Лабораторная работа Основные классы неорганических соединений
 Скачать 2.63 Mb.
|
Выполнение работыОпыт 1. Взаимодействие щелочных металлов с водой (групповой) Налить в кристаллизатор воды. Пинцетом достать кусочек металлического натрия из склянки, где он хранится под слоем керосина, и высушить его фильтровальной бумагой. Ножом отрезать кусочек металла величиной со спичечную головку. Обратить внимание на потускнение металлической поверхности свежего надреза. Пинцетом перенести металл в кристаллизатор с водой. По окончании реакции к полученному раствору прибавить 1−2 капли фенолфталеина. Не наклоняться над кристаллизатором, так как под конец реакции происходит разбрызгивание металлической окалины, которая может причинить сильные ожоги. Провести аналогичный опыт с калием. Требования к результатам опыта 1. Написать уравнения реакций взаимодействия натрия и калия с водой. 2. Сделать вывод об активности натрия и калия по отношению к воде. Опыт 2. Взаимодействие пероксида натрия с водой В пробирку внести шпатель пероксида натрия Na2О2, добавить 1–2 мл воды, затем несколько капель фенолфталеина. Что наблюдается? Требование к результатам опыта Написать уравнение реакции гидролиза пероксида натрия и сделать вывод, солью какой кислоты является Na2О2. Опыт 3. Окислительные и восстановительные свойства пероксида натрия Налить в пробирку 1–2 мл раствора иодида калия KI, добавить такое же количество разбавленной серной кислоты и насыпать шпатель пероксида натрия. Что происходит? Налить в пробирку 1–2 мл раствора перманганата калия KMnO4, добавить шпатель пероксида натрия и перемешать. Отметить изменение окраски раствора. Требования к результатам опыта 1. Закончить уравнения окислительно-восстановительных реакций: Na2О2 + KI + Н2SO4 = …; Na2О2 + KMnO4 + Н2О = …, в каждой реакции указать окислитель и восстановитель. 2. Сделать вывод об окислительно-восстановительных функциях Na2О2. Опыт 3. Горение магния на воздухе (групповой) Взять пинцетом кусочек магниевой стружки и внести в пламя спиртовки. После воспламенения сжечь его над фарфоровой чашкой. К собранному в чашке оксиду магния прилить несколько капель воды, хорошо перемешать и добавить 1–2 капли фенолфталеина. Объяснить появление окраски. С какими составными частями воздуха вступает во взаимодействие магний? Требование к результатам опыта Составить уравнения реакций взаимодействия магния с кислородом, азотом и продуктов их взаимодействия с водой. Опыт 4. Взаимодействие кальция и магния с водой В три пробирки налить по 3–4 мл воды и в каждую добавить по несколько капель фенолфталеина. В одну пробирку пинцетом внести кусочек кальция, в две другие – по кусочку магния. Наблюдать за протеканием реакций. Одну из пробирок с магнием нагреть, в другую пробирку с магнием добавить раствора хлорида аммония. Требования к результатам опыта 1. Написать уравнения реакций взаимодействия: а) кальция с водой; б) магния с водой; в) магния с водой и NH4Cl. 2. Объяснить влияние нагревания и присутствия хлорида аммония на реакцию взаимодействия магния с водой. 3. Сделать вывод об активности кальция и магния по отношению к воде. Задачи и упражнения для самостоятельного решения 16.1. Написать уравнения реакций взаимодействия натрия с водородом, кислородом, азотом, серой. Какую степень окисления приобретают атомы окислителя в каждой из этих реакций? 16.2. Написать уравнения реакций взаимодействия с водой следующих соединений натрия: Na2O2, Na2S, NaH, Na3N. 16.3. Как получают металлический натрий? Составить уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе расплава NaCl. 16.4. Составить уравнения реакций получения гидрида, нитрида и карбида кальция и взаимодействия этих соединений с водой. 16.5. Закончить уравнения реакций: а) Li2O + CO2 = …; б) Na2O2 + Na2SO3 + H2O = …; в) K2S + H2O ↔ …; г) NaCl + K[Sb(OH)6] = …. 16.6. Составить уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих превращений: Са → СаН2 → Са(ОН)2 → СаСО3 → Са(НСО3)2. 16.7. Гидроксид какого из s-металлов проявляет амфотерные свойства? Составить молекулярные и ионные уравнения реакций взаимодействия этого гидроксида: а) с кислотой; б) со щелочью. 16.8. Составить уравнения реакций взаимодействия: а) бериллия с раствором щелочи; б) кальция с соляной кислотой; в) магния с концентрированной серной кислотой. 