Химия элементов. Лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdfосадка основной соли (CuOH)2CO3. Почему в пробирке наблюдается выделение пузырьков газа? Какой это газ?
Запись данных опыта. О каких свойствах гидроксида меди (II) говорят реакции гидролиза солей меди(II)? Составьте уравнения реакций гидролиза в молекулярной и ионной форме.
Опыт 12. Окислительные свойства иона Ag+.
Пробирку тщательно вымойте с добавлением соды. В пробирку внесите немного раствора нитрата серебра и добавьте раствор гидроксида аммония. К раствору образовавшегося комплексного соединения прилейте формалин(раствор формальдегида). Наблюдайте реакцию «серебряного зеркала».
Запись данных опыта. Опишите свои наблюдения. Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном видах(метод электронно-ионного баланса). Формальдагид в ходе реакции окисляется до муравьиной кислоты.
Опыт 13. Образование малорастворимого осадка Cu2S.
К голубому раствору соли меди (II) добавьте разбавленную серную кислоту и раствор тиосульфата натрия. Нагрейте полученный раствор, наблюдайте образование темно-бурого осадка смеси Cu2S и S, при этом выделяется газ SО2.
Запись данных опыта. Опишите свои наблюдения. Напишите уравнения реакций, используйте метод электронно-ионного баланса.
Опыт 14. Качественные реакции на ионы натрия и калия.
А. Получение малорастворимых соединений натрия.
К нейтральному раствору какой-либо соли натрия прибавьте равный объем гексагидроксостибата (V) калия. Охладите про-
бирку снаружи водопроводной водой и осторожно потритеиз нутри стенки пробирки стеклянной палочкой. Наблюдайте появление белого мелкокристаллического осадка гексагидроксостиба-
та (V) натрия Na[Sb(OH)6].
11
Б. Получение малорастворимых соединений калия.
Слейте раствор соли калия, подкисленный уксусной кислотой, с раствором гексанитритокобальтата(III) натрия Na3[Co(NO2)6]. Объясните образование желтого осадка.
Запись данных опыта. Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном видах.
Опыт 15. Окраска пламени солями щелочных металлов.
Внесите каплю раствора соли каждого щелочного металла на нихромовой проволоке в пламя спиртовки. Отметьте окраску пламени для каждого элемента. Перед каждым опытом проволоку промывайте в разбавленной соляной кислоте и вносите в пламя спиртовки.
Запись данных опыта. Напишите уравнения диссоциации солей и укажите цвет пламени для каждого металла.
Опыт 16. Образование тетрахлорокупрата (II) натрия.
Раствор медного купороса нагрейте до90 оС. Затем добавьте в раствор кристаллы хлорида натрия до изменения окраски.
Запись данных опыта. Поясните наблюдаемые явления. Запишите уравнение реакции.
Контрольные задания
1.Электронное строение атомов щелочных металлов и металлов подгруппы меди.
2.Получение металлов главной и побочной подгруппы.
3.Свойства металлов главной и побочной подгруппы.
4.Основные соединения щелочных металлов, их примене-
ние.
5.Cоединения металлов подгруппы меди, их применение.
6.Сопоставление свойств элементов главной и побочной подгрупп.
12
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.
СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ II ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕМЕНТОВ
Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА
Цель работы: ознакомить студентов со свойствамиs- и d- элементов II группы периодической системы Менделеева.
Приборы, посуда и реактивы.
Разбавленные растворы кислот и щелочей с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/дм3: серной, соляной, азотной кислот, гидроксидов натрия и аммония. Концентрированная серная кислота (r=1,84 г/см3). Растворы солей с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/дм3: хлориды магния, цинка, кадмия; хромат калия, оксалат аммония, гидрофосфат натрия, карбонат натрия, сульфид натрия, нитрат кобальта (II). Растворы сульфатов магния и кальция с молярной концентрацией эквивалента 0,005 моль/дм3. Насыщенные растворы гидроксида кальция, хлоридов стронция и бария.
Металлы: магний (стружка), цинк (гранулы и порошок). Раствор фенолфталеина. Вода дистиллированная. Пробирки вместимостью 20 см3. Спиртовка.
