Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия элементов. Лабораторный практикум
.pdf
Свойства N2.
→H2 t ° Pt NH
N
→ → Si t ° Si3N
2
3
4
→Мe t° нитриды Мe3N
2
→O
1500 t°C NO
2
Свойства NH3.
→ O2 Pt NO + H2O
NH
→ → O2 t ° N2 + H2O
3
→ CuO t° Cu + H2O + N
→ Cl
N2 + HCl
2
→ H2O NH3 · H2O
→ HCl NH4Cl
Свойства NO2.
→ O2 + H2O HNO
NO
→ → H2O HNO2 + HNO
2
3
→ H2O t° HNO3 + NO
→ C CO
+ NO
2
→ SO2 SO3 +· NO
→ S SO3 +· NO
→ O3 N2O5 + O
→ KOH
KNO3 + KNO
2
2
→ KOH + O2 KNO3 + H2O
→ NO + H
O HNO
2
2
2
3
+ H2O
41
Получение N
HNO
3
концентрированная
разбавленная
Не
действует
на
Fe, Cr, Al,
Au, Pt, Ir,
Ta
С другими
тяжелыми
металлами
Со щелочными и
щелочноземельн
ыми металлами
С
щелочноземел
ьными
металлами, а
также с Zn и
Fe
C
тяжелыми
металлами
NO2 N2O
NH
3
(NH4 NO3)
NO
2
1. Из воздуха.
tº
2. 4NH3 + 3O2 = 2N2 ↑ + 6 H2O;
tº
3. NH4 NO2 = N2 ↑ + 2 H2O.
Получение NH
tº 500-600°C, 1000атм
3
1. N2 + 3H2 2NH3 ;
tº
2. 2NH4 Cl + Ca(OH)2 = 2NH3 ↑ + 2 H2O + CaCl2.
Получение NO
2
1. 2NO + O2 = 2NO2 ↑;
2. 4HNO3 конц. + Cu = 2NO2 ↑ + Cu(NO3)
2 +
2 H2O.
3. Разложение некоторых нитратов и азотной кислоты.
tº
, свет
4HNO3 4NO2 ↑ + O2 ↑ + 2 H2O ;
tº
2AgNO3 = 2 Ag + 2NO2 ↑ + O2 ↑.
Свойства азотной кислоты
42
Разложение нитратов.
Левее Mg
МеNO
tº От Mg до Cu
+ O2 ↑ (Li….Ca)
2
Нитрат Ме(NO3)n оксид MeO + NO2 ↑ + O2 ↑ (Mg…Cu)
Правее Сu
Me + NO
↑ + O2 ↑ (Ag…Pt)
2
Лабораторная работа № 4
Опыт 1. Получение азота сжиганием свечи в ограниченном объеме
воздуха
В зажиме штатива укрепите колбу емкостью 250 – 500 мл, на дно
которой поместите твердый гидроксид натрия. Колбу закройте пробкой,
через которую пропустите толстую металлическую проволоку, на
загнутом конце которой внутри колбы укрепите свечу и отводную
стеклянную трубку. Отводная трубка внутри колбы начинается у
нижнего обреза пробки, снаружи она изогнута на 180º, посередине трубки
находится кран, а конец ее опущен в сосуд с водой (или со
свежеприготовленным раствором гидроксида кальция).
Находящийся в колбе твердый гидроксид натрия служит для
поглощения продуктов горения – углекислого газа и воды.
При проведении опыта зажгите свечу, плотно закройте пробкой колбу и
перекройте кран отводной трубки.
Как только израсходуется кислород, содержащийся в колбе и отводной
трубке до крана, свеча гаснет. Если открыть кран, то вместо
израсходованного кислорода по отводной трубке поднимается вода или
раствор гидроксид кальция. В последнем случае раствор мутнеет
вследствие образования белого осадка карбоната кальция.
Напишите уравнения химических реакций горения свечи и
образования карбонатов натрия и кальция.
Опыт 2. Получение азота при термическом разложении бихромата
аммония (искусственный вулкан)
Уравнение реакции:
tº
(NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2↑ + 4H2O + 123 ккал;
2NH
1+
– 6e ˉ N2 ↑ + 8H⁺;
4
Cr2O7 ²ˉ + 8H⁺ + 6e ˉ Cr2O3 + 4H2O.
43
В пробирку положите 1 –2 г (NH4)2Cr2O7 и слегка подогрейте. После
начала реакции подогревание прекратите, поскольку в результате реакции
выделяется большое количество энергии.
