Гидролиз ацетата натрия протекает с поглощением тепла, т.е. реакция является эндотермической. Опыт 3. Совместный гидролиз Выполнение опыта В первую пробирку налейте 2–3 мл раствора силиката натрия Na2SiO3 и внесите несколько капель фенолфталеина, во вторую пробирку – 2–3 мл раствора хлорида аммония и несколько капель метилоранжа. Отметьте изменения окраски растворов. В пробирке с фенолфталеином окраска раствора Na2SiO3 малиновая, а в пробирке с метилоранжем окраска раствора NH4Cl – розовая. Слейте оба раствора и перемешайте. Обратите внимание на получаемый осадок. К отверстию пробирки поднесите смоченную водой индикаторную бумагу. Отметьте изменения окраски полоски. Индикаторная бумага, смоченная водой, окраску не меняет, значит, среда нейтральная. (Т.к. образуемый при гидролизе обеих солей избыток ионов Н+ и ОН- провзаимодействует между собой с образованием молекул Н2О (Н+ + ОН- = Н2О)). Запись результатов опыта 1.Составьте сокращенные ионные и молекулярные уравнения обратимых реакций гидролиза силиката натрия и хлорида аммония, указать рН среды. 1) Na2SiO3 – соль сильного основания и слабой кислоты, поэтому гидролиз протекает по аниону. Первая ступень гидролиза: Молекулярное уравнение: Na2SiO3 + HOH ⇄ NaHSiO3 + NaOH Полное ионное уравнение: 2Na+ + SiO32- + HOH ⇄ Na+ + HSiO3- + Na+ + OH- Краткое ионное уравнение: SiO32- + HOH ⇄ HSiO3- + OH- Вторая ступень гидролиза: Молекулярное уравнение: NaHSiO3 + H2O ⇄ H2SiO3 + NaOH Полное ионное уравнение: Na+ + HSiO3- + H2O ⇄ H2SiO3↓ + Na+ + OH- Краткое ионное уравнение: HSiO3- + H2O ⇄ H2SiO3↓ + OH- Т.к. в результате гидролиза образовались гидроксид-ионы (OH-), то раствор имеет щелочную среду (pH > 7). 2) NH4Cl - соль слабого основания и сильной кислоты, поэтому гидролиз протекает по катиону. Молекулярное уравнение: NH4Cl + HOH ⇄ NH4OH + HCl Полное ионное уравнение: NH4+ + Cl- + HOH ⇄ NH4OH + H+ + Cl- Краткое ионное уравнение: NH4+ + HOH ⇄ NH4OH + H+ Т.к. в результате гидролиза образовались ионы водорода (H+), то раствор будет имееть кислую среду (pH < 7). 2.Напишите ионное и молекулярное уравнение совместного необратимого гидролиза силиката натрия и хлорида аммония. Молекулярное уравнение: 2NH4Cl + Na2SiO3 + 2Н2О= 2NH4OH + H2SiO3↓ + 2NaCl Полное ионное уравнение: 2NH4+ + 2Cl- + 2Na+ + SiO32- + 2Н2О = 2NH4+ + 2ОН- + H2SiO3↓ + 2Na+ + 2Cl- Краткое ионное уравнение: SiO32- + 2Н2О = 2ОН- + H2SiO3↓ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7. «ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С АГРЕССИВНЫМИ СРЕДАМИ» Цель работы: изучить химические свойства металлов научиться составлять уравнения реакций взаимодействия металлов с водой, кислотами, щелочами. Задание: провести реакции взаимодействия металлов с водой, щелочами, разбавленными и концентрированными растворами серной и азотной кислот. Выполнить требования к результатам опытов, оформить и защитить отчет. Опыт 1. Взаимодействие металлов с водой Выполнение опыта В кристаллизатор с водой добавьте несколько капель фенолфталеина. Пинцетом достаньте кусочек натрия (или кальция) из склянки, где он хранится под слоем керосина, и высушите его фильтровальной бумагой. Ножом отрежьте небольшую часть (размером со спичечную головку) и пинцетом перенесите в кристаллизатор с водой. Что наблюдается? Металл бурно взаимодействует с водой. Выделяется газообразный водород. Фенолфталеин становится малиновым: в растворе образовалась щелочь - едкий натр. Запись результатов опыта 1.Составьте уравнение реакции взаимодействия натрия с водой, используя метод электронно-ионного баланса. 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ Na0 -1e → Na+1 |2 восстановитель, процесс окисления 2H+1 +2e → H20↑ |1 окислитель, процесс восстановления 2.