Ход работы
Опыт 1. Взаимодействие металлического магния с водой.
В пробирку поместите кусочек магния и добавьте 8-10 капель дистиллированной воды. Нагрейте пробирку на спиртовке. К полученному раствору добавьте каплю фенолфталеина.
Запись данных опыта. Отметьте наблюдаемые явления. На образование каких ионов указывает изменение окраски раствора? Запишите уравнение реакции и уравнение диссоциации продукта.
Опыт 2. Взаимодействие металлического магния с разбавленными кислотами и щелочами.
13
Втри пробирки поместите по небольшому кусочку магния.
Впервую пробирку добавьте5-10 капель раствора соляной кислоты, во вторую – такое же количество раствора азотной кислоты, а в третью – 5 капель раствора гидроксида натрия.
Запись данных опыта. Отметьте наблюдаемые явления и
запишите уравнения реакций, используя метод электронноионных уравнений.
Опыт 3. Получение и свойства гидроксида магния.
Втри пробирки внесите по 3-4 капли раствора соли магния
ив каждую добавьте по каплям раствор гидроксида натрия до появления осадка. В первую пробирку добавьте избыток раствора гидроксида натрия, в другую по каплям – раствор соляной кислоты, в третью – раствор хлорида аммония. В каких пробирках наблюдается растворение гидроксида магния?
Запись данных опыта. Объясните, почему гидроксид магния растворяется в хлориде аммония. Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.
Опыт 4. Взаимодействие цинка с кислотами и щелочами.
В три пробирки поместите по 1 грануле цинка или по 1 микрошпателю цинковой пыли и добавьте в первую4-5 капель разбавленной серной кислоты, во вторую – столько же концентрированной серной кислоты, а в третью 4-5 капель разбавленного раствора NaOH.
Запись данных опыта. Отметьте наблюдаемые явления. Определите, какой газ выделяется в каждом случае. Напишите уравнения протекающих реакций, используя метод ионноэлектронного баланса.
Опыт 5. Получение и свойства гидроксидов цинка и кадмия.
В три пробирки внесите по 5 капель раствора соли цинка, в другие две – столько же раствора соли кадмия. В каждую пробирку добавьте по каплям раствор гидроксида натрия до появле-
14
ния белых студенистых осадков гидроксидов. Исследуйте полученные осадки на растворимость в кислоте, щелочи и гидроксиде аммония.
Запись данных опыта. По результатам опыта сделайте вывод о свойствах гидроксидов цинка и кадмия. Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах, учитывая, что координационное число цинка равно 4, а кадмия – 6.
Опыт 6. Свойства солей кальция и магния.
В две пробирки налейте раствор соли магния. В первую пробирку добавьте такой же объем сульфата натрия, во вторую – карбоната натрия. Что наблюдается? Аналогичные опыты проведите с раствором солей кальция. При взаимодействии соли магния с карбонатом натрия образуется гидроксокарбонат магния, а соли кальция при взаимодействии с содой дают осадок карбоната кальция. Пробирки с полученными карбонатами прокипятите. В пробирки прилейте несколько капель разбавленной соляной кислоты.
Запись данных опыта. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций.
Опыт 7. Качественная реакция на ионы Mg2+.
К раствору хлорида магния прилейте разбавленный раствор гидроксида аммония и несколько капель разбавленного раствора хлорида аммония до растворения первоначально выпавшего осадка Mg(OH)2. Перемешайте раствор и прилейте раствор гидрофосфата натрия. Наблюдайте медленное образование осадка. Осаждение можно ускорить перемешиванием и охлаждением раствора.
Растворы солей магния с гидрофосфатом натрия в присутствии NH4Cl и NH4OH образуют белый осадок солиMgNH4РО4. Раствор NH4Сl препятствует образованию осадка Mg(OH)2 в присутствии NH4OH. Гидроксид аммония предотвращает образование осадка кислой соли гидрофосфата магния MgНРО4, в присутствии NH4OH образуется двойная соль – фосфат магния-аммония.
Запись данных опыта. Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном видах.