Пробирку для опыта возьмите 20–22 см и диаметром 2 см с
газоотводной трубкой, по которой газообразные продукты отводят в
кристаллизатор с водой. Если бихромат аммония нагреть на
металлическом листе, асбестовой плитке или фарфоровом тигле,
вставленном в асбестовый картон, происходит бурное разложение
бихромата, похожее на извержение вулкана с выбрасыванием оксида
хрома зеленого цвета (похоже на лаву вулкана).
Опыт 3. Открытие аммиака
Реактив Несслера K2[HgI4] в избытке NaOH (или KOH) в
присутствии аммиака дает от желто-бурого до красно-бурого цвета осадок
йодида оксодимеркураммония, при этом протекает реакция:
Hg
2K2[HgI4] + 3KOH + NH3 = O NH2I ↓ + 7 KI + H2O;
Hg
Иодид оксодимеркураммония
Смочите фильтровальную бумагу реактивом Несслера и поднесите к
пробирке с концентрированным водным раствором аммиака. На бумаге,
смоченной реактивом Несслера, аммиак образует бурое пятно иодида
оксодимеркураммония.
Опыт 4. Получение газообразного аммиака на холоде действием на
сухой гидроксид натрия (калия) концентрированным раствором
аммиака
Всякий раз, когда необходимо получать ток газообразного аммиака,
и в лаборатории нет баллона с аммиаком, прибегают к описываемому
способу.
Гидроксид натрия (калия) в кусках (или зернах) положите в колбу
Вюрца, а концентрированный водный раствор аммиака налейте в
капельную воронку, укрепленную в шейке колбы.
В колбу по каплям вводите водный раствор аммиака; при этом
выделяется газообразный аммиак, а содержащаяся в растворе вода
поглощается гидроксидом натрия.
44
Газообразный аммиак можно также получать нагреванием до 70° С
водного раствора аммиака. В этом случае для очистки газообразный
аммиак пропускают через осушительную колонку с твердым NaOH.
Опыт 5. Растворение газообразного аммиака в колбе с водой
(фонтан)
Возьмите совершенно сухую колбу емкостью 250 – 300 мл
отверстием вниз и, применяя способ вытеснения воздуха, наполните ее
аммиаком (полученным по опыту № 4), закройте пробкой, через которую
пропущена стеклянная трубка диаметром 6 –7 мм. Длина трубки снаружи
3-4 см, а внутри колбы 5 –8 см; внутренний конец трубки оттянут.
Наполненную аммиаком колбу опустите отверстием вниз в
кристаллизатор с водой, содержащей несколько капель раствора
фенолфталеина. Вода начинает подниматься по трубке в колбу и
окрашиваться. Вследствие растворения аммиака в колбе создается вакуум,
и вода начинает бить фонтаном.
Опыт 6. Получение и свойства иодистого азота NI3·NH3
Иодистый азот получают в фарфоровой чашке действием 6–8 мл
концентрированного водного раствора аммиака (уд. вес 0,91) на 0,1 – 0,5 г.
иода в виде тонкого порошка. Для опыта берите небольшое количество
иода, так как иодистый азот в сухом состоянии является сильно
взрывчатым веществом. Во влажном состоянии он безопасен.
Насыпьте в фарфоровую чашку 0.1-0.5 г тонкого порошка йода и
осторожно добавьте 6-8 мл концентрированного водного раствора
аммиака. Для получения тонкого порошка йода разотрите кристаллический
йод в ступке под тягой (пары ядовиты!).
3I2 + 5NH3 = NI3·NH3 + 3NH4I
Содержимое чашки время от времени помешивайте деревянной
палочкой, через 30 минут полученное вещество перенесите на фильтр.
Темно-коричневый осадок иодистого азота промойте небольшим
количеством воды, затем для удаления непрореагировавшего иода
промойте этиловым спиртом. Когда спирт перестанет окрашиваться в
желтый цвет, снова промойте водой для удаления следов спирта.
Влажный иодистый азот рассыпьте для просушки на нескольких
листках бумаги, расположенных на некотором удалении друг от друга.
При прикосновении палочкой к листку с сухим иодистым азотом
происходит очень сильный взрыв, в результате которого выделяются
фиолетовые пары, а бумага разрывается в клочки.
45
Взрыв этого вещества может произойти от резкого движения
воздуха, от резкого звука музыкального инструмента или если бросить на
него несколько песчинок.
Опыт 7. Термическое разложение хлористого аммония
В результате разложения образуются газообразные продукты NH3
(c молекулярным весом 17,03) и HCl (c молекулярным весом 36,46);
уравнение реакции:
NH4Cl + 42ккал → NH3↑ + HCl↑;
В пробирку обычной величины насыпьте 2–3 г хлористого
аммония и на расстоянии 4–5 см от него приклейте смоченную водой
полоску синей лакмусовой бумаги. Затем на 2 см выше закройте
пробирку рыхлым тампоном ваты, на которую положите другую полоску
синей лакмусовой бумаги.
