4.Учебный эксперимент при изучении общих свойств металлов

Опыт 1. Физические свойства неметаллов. Рассмотрите образцы неметаллов, имеющиеся в лаборатории (уголь, графит, фосфор, воздух (смесь азота с кислородом), серу, бром (в ампуле), иод). Найдите по справочнику их физические характеристики. Результаты наблюдений и физические константы занесите в таблицу.

Опыты 2-5. Получение неметаллов. (Следуйте строго инструкции; в связи с высокой токсичностью ряда неметаллов не получайте их в больших количествах!). а) Поместите несколько кристалликов перманганата калия в небольшую фарфоровую чашечку и капните на них одну каплю концентрированной соляной кислоты. Наблюдайте внешние проявления реакции, которая протекает по уравнению:

2KMnO₄ + 16HCl = 2MnCl₂ + 2KCl + 5Cl₂↑ + 8H₂O.

Осторожно, движением руки определите запах хлора. Чашку с реактивами уберите под тягу (в вытяжной шкаф).

б) Для получения микроколичеств брома поместите в пробирку несколько кристалликов бромида калия, добавьте столько же диоксида марганца и 2-3 капли серной кислоты (1:1). Смесь слегка нагрейте. Наблюдайте образование бурых паров брома:

2KBr + MnO₂ + 2H₂SO₄ = K₂SO₄ + MnSO₄ + Br₂↑ + 2H₂O.

Осторожно, движением руки определите запах брома. Пробирку с реактивами немедленно уберите в вытяжной шкаф.

в) Для получения иода смешайте и разотрите в ступке несколько кристалликов иодида калия с несколькими кристалликами дихромата калия. Смесь поместите в пробирку и слегка нагрейте. Наблюдайте выделение фиолетовых паров иода:

6KI + K₂Cr₂O₇ = 3I₂↑ + Cr₂O₃·4K₂O.

Осторожно, движением руки определите запах иода и уберите пробирку под тягу.

г) Для получения суспензии серы растворите немного тиосульфата натрия (1 г) в небольшом объеме (5 мл) воды. К полученному раствору добавьте несколько капель раствора серной кислоты (1:1). Наблюдайте через некоторое время выпадение желтого мелкодисперсного осадка серы:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂SO₃ + S↓.

Химические свойства неметаллов

Для неметаллов характерны реакции взаимодействия с металлами, кислородом, водородом и другими неметаллами. В целом свойства неметаллов достаточно специфичны, поэтому их целесообразнее рассматривать непосредственно при изучении отдельных подгрупп химических элементов. Следует отметить, что для благородных газов вообще известны лишь немногие соединения криптона, ксенона и радона с наиболее электроотрицательными элементами.

Опыт 1. Реакции неметаллов с металлами. Поместите в ложечку для сжигания веществ немного (с пшеничное зерно) лития и добавьте столько же порошка серы. Обратите внимание, что при комнатной температуре реакция не протекает. Внесите ложечку в пламя горелки. Наблюдайте плавление и воспламенение (Осторожно!) веществ:

S + 2Li = Li₂S + Q.

Этот опыт также показывает, что горение, то есть реакция с выделением тепла и света, происходит не только при взаимодействии веществ с кислородом.

Взаимодействие серы с литием

Опыт 2. Неметаллы и кислород. Сера, фосфор, азот, кремний и некоторые другие неметаллы при нагревании в воздухе или в атмосфере кислорода реагируют с ним непосредственно (см. файл «Кислород. Воздух. Горение»). Благородные газы и галогены непосредственно с кислородом не взаимодействуют, их соединения получают другими методами. Поместите кристаллик иода в ложечку для сжигания веществ и внесите в пламя горелки. Наблюдайте появление (осторожно, не наклоняться!) фиолетовых паров галогена; воспламенения при этом не происходит.

Опыт 3. Неметаллы реагируют с водородом. Налейте почти до края в небольшую пробирку воды и опустите в нее кусочек (с пшеничное зерно) лития. Наблюдайте в ходе реакции выделение водорода. Тут же (осторожно!) поднесите к отверстию пробирки горящую лучинку. Обратите внимание на характерный звук и вспышку за счет реакции: O₂ + 2H₂ = 2H₂O + Q.

Воспламенение красного фосфора в цилиндре с хлором

Опыт 4. Неметаллы реагируют с неметаллами. Наберите в узкую пробирку немного (2-3 г) серы и нагрейте ее до плавления. Добавьте в расплав примерно столько же красного фосфора (вытяжной шкаф!). Наблюдайте реакцию между веществами. Если она не началась, то слегка подогрейте смесь, не допуская воспламенения фосфора. Как только вещества начнут реагировать между собой, прекратите нагрев и обратите внимание на внешний вид продукта реакции:

2P + 5S = P₂S₅.

Следует иметь ввиду, что (как и во многих других процессах) здесь наряду с сульфидом фосфора (V) образуются и другие соединения. Однако часто бывает достаточным указать уравнение одной, основной реакции.

Примечание: Описание других опытов с участием неметаллов приводится в этой же категории файлов (см. файлы «Свойства металлов», «Свойства оксидов», «Свойства солей»).