15
Опыт 8. Качественная реакция на ион Са2+.
Оксалат аммония (NH4)2С2О4 образует с раствором соли кальция белый кристаллический осадок, растворимый в соляной кислоте, но нерастворимый в уксусной кислоте. К 2–3 каплям соли кальция прилейте 2–3 капли раствора (NH4)2С2О4. Получен-
ный осадок СаСО разделите на две пробирки. Проверьте рас-
2 4
творимость осадка в соляной и уксусной кислотах.
Запись данных опыта. Напишите уравнения реакций образования осадков и их взаимодействия с кислотами.
Опыт 9. Гидролиз солей кальция и магния
В две пробирки налейте2–3 см3 дистиллированной воды и поместите в первую несколько кристалликов соли хлорида(нитрата) магния, во вторую – соли кальция. Растворы перемешайте и индикаторной бумажкой определите характер среды в полученных растворах.
Запись данных опыта. Опишите свои наблюдения. Укажите рН среды. Напишите уравнения реакций гидролиза в молекулярном и ионном видах.
Опыт 10. Гидролиз солей цинка и кадмия.
С помощью универсального индикатора определите характер среды в растворах солей цинка и кадмия, нанеся каплю раствора соли на индикаторную бумажку. Сравните окраску индикаторной бумажки. Какая соль подвергается гидролизу в большей степени (см. табл. 4 приложения)? Почему?
Запись данных опыта. Сделайте вывод о свойствах гидроксидов цинка и кадмия. Составьте уравнения реакций гидролиза в молекулярной и ионно-молекулярной форме.
Опыт 11. Качественные реакции на ионы цинка и кадмия.
А. Качественные реакции на ионы цинка.
К 2–3 каплям раствора соли цинка добавьте такое же количество раствора желтой кровяной солиK4[Fe(CN)6]. Раствор слег-
16
ка нагрейте на водяной . банеОбразуется белый осадок Zn2[Fe(CN)6]. Осадок разделите на две пробирки и проверьте растворимость осадка в кислоте и щелочи, добавив в одну пробирку раствор кислоты, во вторую – раствор щелочи.
Б. Качественные реакции на ионы кадмия.
К 2–3 каплям раствора соли кадмия добавьте такое же количество раствора желтой кровяной солиK4[Fe(CN)6]. Раствор слегка нагрейте на водяной бане. Образуется белый аморфный осадок Сd2[Fe(CN)6]. Осадок разделите на две пробирки, в одну пробирку добавьте раствор кислоты, в другую - раствор щелочи. В какой из пробирок изменяется цвет осадка?
Запись данных опыта. Напишите уравнения реакций образования и растворения осадков в молекулярном и ионном видах. Какой из осадков менее растворим (см. табл. 2 приложения)?
Опыт 12. Окрашивание пламени солями щелочноземельных металлов.
Очищенную нихромовую проволоку промойте разбавленной соляной кислотой и прокалите в пламени горелки. Затем опустите проволоку в насыщенный раствор хлорида бария и внесите в пламя горелки. Наблюдайте окрашивание пламени. Опыт повторите с насыщенным раствором хлорида кальция. Перед каждым опытом промывайте проволоку.
Запись данных опыта. Напишите уравнения диссоциации солей и укажите цвет пламени для каждого металла.
Контрольные задания
1.Электронное строение атомов металлов главной и побочной подгрупп второй группы периодической системы.
2.Получение металлов второй группы.
3.Свойства металлов главной и побочной подгруппы.
4.Основные соединения элементов главной подгруппы.
5.Основные соединения подгруппы металлов цинка, их применение.
17
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.
СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ III ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕМЕНТОВ
Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА
Цель работы: ознакомить студентов со свойствами элементов III группы главной подгруппы периодической системы Д.И. Менделеева.
Приборы, посуда и реактивы.
Растворы солей с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/дм3: горячий раствор буры Na2B4O7, медного купороса, хлорида алюминия. Растворы с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/дм3: соляной, азотной и серной кислот, гидроксида натрия. Концентрированные растворы серной, соляной и азотной кислот. Раствор фенолфталеина, лакмуса, метилового оранжевого, универсальный индикатор.