Сделайте вывод, какие металлы взаимодействуют с водой. Щелочные и щелочноземельные металлы реагируют с водой при любых условиях (даже при обычной температуре и на холоде), при этом реакция сопровождается выделением водорода и образованием гидроксида металла. Опыт 2. Действие разбавленной и концентрированной серной кислоты на металлы Выполнение опыта а). В три пробирки налейте по 2–3 мл разбавленной серной кислоты и опустите в одну из них кусочек железа, во вторую – цинка, в третью – меди. Какие металлы реагируют с кислотами? Железо и цинк взаимодействуют с разбавленной серной кислотой, а медь – нет, т. к. медь в ряду активности металлов стоит после водорода, а цинк и железо до водорода. б). (Проводить в вытяжном шкафу!) В две пробирки налейте по 2–3 мл концентрированной серной кислоты. В одну из них опустите кусочек цинка, в другую – кусочек меди. Обе пробирки слегка нагрейте. Наблюдайте выделение серы и по запаху определите выделяющийся газ в первой пробирке. Какой газ выделяется во второй пробирке? В первой пробирке выделяется газ с запахом тухлых яиц (сероводород H2S). Во второй пробирке выделяется газ – SO2 оксид серы (IV). Запись результатов опыта 1.Составьте уравнения реакций взаимодействия металлов с разбавленной серной кислотой, используя метод электронно-ионного баланса. Fe + H2SO4(разб) = FeSO4 + H2↑ Fe0 -2e → Fe2+ |1 восстановитель, процесс окисления 2H+1 +2e → H20↑ |1 окислитель, процесс восстановления Zn + H2SO4(разб) = ZnSO4 + H2↑ Zn0 -2e → Zn2+ |1 восстановитель, процесс окисления 2H+1 +2e → H20↑ |1 окислитель, процесс восстановления 2.Сделайте вывод, какие металлы взаимодействуют с разбавленной серной и соляной кислотами. Соляная кислота и разбавленный раствор серной кислоты взаимодействует только с металлами активными и средней активности (расположенными в ряду активности до водорода). 3.Составьте уравнения реакций взаимодействия цинка и меди с концентрированной серной кислотой, используя метод электронно-ионного баланса. 1) 4Zn + 5H2SO4(конц) = 4ZnSO4 + H2S↑ + 4H2O Zn0 -2e → Zn2+ |4 восстановитель, процесс окисления SO42- + 8H+ +8e → S2- + 4H2O |1 окислитель, процесс восстановления 4Zn0 + SO42- + 8H+→ 4Zn2+ + S2- + 4H2O 2) 4Cu + 2H2SO4(конц) = CuSO4 + SO2 + 2H2O Cu0 -2e → Cu2+ |1 восстановитель, процесс окисления SO42- + 4H+ +2e → SO20 + 2H2O |1 окислитель, процесс восстановления Cu0 + SO42- + 4H+ → Cu2+ + SO20 + 2H2O 4.Сформулируйте правило взаимодействия металлов с концентрированной серной кислотой. В концентрированной серной кислоте окислителем является сульфат ион SO42-, в котором сера находится в степени окисления +6. При реакции с металлами серная кислота восстанавливается до сероводорода (H2S), серы (S) и оксида серы(IV) (SO2). Продукты восстановления серной кислоты зависит от активности металла. При взаимодействии концентрированной серной кислоты с активными металлами образуется соль, вода и преимущественно сероводород. Малоактивные металлы восстанавливают серную кислоту преимущественно до SO2. Металлы средней активности восстанавливают серную кислоту преимущественно до S. Неактивные металлы с концентрированной серной кислотой не взаимодействуют. Опыт 3. Действие разбавленной и концентрированной азотной кислоты на металлы Выполнение опыта а). (Проводить в вытяжном шкафу!) В две пробирки налейте по 2–3 мл разбавленной азотной кислоты и опустите в одну из них кусочек цинка, в другую – кусочек меди. Слегка нагрейте обе пробирки. Наблюдайте выделение газа. Наблюдаем выделение газа. б). (Проводить в вытяжном шкафу!) В две пробирки налейте по 2–3 мл концентрированной азотной кислоты и опустите в одну из них кусочек цинка, в другую – кусочек меди. Какой газ выделяется? Выделяется бурый газ NO2. Запись результатов опыта 1.