Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия элементов. Лабораторный практикум
.pdf
Свойства серной кислоты.
Al, Fe, Cr, Au,
Pt
Активные
металлы
(Na,…Mg,Zn…)
Тяж. металлы (Pb, Cu, Ag)
Немеет. (As, P, S, С ..)
Оксиды (FeO, Fe3O4, Cu2O)
KJ, PH3
конц. t ° конц. t ° конц.
(пассивируется)
SO2 H2S не реагирует
Получение серной кислоты
Башенный способ:
t°
4 FeS2 + 11 O2 = Fe2O3 + 8 SO2;
t°,V
2O5
2 SO2 + O2 = 2 SO3;
SO3 + H2O = H2SO4;
Камерный способ:
2 NO + O2 = 2NO2;
SO2 + H2O = H2SO3;
H2SO3 + NO2 = H2SO4 + NO;
Разложение сульфатов.
Ме2O3 + SO3 (Al, Fe ..)
t°
Сульфат → MeO + SO2 + O2
Me + SO2 + O2 (Ag…Pt)
(Примечание: Me – металлы).
61
Лабораторная работа № 7
Свойства серы и ее соединений
Опыт 1. Получение серы действием соляной или серной кислоты на
раствор тиосульфата натрия
В небольшом количестве воды в пробирке растворите 0,5г
кристаллической Na2S2O3 · 5 Н2О и прилейте по каплям разбавленной
соляной кислоты (НСl) или серной (Н2SO4). Помутнение раствора в
пробирке происходит в результате выделения коллоидной серы. Напишите
уравнения химических реакций с соляной и серной кислотами.
Опыт 2. Получение серы окислением сероводорода азотной кислотой
К сероводородной воде или сульфиду натрия (Na2S) прилейте раствор
концентрированной азотной кислоты; вода мутнеет, становится похожей на
молоко из-за образующегося коллоидного раствора серы. Напишите
уравнение химической реакции.
Опыт 3. Получение серы окислением сероводорода перманганатом
калия в кислой среде
Коллоидный раствор серы можно получить, если пропускать
газообразный сероводород через смесь разбавленных растворов перманганата
калия KMnO4 и серной кислоты Н2SO4 или добавить сероводородной воды к
разбавленному раствору перманганата калия.
При этом кроме появления мути (коллоидной серы), наблюдают
исчезновение фиолетовой окраски (характерной для перманганата) в связи с
образованием бесцветного раствора соли двухвалентного марганца (в
кислой среде) или появление темно-коричневого окрашивания
(характерного для выпавшего осадка двуокиси марганца в нейтральной
среде). Напишите уравнения химических реакций.
Опыт 4. Получение серы окислением сероводорода бихроматом калия в
кислой среде
Прилейте сероводородной воды к смеси разбавленных растворов
бихромата калия К2Сr2О7 и серной кислоты Н2SO4 (или пропустите
сероводород), понаблюдайте появление коллоидной серы и переход
оранжевой окраски бихромата в зеленую окраску, характерную для
солей трехвалентного хрома. Напишите уравнения химических реакций.
62
Опыт 5. Получение серы окислением сероводорода хлорным железом
При действии на раствор хлорного железа сероводородной водой
выпадает коллоидная сера, вызывающая помутнение раствора; характерная
для соединений трехвалентного железа желтая окраска переходит в
зеленую, свойственную соединениям двухвалентного железа. Прилейте 1 мл
раствора хлорного железа и добавьте 1-2 мл сероводородной воды (или
пропустите сероводород) до перехода желтой окраски в зеленую.
Напишите уравнения химических реакций
Опыт 6. Получение моноклинной серы
Фарфоровый тигель на 3/4 наполните кристаллической серой и
нагрейте приблизительно до 200°С. Когда в результате охлаждения на
поверхности серы образуется твердая корка, проткните ее в двух
противоположных сторонах гвоздем и слейте незастывшую серу через
одно из отверстий в кристаллизатор с холодной водой. Второе отверстие
служит для доступа воздуха. После удаления корки наблюдайте
образовавшиеся в тигле блестящие кристаллы моноклинной серы,
которые через некоторое время становятся матовыми, хрупкими и
переходят в устойчивую форму ромбической серы.