Металлы: алюминий.
Пробирки вместимостью 20 см3. Спиртовка.
Ход работы
Опыт 1. Получение борной кислоты.
В пробирку с 5–6 каплями горячего раствора буры внесите 2–3 капли концентрированного раствора серной или соляной кислоты и охладите пробирку холодной водой. Наблюдайте быстрое выпадение кристаллов борной кислоты.
Запись данных опыта. Запишите уравнения соответствующей реакции, учитывая, что в реакции участвует вода.
Опыт 2. Гидролиз буры.
В три пробирки с раствором буры Na2B4O7 внесите по 2–3 капли индикаторов. Отметьте цвет растворов.
Запись данных опыта. Запишите молекулярное и ионное уравнение реакции гидролиза соли, определите реакцию среды.
18
Опыт 3. Взаимодействие алюминия со щелочью.
Небольшой кусочек алюминия поместите в пробирку и добавьте 6-8 капель разбавленного раствора гидроксида натрия.
Запись данных опыта. Напишите уравнение реакции, используя метод электронно-ионного баланса.
Опыт 4. Взаимодействие алюминия с кислотами.
Опыты следует проводить в вытяжном шкафу. В три сухие пробирки внесите по кусочку алюминиевой фольги и добавьте концентрированные азотную, серную и соляные кислот. Опыт проводите с нагреванием и без него. Опыт повторите с разбавленными кислотами.
Запись данных опыта. Написать уравнения реакций взаимодействия алюминия с кислотами (электронно-ионный баланс).
Опыт 5. Гидролиз солей алюминия.
А. Гидролиз сульфата алюминия.
В пробирку поместите раствор сульфата алюминия и с помощью универсального индикатора определите характер среды в растворе соли. Составьте молекулярное и ионное уравнение реакции 1-й и 2-й ступеней гидролиза. Как можно уменьшить гидролиз этой соли?
Б. Гидролиз карбоната алюминия.
В пробирку внесите раствор соли алюминия и столько раствора карбоната натрия. Объясните наблюдаемые явления. Образование каких веществ в данной реакции обусловливает необратимый процесс гидролиза? Составьте уравнения реакций гидролиза. Возможно ли реакцией обмена в растворе получить карбонат или сульфид алюминия?
Запись данных опыта. Напишите уравнения реакций гидролиза в молекулярном и ионном виде.
19
Опыт 6. Пассивация алюминия.
Внесите алюминиевую проволоку или пластину в концентрированную азотную кислоту(работать под тягой!), промойте проволочку водой и внесите в раствор медного купороса. Выделение меди на поверхности алюминия не наблюдается. Почему?
Из раствора медного купороса проволоку поместите в раствор концентрированной соляной кислоты. О чем свидетельствуют происходящие явления? Промойте проволоку водой и опустите в раствор медного купороса.
Запись данных опыта. Объясните происходящие явления и запишите уравнения соответствующих реакций.
Опыт 7. Взаимодействие алюминия с водой.
Кусочек алюминия очистите наждачной бумагой, промойте водой и опустите в пробирку на 1/3 заполненную дистиллированной водой. Выделяется ли водород?
Достаньте алюминий из пробирки и высушите его фильтровальной бумагой. Смочите поверхность алюминия одной каплей раствора нитрата ртути(I). Через 2–3 мин высушите алюминий фильтровальной бумагой и поместите снова в пробирку с водой. Потрите поверхность алюминия стеклянной палочкой. Что наблюдается?
Запись данных опыта. Напишите уравнения реакций взаимодействия алюминия с нитратом ртути (I) и с водой.
Опыт 8. Получение и свойства гидроксида алюминия.
В две пробирки внесите раствор хлорида алюминия, добавьте по каплям разбавленный раствор гидроксида натрия до образования осадка гидроксида алюминия. В одну пробирку добавьте раствор гидроксида натрия, а в другую – раствор серной кислоты до растворения осадка.
Запись данных опыта. Напишите уравнения соответствующих реакций. Какими свойствами обладает гидроксид алюминия?
20