16.9. При сплавлении оксид бериллия взаимодействует с диоксидом кремния и с оксидом натрия. Написать уравнения соответствующих реакций. О каких свойствах ВеО свидетельствуют эти реакции? 16.10. Какая масса КОН образовалась у катода при электролизе раствора К2SO4, если на аноде выделилось 11,2 л О2 (условия нормальные)? (Ответ: 112 г). 16.11. Вычислить молярную концентрацию водного раствора КОН, полученного при растворении 1,5 г щелочи в 48,5 воды. Плотность раствора 1,027 г/мл. (Ответ: 0,52 моль/л). 16.12. Вычислить энтальпию образования MgO, исходя из уравнения реакции MgO + C = Mg + CO, ΔH°= 491,3 кДж. (ΔfH°CO = –110,5 кДж/моль). (Ответ: –601,8 кДж). 16.13. Вычислить количество теплоты, которое выделится при взаимодействии 8 г гидрида натрия с водой. Стандартные энтальпии образования NaH, NaOH, H2O (ж) принять соответственно равными –56,4; –425,6 и –285,8 кДж/моль. (Ответ: 27,8 кДж). 16.14. Каким объемом 35 %-го раствора КОН (ρ = 1,34 г/мл) можно заменить 10 л 4 н. раствора КОН? (Ответ: 4,78 л). 16.15. Закончить уравнения реакций: а) Na2O2 + KNО2 + H2SO4 = …; б) L3N + H2O = …; в) K + O2 = …; г) CaCO3  ….16.16. Написать уравнения реакций взаимодействия лития с водородом, кислородом, азотом, серой. Какую степень окисления приобретают атомы окислителя в каждой из этих реакций? 16.17. При электролизе водного раствора NaOH на аноде выделилось 2,8 л О2 (нормальные условия). Какой объем Н2 выделится на катоде? (Ответ: 5,6 л). 16.18. Вычислить ΔG° реакции горения магния в диоксиде углерода. Энергии Гиббса образования MgO, СО2, СО принять соответственно равными –569,6; –394,4; –137,1 кДж/моль. Возможно ли самопроизвольное протекание этой реакции? (Ответ: –312,6 кДж). 16.19. Можно ли получить кальций восстановлением его оксида алюминием? Ответ обосновать расчетом энергии Гиббса реакции. Энергии Гиббса образования СаO и Al2O3 принять соответственно равными –604,2 и –1582 кДж/моль. 16.20. Закончить уравнения реакций: а) Be + KOH + H2O = …; б) Li2C2 + H2O = …; в) Mg + H2O = …; г) Na2SO3 + H2O ↔ …. Лабораторная работа 17 Жесткость водыЦель работы: изучить виды жесткости воды и методы ее устранения. Задание: проделать опыты и определить общую, карбонатную и некарбонатную жесткость воды. Выполнить требования к результатам опытов, оформить отчет, решить задачу. Теоретическое введение Жесткость воды обусловливается присутствием в ней солей кальция и магния. Различают временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) жесткость. Временную жесткость придают воде гидрокарбонаты кальцияи магнияCa(HCO3)2, Mg(HCO3)2, постоянную − сульфаты и хлориды этих металлов CaSO4, MgSO4 и CaCl2, MgCl2 Сумма временной и постоянной жесткости составляет общую жесткость воды. Жесткость воды выражается числом миллимолей эквивалентов ионов Са2+ и Мg2+, содержащихся в 1 л воды (ммоль/л). Один миллимоль эквивалентов жесткости отвечает содержанию 20,04 мг/л ионов кальция Са2+ или 12,16 мг/л ионов магния Мg2+. Для определения общей жесткости воды используется метод комплексонометрии. В основе этого метода лежит титрование воды раствором трилона Б в присутствии аммиачного буферного раствора и индикатора хромогена черного ЕТ-00 до перехода винно-красной окраски в синюю. В присутствии ионов Са2+ и Мg2+ индикатор окрашивается в красный цвет, при отсутствии − в синий. При титровании жесткой воды раствором трилона Б происходит связывание ионов Са2+ и Мg2+, поэтому в конце титрования индикатор изменяет окраску и раствор становится синим. Определение карбонатной жесткости воды сводится к определению концентрации гидрокарбонат-ионов НСО3‾ и, тем самым, эквивалентной этим ионам концентрации ионов жесткости Са2+ и Мg2+. Анализ проводят методом нейтрализации. В основе этого метода лежит титрование воды в присутствии метилоранжа раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски индикатора в оранжевую. Анион НСО3‾ в воде гидролизуется: НСО3‾ + Н2О ↔ Н2СО3 + ОН‾, поэтому вода имеет щелочную реакцию среды и метилоранж в ней окрашен в желтый цвет. При титровании раствором HCl такой воды протекает реакция нейтрализации: ОН‾ + Н+ ↔ Н2О. Ионы Н+ нейтрализуют количество ионов ОН‾, эквивалентное концентрации ионов НСО3‾. Анализ воды на жесткость предполагает обычно: 1) определение общей жесткости Жо; 2) определение карбонатной жесткости Жк; 3) вычисление некарбонатной жесткости Жнк = Жо – Жк. |