Задания для самопроверки
1. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно
осуществить следующие превращения:
а) S → SO2 → SO3 → H2SO4 → BaSO4;
б) S → A12S3 → H2S → NaHS → Na2S → H2S;
б) Fe2 (SO4)3 → SO3 → H2SO4 → H2S → S;
в) FeS
→ SO2 → KHSO3 → K2 SO3.
2
2. Сероводород объемом 896 мл (н.у.) сожгли в избытке кислорода, а
полученный газ полностью поглотили 20 г 10%-ного раствора гидроксида
натрия. Вычислите массовые доли веществ в полученном растворе.
3. Насыщенный водный раствор оксида серы (IV) объемом 100 мл
при 20°С способен поглотить 7,2 л сероводорода. Какова растворимость
оксида при этой температуре в литрах на 1 литр воды? Какую массу
желтого осадка можно получить при условиях, указанных в задаче?
4. Раствор сульфата ртути (II) массой 200 г подвергли полному
электролизу при инертных электродах. При этом на катоде было получено
8,04 г металла. Вычислите массовую долю соли в исходном растворе.
Какова массовая доля вещества в полученном растворе?
63
5. Отличить вещества: карбонат натрия, карбонат аммония, сульфит
натрия, сульфид натрия, сульфат натрия.
Решение:
1) К небольшому количеству каждого вещества прилить
концентрированную соляную кислоту:
Na.2CO3 + 2HC1 = 2NaCl + Н2О + СО2↑;
(NH4)2CO3 + 2HC1 = 2NH4C1 + H.2O + СО2↑;
Na2S03 + 2НС1 = 2NaCl + SО2 ↑(запах)+ Н2О;
Na2S + 2НС1 = 2NaCl + H2S ↑- запах тухлых яиц;
Na2SO4 + НСl = не идет;
К отверстиям пробирок поднести фильтровальную бумагу, смоченную
раствором сульфата меди:
H2S + CuSO4 = CuS↓ + H2S04;
Выпадает черный осадок - CuS.
2) Карбонаты натрия и аммония можно различить при нагревании:
Na2CO
tº
tº
= не идет;
3
(NH4)2CO3 = 2NH3 ↑(резкий запах) + СО2 ↑ + H2O↑;
Тема 7. Элемент VII – А группы, водород
Водород — первый элемент, атом которого состоит из ядра с
зарядом +1 и одного электрона. По строению атома водород формально
относится к s-элементам первой группы главной подгруппы. Так же как и
для щелочных металлов, для водорода устойчива степень окисления +1.
Для простого вещества, так же как и для металлов I А группы, характерны
восстановительные свойства.
С другой стороны, у атома водорода, так же как и у галогенов, не
хватает одного электрона до электронной конфигурации инертного газа
того же периода. И для простого вещества водорода, так же как и для
галогенов, характерны и окислительные свойства. Галогены образуют
галогениды с менее электроотрицательными элементами, а водород —
гидриды. Гидриды щелочных металлов, так же как и галогениды, имеют
солеобразный характер, и водород в них находится в степени окисления -1,
Кроме того, водород, как простое вещество — газ, молекулы
которого двухатомны. Это тоже сближает водород с галогенами. Именно
поэтому водород в периодической таблице занимает два места — в VII А и
в I А группах.
64
Свойства элемента водорода.
Электронная конфигурация атома водорода 1s1; ОЭО = 2,1.
Степени окисления водорода в соединениях —1, 0, + 1. Водород может
образовывать водородную химическую связь. Водородная связь возникает
между атомами водорода одной молекулы и атомом другой молекулы
более электроотрицательного элемента (фтора, кислорода и азота, реже
хлора и серы). Возникновение водородной связи объясняется уникальными
свойствами водорода в соединениях — отсутствием внутренних
электронных слоев и маленькими размерами атома. В результате этого
ядро атома водорода может притягиваться к электронной оболочке
наиболее электроотрицательного атома другой молекулы.
