Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Волгодонский инженерно-технический институт – филиал НИЯУ МИФИ

Методические указания для выполнения лабораторных работ

по химии

Волгодонск 2014

Содержание

Общие правила работы в лаборатории	3
Правила оформления отчета о лабораторных работах	4
Лабораторная работа 1. Определение эквивалентной массы металла по объему вытесненного водорода.	5
Лабораторная работа 2. Зависимость свойств элементов от положения в периодической системе Д.И.Менделеева	7
Лабораторная работа 3. Классы соединений и химическая связь	8
Лабораторная работа 4. Определение теплового эффекта химического процесса	9
Лабораторная работа 5. Скорость химических реакций и химическое равновесие	11
Лабораторная работа 6. Водородный показатель среды. Гидролиз солей	14
Лабораторная работа 7.Жесткость воды и способы ее устранения	15
Лабораторная работа 8. Окислительно-восстановительные реакции	16
Лабораторная работа 9.Органические вещества	18

ОБЩИЕ ПРАВИЛА РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ

Каждый студент, работающий в химической лаборатории, должен строго соблюдать следующие правила работы:

1. Перед каждой лабораторной работой изучить относящийся к ней теоретический материал.

2. Проводить опыты только после внимательного прочтения полного описания работы и уяснения техники её выполнения.

3. Приступать к работам в химической лаборатории только после изучения правил по технике безопасности, получения инструктажа от преподавателя и росписи в журнале по технике безопасности.

4. Все лабораторные работы выполнять индивидуально или группами по 2-3 человека.

5. Не расходовать реактивов больше требуемого количества, это даёт экономию реактивов и времени.

6. Неизрасходованные или взятые в избытке реактивы нельзя выливать в склянки, их надо сдавать лаборанту.

7. Не загромождать рабочее место. Запрещается класть на стол портфели, книги, свёртки, тубусы и т.п.

8. Не уносить приборы, аппараты, реактивы общего пользования на своё рабочее место. Принять за правило: каждый предмет или реактив ставить на своё место немедленно после использования.

9. Концентрированные кислоты, щёлочи, отработанную хромовую смесь ни в коем случае не выливать в раковину, а выливать их в специально отведённые стеклянные банки под тягой. Бумагу и отходы твёрдых веществ, бросать в урны или в банки.

10. Все работы с вредными веществами проводить только под тягой. Под тягой наливать концентрированные кислоты и щёлочи и не выносить их на рабочее место.

11. Не путать пробки от склянок и пипетки для взятия реактивов.

12. Соблюдать в лаборатории тишину. Во время работы не разговаривать с соседом.

13. Горячие приборы и сосуды ставить только на специальные подставки, а не прямо на стол.

14. По окончании работ вымыть химическую посуду, тщательно убрать рабочее место, выключить воду, электричество и газ.

15. Всегда вести запись проведённых работ. Пока выполненный опыт не записан, не переходить к следующему.

Лабораторная работа №1 определение молярной массы эквивалента (эквивалентной массы) металла по объёму вытесненного водорода

Ц е л ь р а б о т ы: Ознакомиться с методикой определения и расчёта молярной массы эквивалента металлов.

О б о р у д о в а н и е и м а т е р и а л ы: штатив, две бюретки на 50 см³, пробирка с газоотводной трубкой, термометр, барометр, аналитические весы и разновесы; навеска металла около 0,01 г; 2,5 М раствор НС1.

Методика выполнения работы

По объёму вытесненного водорода можно определить молярные массы эквивалентов активных металлов (магния, алюминия, цинка и т.д.), способных вытеснять водород из разбавленных кислот.

Прибор для определения молярной массы эквивалента металлов изображён на рис. 1.1. и состоит из:

1) двух бюреток на 50 см³, соединённых резиновой трубкой;

2) реакционной пробирки;

3) газоотводной трубки;

4) штатива.

Налить в пробирку 4-5 см³ 2,5 М раствора хлористоводородной кислоты, 5 капель раствора Со(NO₃)₂ – катализатора. Навеску металла количественно перенести в пробирку c кислотой, которую плотно присоединить к прибору. Тотчас начинается выделение водорода и вода вытесняется из правой бюретки в левую. Пока идёт реакция, записать показания барометра и термометра; по табл. 1 определить давление насыщенных паров воды.Когда весь металл растворится, прекратится понижение уровня воды в бюретке. Окончательный точный отсчёт показаний бюретки производится после охлаждения пробирки до комнатной температуры (через 3-5мин.).

