Ф.4-37 Методические указания к лабораторным работам

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Рудненский индустриальный институт

Кафедра безопасности жизнедеятельности и промышленной экологии лабораторный практикум

по дисциплине «Химия»

для студентов технических специальностей

Рудный 2012

ББК 24.6

Автор: Барулина И.В., Лабораторный практикум по дисциплине «Химия». – Рудный, РИИ, 2010– 72 с.

Рецензенты: Куликова Г.Г., заведующая кафедрой, к.х.н.

Олейник А.И., д.т.н., профессор

Рекомендовано к изданию УМС РИИ

Методические указания составлены в соответствии с требованиями учебного плана и программой дисциплины «Химия» и включает все необходимые сведения по выполнению тем лабораторных занятий курса.

Методические указания предназначены для студентов технических специальностей.

Табл. 9 , Список лит. 7 назв.

Для внутрикафедрального использования

© Рудненский индустриальный институт

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………….….….. 4

1 Лабораторная работа №1. Классы неорганических соединений ………………5

2 Лабораторная работа № 2. Окислительно-восстановительные реакции………8

3 Лабораторная работа №3. Комплексные соединения…………………………11

4 Лабораторная работа №4. Определение теплоты гидратации сульфата

меди(II)…………..….………………………………………………………….......14

5 Лабораторная работа №5. Скорость химических реакций……………..……..16

6 Лабораторная работа № 6. Химические равновесие. Смещение химического равновесия …………………………………………………………………….........20

7 Лабораторная работа №7. Приготовление растворов….……………...……….23

8 Лабораторная работа №8. Растворы электролитов ……………………………25

9 Лабораторная работа №9. Коллоидные растворы…..…………………………28

10 Лабораторная работа № 10. Водородный показатель и гидролиз солей……………….…..….……………………………………………………..….31

11 Лабораторная работа № 11. Общие свойства металлов и их соединений…..34

12 Лабораторная работа № 12. Железо, кобальт, никель…………..…….……...37

13 Лабораторная работа № 13. Электролиз растворов. Гальванические элементы……………………………………………………………………………40

14 Лабораторная работа №14. Коррозия металлов……………….…..…….. …43

15 Лабораторная работа №15. Качественное определение состава органических соединений………………………………………………………………………....46

16 Лабораторная работа № 16. Качественное определение ионов в растворах…..49

17 Лабораторная работа № 17. Титрование по методу нейтрализации……….........56

18 Лабораторная работа № 18. Определение жесткости воды…………….…….....59

19 Лабораторная работа №19. Свойства полимерных материалов ……………62

Список литературы…………………………………………..……………………..65

Приложение А - Форма оформления титульного листа ..……………......……..66

Приложение Б - Форма оформления лабораторной работы ………..…………67

Приложение В - Пример оформления работы по качественному анализу…......68

ВВЕДЕНИЕ

Приобретение определенного комплекса знаний по химии, необходимого для успешного изучения последующих дисциплин, невозможно без лабораторного эксперимента, осмысления и обобщения наблюдаемых явлений и полученных экспериментальных фактов.

Опыт показывает, что любой сложный материал легче воспринимается на лабораторных занятиях, где каждый студент приобретает умения и навыки расчетов, решения экспериментальных задач.

Целью методических указаний к лабораторному практикуму по дисциплине «Химия» является оказание студентам помощи в подготовке к лабораторным работам и приобретению практических навыков проведения экспериментальных опытов и обработке результатов эксперимента.

Каждая лабораторная работа включает в себя общие сведения по теме занятия, методику проведения опытов, контрольные вопросы.

Студент самостоятельно должен подготовиться к выполнению лабораторной работы. Для этого необходимо изучить теоретические вопросы по предлагаемой литературе и лабораторному практикуму, уяснить цель и задачи каждого опыта, а также письменно составить план проведения опытов. Работа оформляется на двойных тетрадных листах в клетку или формате А4 и вкладывается в файл. На первой странице указываются тема работы, фамилия и имя студента, группа, фамилия и инициалы преподавателя, ведущего занятия согласно приложению А. Отчет по лабораторной работе оформляется по образцу, приведенному в приложении Б. При подготовке к лабораторной работе необходимо заполнить графы: 1,2,3,5. Графы 4,6 заполняются во время проведения опытов непосредственно при выполнении лабораторной работы. Графа 7 заполняется преподавателем при проверке лабораторной работы. Графики по результатам опытов строятся на миллиметровой бумаге и вклеиваются в отчет. Выводы по работе должны быть лаконичными и правильными. Работа по качественному анализу катионов и анионов оформляется согласно образцу, приведенному в приложении В.

Перед началом лабораторной работы преподаватель контролирует подготовку студента к выполнению работы: проверяет составленный план, проводит собеседование или тестирование по работе. Студенты, не готовые к проведению лабораторных опытов, к работе не допускаются.

После выполнения всех опытов и оформления работа сдается на проверку преподавателю в день проведения лабораторной работы. По каждой лабораторной работе проводится защита, которая осуществляется на занятиях по СРСП. В защиту включены основные вопросы по теме лабораторной работы. Отдельно выставляется балл за подготовку, выполнение и защиту каждой лабораторной работы. Количество баллов, проставляемое за каждый вид деятельности, утверждается в начале семестра на заседании кафедры и доводится до сведения студента.

1 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Цель: Экспериментально изучить свойства основных классов неорганических соединений.

Теоретическая часть

Неорганические соединения делятся на несколько классов: оксиды, кислоты, основания, соли.

