На тему: «Химические свойства неметаллов ivа – подгруппы (углерода, кремния) и их соединений»

Выполнил

студент группы__________ ______________ Фамилия И.О.

(Подпись, дата)

Принял

доцент кафедры ОАХ ______________

(Подпись, дата)

Цель работы:

- Изучить свойства неметаллов IVА – подгруппы;

- Изучить свойства характеристичных соединений неметаллов IVА – подгруппы.

Краткая теория.

1.Положение элементов в периодической системе, свойства атомов

Электронные конфигурации атомов, валентные электроны неметаллов IVА- подгруппы:

Степени окисления: IVА - подгруппа …………..……..…….

2. Свойства простых веществ – неметаллов IVА – подгруппы:

- аллотропные модификации углерода

- физические свойства:

Составьте уравнения реакций:

- взаимодействие с кислородом:

а) C б) Si

- взаимодействие углерода и кремния с металлами:

б) Si + Mg → б) Al + C →

-углерод и кремний в воде …………..растворимы;

- в водных кислых растворах кислот, окисляющими H⁺ (HCl, HBr, HI, разбавленной H₂SO₄, H₃PO₄, RCOOH и другими) углерод и кремний ……………………

- взаимодействие с концентрированной H₂SO₄:

в) C + H₂SO_4(rjyw) → SO₂ +…….. + H₂O

- взаимодействие с концентрированной HNO₃:

г) C + HNO_3(конц) → …….+ NO₂ + H₂O

- взаимодействие с водным раствором NaOH:

д) Si + NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + ….

3. Свойства соединений с водородом:

Формулы и названия соединений с водородом……………

- агрегатные состояния соединений с водородом ………………

- растворимость соединений с водородом в воде ……………….

- соединения с водородом кислотно-основных свойств …………

- соединения с водородом в ОВР проявляют …………………свойства

Составьте уравнения реакций горения:

CH₄ + O₂ →

SiH₄ + O₂ →

4. Свойства оксидов и кислородсодержащих кислот углерода и кремния:

- формулы оксидов ……………………………………….

- составьте формулы кислородсодержащих кислот ……………………………

- назовите кислородсодержащие кислоты углерода и кремния и их соли:

- чем различаются орто- и мета-кремниевые кислоты

- растворимость, взаимодействие с водой оксидов углерода и кремния

CO₂ + H₂O →

SiO₂ + H₂O →

- нерастворима в воде…………….кислота, разлагается ……………….кислота.

- диссоциация в водном растворе угольной кислоты

1 стадия: H₂CO₃ →

2 стадия:

- взаимодействие оксидов и кислот углерода и кремния с основаниями

CO₂ + NaOH → ………

CO₂ + 2NaOH → ……….. + H₂O

сплавление

SiO₂ + NaOH → ……….. + H₂O

- Сравните кислотные свойства в ряду кислот:

– H₂CO₃ - H₂SiO₃ ……...

- Составьте уравнение реакции оксида кремния с плавиковой кислотой, учитывая образование комплексного соединения:

SiO₂ + HF → H₂[SiF₆] + H₂O

5. Растворимость солей, гидролиз солей

Плохо растворимы карбонаты………….

силикаты……………………………….

Растворимые карбонаты и силикаты подвергается гидролизу по …………….., среда в растворе …………………….

- Сравните гидролизуемость солей в ряду: KHCO₃ - K₂CO₃ – K₂SiO₃ ……...

Опыт 1. Получение оксида углерода (IV) разложением малахита [(CuOH)₂CO₃] и его взаимодействие с водой (показательный)

На дно пробирки поместить небольшое количество измельченного малахита – карбоната гидроксомеди (II). Пробирку закрыть пробкой с газоотводной трубкой и закрепить в штативе в наклонном положении. Газоотводную трубку погрузить в пробирку с дистиллированной водой с 1 каплей индикатора метилоранжа. Пробирку с малахитом нагреть в пламени спиртовки до полного завершения реакции:

- охарактеризовать внешний вид малахита до реакции …………

- по мере его нагревания происходят изменения…………..

- составить уравнение термического разложения карбоната гидроксомеди (II):

t^o

(CuOH)₂CO₃ → ….… + ….… + …

- отметить, как изменяется цвет индикатора – метилоранжа в пробирке с дистиллированной водой

- составить уравнение реакции взаимодействия оксида углерода (IV) с водой:

CO₂ + H₂O …

- составить уравнения диссоциации угольной кислоты:

1 стадия: H₂CO₃ …

2 стадия: HCO₃^- …

- составить выражения и привести значения (табл.) констант диссоциации угольной кислоты по первой и второй стадии;

- охарактеризовать кислотно-основные свойства оксида углерода (IV) и угольной кислоты;

- назвать все полученные соединения и ионы, содержащие углерод;

- привести все известные названия оксида углерода (IV).

Вывод

Опыт 2. Получение и свойства кислой соли – гидрокарбоната кальция

Н алить в пробирку раствор гидроксида кальция. Пропустить диоксид углерода из аппарата Киппа (рис.4), полностью погрузив конец отводной трубки в пробирку с раствором гидроксида кальция. Наблюдать вначале образование осадка средней соли, а затем его растворение вследствие образования кислой соли. К полученному раствору гидрокарбоната кальция прилить раствор гидроксида кальция.