Пробирку закрепите у отверстия в зажиме штатива в горизонтальном
положении и слегка нагрейте ту часть, где находится хлористый
аммоний. Из-за различной скорости диффузии газов, образующихся при
термическом разложении до 350ºС хлористого аммония в пробирке, он
возгоняется и оседает в виде белого налета на холодных стенках
пробирки, а лакмусовая бумага: одна синеет, а одна краснеет. Почему?
Напишите уравнения химических реакции.
Задания для самопроверки
1. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно
осуществить следующие превращения:
а) N2 → NH3 → NO → NO2 → HNO3 → NH4NO3;
б) N2 → Ba3N2 → NH3 → NH4NO3 → N2O → NO2;
в) NH4C1 → NH3 → NO → NO2 → NaNO3 → NaNO2.
2. Как отличить N2О от кислорода?
Решение:
Необходимо добавить к каждому NO:
N2О + NО = не идет;
2NО + О2 = NO2 - бурый газ;
3. При пропускании газовой смеси, образовавшейся при разложении
азотной кислоты, через 212,1 мл 12%-го раствора КОН (пл.1,1) произошла
46
полная нейтрализация щелочи. Какой объем 63%-ного раствора азотной
кислоты (пл.1,43) подвергли полному разложению?
4. Эквимолекулярная азотоводородная смесь объемом 11,2 л
пропущена над платиновым катализатором. Для поглощения
образовавшегося аммиака потребовалось 48 мл 9,125%-го раствора
соляной кислоты (пл. 1,045). Определите объемные доли газов в смеси,
полученной после пропускания исходной смеси над катализатором.
5. При взаимодействии газа, полученного растворением 19,2 г меди в
разбавленной азотной кислоте, с газом, полученным разложением
бертолетовой соли, суммарный объем газов стал равным 8,96 л в пересчете
на нормальные условия. Определите массу бертолетовой соли, взятой для
разложения, если она разлагается на 70%.
6. При нагревании смеси нитрата натрия и нитрата свинца (II)
образовалось 22,3 г оксида свинца (II) и выделилось 6,72 л (н.у.) газов.
Вычислите массу исходной смеси.
7. Смесь оксидов азота (II) и (IV) объемом 5,6 л была смешана с
2,016 л кислорода и пропущена через раствор, содержащий 30 г
гидроксида калия. Определите объемные доли оксидов в исходной смеси.
Вычислите массовые доли веществ в растворе, приняв конечную массу
раствора за 1 кг, остаток непоглощенного газа составил 0,56 л.
Свойства Р
→Сl2 t ° РCl3 ; РCl5
Р → → S t ° Р2S3 ; Р2S5
→Мe t° Na3P; Сa3P
→O
t°
2
Р4O6, Р4O10.
2
→KOH t° РH3 + KH2 PO
→ HNO
3 конц.
H3 PO4 + NO
2
47
2
Свойства Р4O
10
→ H2O HPO3
Р4O10→ → H2O t ° H3PO
→ Li2O t° Li3 PO
4
4
→ NaOH Na3PO4; Na2 НPO4; NaН2PO4;
Свойства H3PO4 (ортофосфорная кислота).
→ Na Na3PO4 + H2↑
H3PO4 → → Na2O Na3PO4 + H2O
→ NaOH
Na3PO4; Na2 НPO4; NaН2PO4.
→ Na2CO3 Na2 НPO4 + CO2 ↑
Диссоциация ортофосфорной кислоты:
[H3PO4 ‹=› H
[H2PO
[HPO
1─
4
2─
4
1+
‹=› H
‹=› H
+ H2PO
1+
+ HPO
1+
+ PO
Качественная реакция на фосфот-ион PO
1─
] K1 = 7,6 · 10─3
4
2─
] K2 = 6,2 · 10
4
3─
] K3 = 4,2 · 10
4
3─
4
─ 8
─ 13
3 Ag+ + PO
3─
= Ag3PO4 ↓ (желтого цвета);
4
Лабораторная работа № 5
Опыт 1. Взрыв смеси красного фосфора с бертолетовой солью
При набирании порошка красного фосфора нужно быть осторожным,
так как от трения он может воспламениться.
Для проведения опыта небольшое количество смеси красного
фосфора и кристаллической бертолетовой соли насыпьте на листок бумаги
и осторожно перемешайте. Смесь заверните в листок бумаги и положите на
наковальню, кусок рельса или камень и ударьте молотком.
