Лабораторная работа Основные классы неорганических соединений
![]()
|
Выполнение работыОпыт 1. Получение азота В пробирку налить поровну насыщенные растворы нитрита натрия NaNO2 и хлорида аммония NH4Cl (общий объем не более 1/3 пробирки) и слегка подогреть до начала реакции. Ввести в выделившийся газ горящую лучинку. Что происходит с пламенем? Требование к результатам опыта Составить уравнение реакции получения азота. Опыт 2. Получение аммиака Поместить в сухую пробирку 2 шпателя смеси, состоящей из равных частей хлорида аммония и оксида кальция CaO. Нагреть. Осторожно понюхать выделяющийся газ. Подержать над отверстием пробирки смоченную водой красную лакмусовую бумажку. Что наблюдается? Смочить стеклянную палочку концентрированной соляной кислотой и поднести к отверстию пробирки. Наблюдать образование белого дыма. Требование к результатам опыта 1. Составить уравнения реакций получения аммиака и взаимодействия его с соляной кислотой HCl. 2. Сделать вывод о кислотно-основных свойствах гидроксида аммония. Опыт 3. Разложение солей аммония В небольшую фарфоровую чашку положить 2–3 шпателя дихромата аммония (NH4)2Cr2O7 в виде горки и горящей спичкой нагреть ее сверху. Что наблюдается? Поместить в сухую пробирку несколько кристаллов NH4Сl. Нагреть. Через некоторое время на холодных частях пробирки образуется белый налет, на дне ничего не остается. Требование к результатам опыта Составить уравнения реакций разложения дихромата аммония и хлорида аммония. Опыт 4. Восстановительные свойства аммиака Налить в пробирку 0,5–1 мл раствора перманганата калия KMnO4 и добавить столько же концентрированного раствора аммиака NH4OH. Смесь слегка подогреть. Что происходит с окраской раствора? Требования к результатам опыта 1. Написать уравнение реакции, учитывая, что аммиак окисляется до свободного азота, а перманганат восстанавливается до MnO2. 2. Сделать вывод об окислительно-восстановительных свойствах аммиака. Опыт 5. Получение оксида азота (П) (Проводить в вытяжном шкафу!). В пробирку внести шпатель медных стружек, прилить 2–3 мл разбавленной азотной кислоты. Выделяется бесцветный газ NO, буреющий на воздухе. Требование к результатам опыта Составить уравнение реакции получения оксида азота (П) взаимодействием разбавленной азотной кислоты с медью. Опыт 6. Получение и свойства оксида азота (IV) (Проводить в вытяжном шкафу!). В пробирку внести шпатель медных стружек, налить 2–3 мл концентрированной азотной кислоты. Образующийся в этой реакции NO2 через газоотводную трубку пропускать в пробирку с водой, в которую добавить 2–3 капли метилоранжа. Что наблюдается? Почему? Затем образующийся NO2 пропускать в пробирку с раствором NаОН. К полученному раствору добавить по каплям подкисленный разбавленной серной кислотой раствор перманганата калия. Что наблюдается? Требование к результатам опыта Закончить уравнения реакций: Cu + HNO3 (конц.) = …; NO2 + H2O = …; NO2 + NaOH = …; KMnO4 + NaNO2 + H2SO4 = …. В каждой реакции указать окислитель и восстановитель. Опыт 7. Окислительные и восстановительные свойства нитритов К 1–2 мл раствора нитрита калия KNO2 прилить 0,5–1 мл раствора йодида калия KI и столько же разбавленной серной кислоты. Налить в пробирку 1–2 мл раствора дихромата калия K2Cr2O7, добавить 2–3 мл раствора нитрита калия и разбавленной серной кислоты. Требования к результатам опыта 1. Закончить уравнения реакций: KNO2 + KI + H2SO4 = …; K2Cr2O7 + KNO2 + H2SO4 = …. В каждой реакции указать окислитель и восстановитель. 2. Сделать вывод об окислительно-восстановительных свойствах нитритов. Задачи и упражнения для самостоятельного решения 26.1. Привести не менее трех примеров реакций, в которых азот играет роль окислителя, и пример реакции, в которой он является восстановителем. 26.2. Привести примеры характерных для аммиака реакций присоединения и окисления без катализатора и в присутствии катализатора. 26.3. Нитрат аммония может разлагаться двумя путями: NH4NO3 (к) = N2O (г) + 2H2O (г); NH4NO3 (к) = N2 (г) + 1/2O2 (г) + 2H2O (г). Какая из приведенных реакций наиболее вероятна при 298 К? Ответ подтвердить расчетом ![]() ![]() ![]() ![]() 26.4. Какова реакция среды в растворах KNO3, NH4NO3, NaNO2, NH4NO2? Составить молекулярные и ионные уравнения реакций гидролиза этих солей. 26.5. Закончить уравнения реакций: а) Zn + NaNO3 + NaOH ![]() в) Cu + HNO3 (разб.) …; г) AgNO3 ![]() 26.6. Написать уравнения взаимодействия разбавленной азотной кислоты с магнием, ртутью, фосфором, углем (С). 26.7. Какая масса нитрита аммония NH4NO2 требуется для получения 1 л азота при нормальных условиях? (Ответ: 2,86 г). 