- Объяснить принцип работы аппарата Киппа

- составить молекулярное и ионное уравнение реакции, протекающей в аппарате Киппа:

CaCO₃↓ + HCl → …

- выделяющийся диоксид углерода при взаимодействии с гидроксидом кальция проявляет……………….свойства

- составить уравнение реакции

Ca(OH)₂ + CO₂ → ... + …

осадок

- составить молекулярное уравнение реакции, протекающей между осадком карбоната кальция и избытком диоксида углерода:

CaCO₃↓ + H₂O + CO₂ → …

- из полученных солей к классу «средних» относится…………...и к Рис. 4. Аппарат Киппа классу «кислых солей»…………….

- «кислые» соли …………растворяются в воде………………..чем «средние» ………………

- составить молекулярное и ионное уравнение реакции взаимодействия гидрокарбоната кальция с гидроксидом кальция

Ca(HCO₃)₂ +Ca(OH)₂→…

- в этом взаимодействии кислая соль - гидрокарбонат кальция – проявляет…………….свойства.

Вывод:

Опыт 3. Растворимость и гидролиз солей угольной кислоты

В первую пробирку налить 2-3 капли раствора соли кальция, во вторую – соли меди(II), в третью - столько же соли алюминия. Затем в каждую добавить по 6-8 капель (избыток) карбоната натрия.

- отметить, какие изменения происходят в пробирках,

- в каких пробирках выделяется газ…………….

- Составить молекулярное и ионное уравнение реакции взаимодействия хлорида кальция с карбонатом натрия:

CaCl₂ + Na₂CO₃ 

- Составить молекулярное и ионное уравнение реакции взаимодействия сульфата меди(II) с карбонатом натрия, учитывая, что реакция идет с участием воды и образованием – основной соли - карбоната гидроксомеди (II)

CuSO₄ + Na₂CO₃ + H₂O  (CuOH)₂CO₃ + ….

- Составить молекулярное и ионное уравнение реакции взаимодействия сульфата алюминия с карбонатом натрия, учитывая, что реакция идет с участием воды и образованием гидроксида алюминия

Al₂(SO₄)₃ + Na₂CO₃ + H₂O  Al(OH)₃ + ….

Вывод

Опыт 4. Получение кремниевой кислоты

В пробирку налить 5 мл концентрированного раствора метасиликата натрия и добавить 3 мл 20%-ного раствора соляной кислоты. Хорошо перемешать стеклянной палочкой.

- отметить, какие изменения происходят в пробирке

Вследствие образования геля кремниевой кислоты содержимое пробирки через некоторое время превращается в студнеобразную массу

- Составить молекулярное и ионное уравнение реакции

Na₂SiO₃ + HCl 

Вывод

Опыт 4. Гидролиз силикатов

В пробирку с 1 мл раствора метасиликата натрия внести 1-2 капли раствора фенолфталеина.

- отметить, какие изменения происходят в пробирке

- среда в растворе соли……………

- Составить молекулярное и ионное уравнение реакции гидролиза по первой ступени.

Na₂SiO₃ + H₂O 

Вывод

СОДЕРЖАНИЕ
Введение .............................................................................................................	3
Календарный план проведения лабораторных занятий .....................................................	5
Рекомендуемая литература ......................................................................................	7
Бально-рейтинговая система оценок ...........................................................................	8
Основные правила безопасной работы в химической лаборатории ……………………………..	9
Лабораторная работа № 1. Окислительно-восстановительные реакции…………………...	10
Лабораторная работа № 2. Гальванический элемент. Электрохимическая коррозия.........................................................................................................................	17
Лабораторная работа № 3. Электролиз водных растворов солей……………………………	25
Лабораторная работа № 4-5. Общие свойства металлов……………………………………...	30
Лабораторная работа № 6. Химические свойства элементов IIIA- подгруппы (B, Al)…….	44
Лабораторная работа № 7. Химические свойства металлов IVA – подгруппы (Sn,Pb) …...	50
Лабораторная работа № 8. Химические свойства металлов IБ и IIБ- подгрупп. (Cu, Zn) …	57
Лабораторная работа № 9-10. Химические свойства металлов VIIIБ – подгруппы и их соединений. Железо, кобальт, никель…………………………………………..….	63
Лабораторная работа № 11. Химические свойства хрома и его соединений ……………...	71
Лабораторная работа № 12. Химические свойства марганца и его соединений …………..	78
Лабораторная работа № 13. Химические свойства галогенов и их соединений……........	85
Лабораторная работа № 14. Химические свойства неметалловVIА – подгруппы и их соединений (серы и ее соединений)……………………………………………………	93
Лабораторная работа № 15. Химические свойства неметалловVА – подгруппы (азота, фосфора) и их соединений........................................................................	102
Лабораторная работа № 16. Химические свойства неметаллов IVА – подгруппы (углерода, кремния) и их соединений…………………………………………………….	109
Содержание…………………………………………………………………………………………	114

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1