Результаты измерений записывают по форме:

Масса металла, m=..., г

Показания бюретки до проведения реакции V₁=..., см³

Показания бюретки после реакции V₂=..., см³

Объём выделившегося водорода V_H2 =V₂ – V₁=..., см³

Температура окружающей среды t=..., ° С; Т=273 +t= ..., К

Атмосферное давление Р=..., Па

Давление насыщенных паров воды = ..., Па

Парциальное давление водорода = - = ..., Па

Объём выделившегося водорода приводят к нормальным условиям на основании уравнения состояния идеального газа, объединяющего законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

где P₀ - нормальное давление, равное 101325 Па; Vo - объём газа при нормальных условиях, см³; То - 273 К; - парциальное давление сухого водорода; - объём газа в условиях опыта; Т - температура опыта по абсолютной шкале температур.

Таким образом, объём водорода, приведённый к нормальным условиям, определяется по уравнению:

;

По закону эквивалентов в случае, когда одно из реагирующих веществ находится в твёрдом состоянии, а второе - в газообразном, молярная масса эквивалента металла определяется по формуле:

где m - масса металла; М_Эоп - молярная масса эквивалента металла; Vo -объём газа, приведённый к нормальным условиям; V_э - молярный объём эквивалента газа. Молярный объём эквивалента водорода, составляющий объёма его моля, занимает при нормальных условиях 11200 см³/моль.

Таблица 1.

Давление насыщенного водяного пара в равновесии с водой

Затем студенты вычисляют теоретическую величину молярной массы эквивалента металла и находят относительную ошибку определения:

В конце работы записываются выводы.

Контрольные вопросы.

1. Что называется молярной массой эквивалента элемента? В каких единицах измеряется молярная масса эквивалента?

2.. Сформулируйте закон эквивалентов. Выразите его математически.

3. Какие факторы оказывают влияние на точность определения молярной массы эквивалента металла при взаимодействии его с кислотой?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ЗАВИСИМОСТЬ СВОЙСТВ ЭЛЕМЕНТОВ ОТ ИХ ПОЛОЖЕНИЯ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА

Ц е л ь р а б о т ы: изучать на практике, как изменяются свойства элементов по мере увеличения заряда их ядра на примере элементов III периода.

О б о р у д о в а н и е и м а т е р и а л ы: коническая колба на 100 см³, фарфоровая чашка, часовое стекло, пробирки, фенолфталеин, метилоранж, сера, натрий, магний, алюминий, растворы: соляной кислоты, едкого натрия.

Методика выполнения работы

Опыт №1. Взаимодействие щелочных металлов с водой.

Налить в фарфоровую чашку немного воды, опустить в неё кусочек натрия и быстро прикрыть чашку часовым стеклом или воронкой. (Осторожно! Брызги щёлочи могут попасть на открытые участки кожи человека и одежды). После окончания реакции прилить к полученному раствору 2-3 капли фенолфталеина. Написать уравнение протекающей реакции.

Опыт №2. Действие воды на металлический магний.

Поместить в пробирку стружку металлического магния, добавить немного воды и 2-3 капли раствора фенолфталеина. Обратить внимание, что цвет раствора практически не изменяется. Затем следует нагреть пробирку. Отметить изменение окраски раствора. Сделать выводы относительно щелочных свойств гидроксида магния и написать уравнение протекающей реакции.

Опыт №3. Амфотерность металлического алюминия.

Поместить кусочек металлического алюминия в пробирку, прилить немного воды и 2-3 капли фенолфталеина. Убедиться в том, что ни в обычных условиях, ни при нагревании алюминий с водой практически не взаимодействуют. Затем поместить в две другие пробирки по кусочку алюминия. В одну из них прилить разбавленную соляную кислоту, в другую -раствор крепкой щёлочи NaOH. Пробирки нагреть. При этом наблюдается взаимодействие алюминия как с кислотами, так и со щелочами. Написать уравнения протекающих реакций и сделать выводы о свойствах алюминия.

Опыт № 4. Неметаллические свойства элементарной серы.

Кусочек элементарной серы поместить в пробирку и налить немного воды. Прибавить сначала 2-3 капли фенолфталеина, а затем - столько же метилоранжа. Отметить, что сера не взаимодействует с водой в обычных условиях. Нагреть пробирку. Обратить внимание, что и после нагревания взаимодействие серы с водой не происходит.

Кусочек серы положить на железную ложечку, поджечь и опустить в коническую колбу, в которую было налито немного воды (ложечкой с горящей серой поверхности воды не касаться). После сгорания серы закрыть колбу пробкой и встряхнуть. Полученный раствор разделить на три пробирки и испытать различными индикаторами. Написать уравнения химических реакций.