Составьте уравнения реакций взаимодействия цинка и меди с разбавленной азотной кислотой, используя метод электронно-ионного баланса. 1) 4Zn + 10HNO3(разб) = 4Zn(NO3)2 + N2O + 5H2O Zn0 – 2e → Zn+2 |4 восстановитель, процесс окисления 2NO3- + 10H+ +8e → N2O0 + 5H2O |1 окислитель, процесс восстановления 4Zn0 + 2NO3- + 10H+ → 4Zn+2 + N2O0 + 5H2O 2) 3Cu + 8HNO3(разб) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Cu0 – 2e → Cu+2 |3 восстановитель, процесс окисления NO3- + 4H+ +3e → NO0 + 2H2O |2 окислитель, процесс восстановления 3 Cu0 + 2NO3- + 8H+ → 3Cu+2 + 2NO0 + 4H2O 2.Составьте уравнения реакций взаимодействия цинка и меди с концентрированной азотной кислотой, используя метод электронно-ионного баланса. 1) Zn + 4HNO3(конц) = Zn(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O Zn0 – 2e → Zn+2 |1 восстановитель, процесс окисления NO3- + 2H+ +1e → NO20 + H2O |2 окислитель, процесс восстановления Zn0 + 2NO3- + 4H+ → Zn+2 + 2NO0 + 2H2O 2) Cu + 4HNO3(конц) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O Cu0 – 2e → Cu+2 |1 восстановитель, процесс окисления NO3- + 2H+ +1e → NO20 + H2O |2 окислитель, процесс восстановления Cu0 + 2NO3- + 4H+ → Cu+2 + 2NO0 + 2H2O 3.Сформулируйте правило взаимодействия металлов с концентрированной и разбавленной HNO3. Азотная кислота активно взаимодействует с металлами. При этом никогда не выделяется водород! При взаимодействии азотной кислоты с металлами окислителем всегда выступает азот +5. Азот в степени окисления +5 может восстанавливаться до степеней окисления -3, 0, +1, +2 или +4 в зависимости от концентрации кислоты и активности металла. Концентрированная азотная кислота взаимодействует с неактивными металлами и металлами средней активности (в ряду электрохимической активности после алюминия). При этом образуется оксид азота (IV). С активными металлами (щелочными и щелочноземельными) концентрированная азотная кислота реагирует с образованием оксида азота (I). Разбавленная азотная кислота взаимодействует с неактивными металлами и металлами средней активности (в ряду электрохимической активности после алюминия). При этом образуется оксид азота (II). С активными металлами (щелочными и щелочноземельными), а также оловом и железом разбавленная азотная кислота реагирует с образованием молекулярного азота. Опыт 4. Действие щелочи на металлы Выполнение опыта В две пробирки налейте по 2–3 мл концентрированного раствора щелочи. В одну из них насыпьте небольшое количество цинковых опилок, в другую – алюминиевого порошка. Если реакция не идет, слегка нагрейте. Когда начнется интенсивное выделение газа, поднесите к отверстиям пробирок зажженную лучинку. Что наблюдается? При поднесении зажженной лучины к отверстию пробирки слышен характерный хлопок, следовательно, выделяется водород. Запись результатов опыта 1.Составьте уравнения реакций взаимодействия цинка и алюминия с раствором щелочи, используя метод электронно-ионного баланса. Zn + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2↑ Zn0 + 4ОН- – 2e → ZnО22- + 2Н2О |1 восстановитель, процесс окисления 2H+1 +2e → H20↑ |1 окислитель, процесс восстановления Zn0 + 4ОН- + 2H+1 → ZnО22- + 2Н2О + H20↑ Zn0 + 2ОН- → ZnО22- + H20↑ 2Al + 6NaOH = 2NaAlO2 + 2Na2O + 3H2↑ Al0 + 4OH- -3e → AlO2- + 2Н2О |2 восстановитель, процесс окисления 2H+1 +2e → H20↑ |3 окислитель, процесс восстановления 2Al0 +8OH- + 6H+1 → 2AlO2- + 4Н2О + 3H20↑ 2Al0 + 4OH- + 2H+1 → 2AlO2- + 3H20↑ 2.Сделайте вывод, какие металлы реагируют со щелочами. Со щелочами взаимодействуют амфотерные металлы, соединения которых обладают преимущественно кислотными свойствами. |