Оксиды - это сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов двух элементов, причем одним из них является кислород. Оксиды образуются при горении простых веществ в кислороде или на воздухе и разложении сложных веществ. Различают оксиды основные, кислотные и амфотерные.

Основными оксидами называются оксиды, которые, соединяясь с водой, дают основания, а, реагируя с кислотами, образуют соль и воду:

Na₂O + H₂O = 2NaOH

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O

К основным оксидам относятся оксиды металлов.

Кислотными оксидами являются такие оксиды, которые, реагируя с водой, дают кислоты, а, реагируя с основаниями, образуют соль и воду:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O

К кислотным оксидам относятся оксиды неметаллов.

Амфотерными оксидами являются оксиды, проявляющие основные и кислотные свойства:

ZnO + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + H₂O

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O

Кислоты - это сложные вещества, молекулы которых содержат атомы водорода, способные замещаться или обмениваться на атом металла: HCl – соляная кислота, H₂SO₄ - серная кислота, Н₃РО₄ – ортофосфорная.

Для кислот характерны реакции взаимодействия с металлами, основными оксидами, растворимыми и нерастворимыми основаниями и солями:

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂

NaOH + HNO₃ = NaNO₃ + H₂O

По силе кислоты делятся на сильные и слабые, сильные - азотная, соляная, серная кислоты, слабые - уксусная, угольная. Основностью кислоты называется число атомов водорода в молекуле кислоты, способных замещаться на металл с образованием соли: HCl – одноосновная, H₂SO₄ – двухосновная, H₃PO₄ – трехосновная кислоты. По наличию кислорода в своем составе кислоты делятся на кислородсодержащие HNO₃, H₂SO₄ и бескислородные: HCl, H₂S.

Основания состоят из металла и одновалентных групп – ОН, число которых равно валентности металла. Важнейшее химическое свойство оснований - способность образовывать соли с кислотами:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

По растворимости основания делятся на растворимые, щелочи: NaOH, KOH и нерастворимые: Cu(OH)₂, Fe(OH)₃. По силе основания делятся на сильные и слабые. Сильные основания – все щелочи. В случае металлов с переменной валентностью в скобках указывается валентность металла в данном основании. Так Fe(OH)₃ - гидроксид железа(III).

Соли – это продукт замещения водорода в кислоте на металл или гидроксильных групп в основании на кислотный остаток. При полном замещении гидроксильных групп на кислотный остаток получаются средние (нормальные) соли, при неполном – или кислые, или основные. Кислая соль получается при неполном замещении водорода кислоты на металл, основная соль получается при неполном замещении гидроксильных групп основания на кислотный остаток. Очевидно, что кислая соль может быть образована только кислотой, основность которой равна двум или больше, а основная соль – металлом, валентность которого равна двум или больше:

Ca(OH)₂ + H₂SO₄ = CaSO₄ + 2H₂O

CaSO₄ – нормальная соль (сульфат кальция)

КОН + H₂SO₄ = КНSO₄ + H₂O

КНSO₄ – кислая соль (гидросульфат калия)

MgCl₂ + KOH = MgOHCl + H₂O

MgOHCl –основная соль (гидроксохлорид магния).

Соли, образованные двумя металлами и одной кислотой, называются двойными солями – KAl(SO₄)₂ – алюмокалиевые квасцы или сульфат калия-алюминия.

Соли, образованные одним металлом и двумя кислотами называются смешанными солями – СаОСl₂ – кальциевая соль соляной НСl и хлорноватистой НСlО кислот.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Получение оксида меди (II).

В пробирку налейте 1-2 мл раствора CuSO₄ и добавьте раствор щелочи до выпадения осадка. Затем пробирку нагрейте. Наблюдайте изменение цвета осадка вследствие образования оксида меди (II). Напишите уравнения реакций образования гидроксида меди (II) и его разложения.

Опыт 2. Получение солей.

А) Обменное взаимодействие солей.

К раствору хлорида бария добавьте раствор сульфата натрия. Что наблюдается? Напишите молекулярное и ионное уравнения реакций.

Б) Реакция нейтрализации.

Налейте в пробирку немного щелочи и добавьте к ней 1-2 капли раствора фенолфталеина. Приливайте к окрашенному раствору раствор фосфорной кислоты до исчезновения окраски. Почему исчезла окраска? Напишите молекулярное и ионное уравнения реакций.

Опыт 3. Получение и изучение свойств амфотерного гидроксида.

В пробирку с раствором Al₂(SO₄)₃ добавьте медленно по каплям раствор щелочи до образования осадка гидроксида алюминия. Полученный осадок разлейте в две пробирки. В одну пробирку налейте раствор азотной кислоты, а в другую – щелочь до полного растворения осадка. Напишите уравнения реакций образования гидроксида алюминия, взаимодействия его с кислотой и щелочью. Какие вещества образовались? К каким классам химических соединений они относятся?

Контрольные вопросы

1) Какие вещества относятся к оксидам, гидроксидам, кислотам и солям?

2) В чем принципиальное отличие взаимодействия соляной и азотной кислот с металлами?

3) Что такое амфотерные соединения, и какими свойствами они обладают?

4) Как можно получить кислые и основные соли? Приведите уравнения реакций.

5) Приведите не менее восьми способов получения средних солей.

6) Приведите не менее четырех способов получения оксидов.

7) Составьте схему, показывающую генетическую связь между различными классами неорганических соединений.