Во избежание травм ни в коем случае нельзя брать большого
количества смеси.
48
Порошки смешивайте осторожно, простым покачиванием листа. На
одну часть сухого порошка фосфора берите не менее двух частей порошка
6ертолетовой соли. При проведении опыта берите небольшое количество
смеси, чтобы взрыв не был очень сильным, а также, чтобы смесь не
взорвалась неожиданно в руках экспериментатора. Напишите уравнения
химических реакций.
Избыток красного фосфора приводит к тому, что во время опыта
фосфор просто воспламеняется; с влажным фосфором опыт не удается.
Опыт 2. Взрыв смеси красного фосфора, бертолетовой соли и серы
На листке бумаги осторожно смешайте 0,2-0,3 г сухого порошка
красного фосфора, 2-3 г сухого порошка бертолетовой соли и 0,5 г
порошка серы.
При смешивании листок бумаги держите двумя руками, попеременно
несколько перемещая их вверх и вниз. Полученную однородную смесь
разделите на 5-6 частей.
Одну часть смеси высыпают на листок бумаги 10 х 10 см, кладут в нее
дробинку, складывают углы бумаги и слегка скручивают их вместе.
Полученный узелок бросают на что-либо твердое (камень или цементный
пол) - происходит сильный взрыв. Напишите уравнения химических
реакций.
Если хотя бы одно из исходных веществ было влажным, опыт не
удается.
Опыт 3. Получение ортофосфорной кислоты
Ортофосфорная кислота образуется при действии серной кислоты
на костяную муку:
Ca3(РО4) 2+ 3Н2SO4 = 3СаSО4 + 2Н3PO4;
В фарфоровой чашке в течение 4-5 минут нагрейте 5 г костяной
муки, 5 мл воды и 5 мл концентрированной Н2SО4 ( уд. вес 1,84). Затем
содержимое чашки перенесите в стакан и после охлаждения разбавьте
равным объемом холодной воды.
После отфильтруйте осадок сульфата кальция и выпарьте прозрачный
раствор (нагреванием до 150°) до консистенции густого сиропа. Если часть
отфильтрованного раствора нейтрализовать в присутствии лакмуса
аммиаком (добавив его в небольшом избытке), а затем добавить нитрат
серебра, то выпадет желтого цвета осадок ортофосфата серебра Ag3PO4.
49
Опыт 4. Аллотропические видоизменения фосфора
В пробирку поместите немного (1 микрошпатель) сухого красного
фосфора, закройте отверстие пробирки ватой, укрепите пробирку в штативе
горизонтально и нагрейте слабым пламенем горелки ту часть пробирки, где
лежит фосфор. В начале фосфор в пробирке может воспламениться
(появится зеленое пламя), но пламя скоро исчезнет. Отметьте
уменьшение количества красного фосфора и появление на холодных стенах
пробирки вместе с белым налетом фосфорного ангидрида мелких частичек
белого фосфора. Прекратите нагревание и, не дожидаясь охлаждения
пробирки, потрите стеклянной палочкой те места, где находится белый
фосфор.
Что происходит с белым фосфором, когда палочку вынимаете из
пробирки?
Опыт 5. Получение ортофосфорной кислоты
Внесите в пробирку небольшое количество красного фосфора (не
больше одного микрошпателя) и 5-6 капель концентрированной азотной
кислоты (плотность 1,4 г/см3). Пробирку закрепите в штативе наклонно и
слегка подогрейте маленьким пламенем до начала выделения газа.
Нагревание прекратить, наблюдайте за ходом реакции. Чтобы убедиться,
что получилась действительно ортофосфорная кислота, проведите
характерную реакцию на ион РО
3 ─
с молибдатом аммония.
4
Н3РО4 +12(NН4)2 MoО4 + 21HNO
= (NН4)3 H4[P(Mo2O7)6] ↓+2NН4NO3+10 Н2О
3
Молибдат аммония. Осадок желтого цвета
Для этого в цилиндрическую пробирку внесите 5-6 капель
насыщенного раствора молибдата аммония, подкисленного HNO3, и
прибавьте к нему каплю полученного в опыте раствора. Пробирку с
раствором нагрейте на водяной бане.
Выпадение желтого цвета осадка подтверждает получение
ортофосфорной кислоты.
Задания для самопроверки
1. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно
осуществить следующие превращения:
а) Р → Р2О5 → NaH2PO4 → Na2HPO4 → Na3PO4 → H3PO4;
б) Са3(РО4)2 → Р → Mg3P2 → PH3 → Р2О5 → Н3РО4;
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]