26.8. Почему азотистая кислота может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства? Составить уравнения реакций HNO2: а) с HI.; б) с бромной водой (Br2). 26.9. Почему диоксид азота (NO2) способен к реакциям диспропорционирования? Написать уравнения реакций взаимодействия NO2: а) с водой; б) гидроксидом калия. 26.10. Закончить уравнения реакций: а) N2O5 + KOH = …; б) N2O3 + NaOH = …; в) Cu + HNO3 (разб) = …; г) NO2 + O2 + Н2О= …. 26.11. В каком газообразном соединении азот проявляет свою низшую степень окисления? Написать уравнения реакций получения этого соединения: а) при взаимодействии хлорида аммония с гидроксидом кальция; б) разложением нитрида магния водой. 26.12. Почему азотистая кислота способна к реакциям диспропорционирования? Написать уравнение реакции разложения НNO2, учитывая, что при этом азот приобретает степень окисления +2 и + 5. 26.13. Составить уравнения реакций окисления азотной кислотой: а) серы до серной кислоты; б) фосфора до фосфорной кислоты Н3РО4; в) углерода до диоксида углерода. 26.14. Составить уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений: N2 → NO → NO2 → HNO3 → NH4NO3. 26.15. Закончить уравнения реакций получения аммиака: а) H2 + N2 = …; б) NH4OH ![]() в) AlN + H2O = …; г) NH4Cl + Ca(OH)2 = …. 26.16. Составить уравнения реакций последовательного получения: N2 → NO → NO2 → HNO3 → Cu(NO3)2 → CuO → Cu. 26.17. Закончить уравнения реакций получения в промышленности азотной кислоты: а) NH3 + O2 = …; б) NO + O2 = …; в) NO2 + H2O + O2 = …. 26.18. Закончить уравнения реакций разложения азотной кислоты и ее солей: а) HNO3 ![]() ![]() в) Pb(NO3)2 ![]() ![]() 26.19. Закончить уравнения реакций: а) Na2S + NaNO2 + H2SO4 = S + NO + …. а) KNO2 + KMnO4 + H2O = …; б) KI + HNO2 + H2SO4 = NO + …; 26.20. Какой объем 30 %-го раствора азотной кислоты (ρ = 1,18 г/мл) будет израсходован на растворение 10 г сплава, состоящего из 60 % меди и 40 % серебра, считая, что азотная кислота восстанавливается до NO? (Ответ: 53,5 мл). Лабораторная работа 27 Углерод, кремний Цель работы: изучить химические свойства соединений углерода и кремния. Задание: получить оксид углерода (IV) и исследовать его кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства; получить кремниевую кислоту и сравнить ее силу с угольной кислотой. Выполнить требования к результатам опытов, оформить отчет, решить задачу. Теоретическое введение Углерод и кремний находятся в главной подгруппе IV группы. Их атомы имеют на внешнем уровне 4 электрона (ns2np2), могут проявлять степени окисления от −4 до +4. Наиболее характерной степенью окисления является +4. Углерод и кремний при обычных условиях весьма инертны, не растворяются в воде, разбавленных кислотах, вступают в реакцию только с очень энергичными окислителями. При нагревании химическая активность их повышается. Углерод и кремний образуют оксиды СО, СО2, SiO2. Оксид углерода (II) СО – несолеобразующий оксид. При обычных условиях не взаимодействует ни с кислотами, ни со щелочами, является энергичным восстановителем. Оксид углерода (IV) СO2 – кислотный оксид, реагирует со щелочами, водой. В водном растворе оксида углерода (IV) устанавливается следующее равновесие: CO2 + H2O H2CO3 H+ + НСO3‾ 2H+ + CO32‾ Н2СO3 – слабая непрочная кислота, существует только в разбавленных растворах. Будучи двухосновной кислотой, угольная кислота образует два ряда солей – карбонаты и гидрокарбонаты. Из карбонатов в воде растворимы только карбонаты щелочных металлов и аммония, гидрокарбонаты растворимы почти все. Оксид углерода (IV) проявляет окислительные свойства при взаимодействии только с очень сильными восстановителями. Например, в его атмосфере горит магний, при этом СО2 восстанавливается до СО или до свободного углерода. В лаборатории СO2 получают в аппарате Киппа по реакции СаСО3 + 2HCl = СаСl2 + СO2 + Н2O. Оксид кремния (IV) SiO2 по своему характеру является кислотным оксидом, химически устойчив. С водой SiO2 непосредственно не соединяется. Соответствующая оксиду кремния кремниевая кислота Н2SiO3 может быть получена действием кислот на растворы ее солей. Кремниевая кислота малорастворима в воде. Осадок имеет вид бесцветного студня, причем состав его отвечает не простой формуле H2SiO3, а более общей nSiO2∙mН2О. Кремниевая кислота очень слабая, ее соли называются силикатами. Из силикатов растворимы только соли щелочных металлов Na2 SiO3 и K2SiO3, называемые растворимым стеклом. Их растворы подвергаются гидролизу и имеют щелочную реакцию: 2K2SiO3 + 2Н2О = K2Si2O5 + 2KOH. |