Свойства Н2.
→Сl2 t°,
Н
→ → S t° H2S
2
→Мe t° NaH; СaH
HCl
свет
2 (гидриды)
→O
t° H2O;
2
→CuO t° Cu + H2O
(процесс Габера, 450
→ N
t°100°C; Ni
2
◦
С, 500атм. Fe)
NH
3
→(─ CH=CH ─) ─ CH2 ─ CH2 ─
Лабораторная работа № 8
Опыт 1. Получение водорода действием металла на раствор кислоты
Соберите прибор, состоящий из пробирки с пробкой, через которую
проходит стеклянная трубка с оттянутым концом. Положите в пробирку 34 кусочка цинка или магния и прилейте на 1/3 пробирки разбавленной
серной кислоты H2SO4 (6н). Плотно вставьте пробку с оттянутой трубкой
и укрепите пробирку вертикально в зажиме штатива.
Убедитесь в чистоте выходящего водорода. Для этого на оттянутую
трубку наденьте перевернутую вверх дном пробирку, через полминуты
снимите ее и поднесите к пламени спиртовки, не переворачивая. Чистый
водород горит спокойно бледным голубоватым пламенем. При наличии в
пробирке с водородом воздуха происходит небольшой взрыв (резкий звук).
Какое вещество образуется в результате горения водорода? Напишите
уравнения химических реакций получения и горения водорода.
65
Опыт 2. Получение водорода действием металла на раствор щелочи
В пробирку прибора, описанного в предыдущем опыте, налейте
раствор едкого натра и всыпьте 1-2 кусочка алюминиевой проволоки.
Закройте пробирку пробкой с оттянутой трубкой. Наблюдайте выделение
газа. Если реакция идет медленно, осторожно подогрейте. Убедившись в
полноте вытеснения воздуха (как в предыдущем опыте), подожгите
выделяющийся газ.
Напишите уравнения химических реакций. Укажите окислитель и
восстановитель.
Опыт З. Восстановление водородом оксида меди (II)
Соберите прибор для получения водорода как в опыте 1. Закройте
пробирку пробкой с газоотводной трубкой и закрепите вертикально в
зажиме штатива. В нижнюю часть трубки заранее поместите немного порошка
оксида меди (II) черного цвета.
Прилейте в другую пробирку с цинком серную кислоту
(6н) и
пропустите через отводную стеклянную трубочку водород над
оксидом меди
(II) сначала при комнатной температуре, а затем при
нагревании (нагревать пламенем спиртовки оксид меди).
Наблюдайте изменения, происходящие с оксидом меди (II), и
выделение капель на стенках трубки. Объясните наблюдаемые
явления, напишите уравнения химических реакций. Почему реакция
протекает при нагревании?
Опыт 4. Восстановление атомарным водородом
(в момент выделения)
А) В пробирку на 1/3 ее налейте 2 н раствор серной кислоты, подкрасив
его несколькими каплями 0,1 н раствора перманганата калия.
Пропустите через пробирку молекулярный водород из прибора для
получения водорода (аппарат Киппа).
Наблюдаются ли изменения, изменился ли цвет раствора?
В ту же пробирку бросьте кусочек цинка. Что произошло?
Почему? Объясните наблюдаемые явления.
Б) В пробирку налейте 1-2 капли раствора хлорного железа FeCl3,
добавьте 4-5 капель концентрированной соляной кислоты и 1-2 капли
раствора роданистого калия KCNS. Что наблюдается?
Бросьте в пробирку 1-2 кусочка цинка. Объясните изменение
окраски раствора.
66
Напишите уравнения проведенных химических реакций. Составьте
окислительно-восстановительную реакцию методом электронного
баланса, укажите окислитель и восстановитель.
Опыт 5. Окислительные свойства пероксида водорода
К 2 мл раствора ацетата свинца Pb (CH3COO)2 прилейте равный
объем раствора сульфида натрия Na2S, нагрейте до кипения. Какого цвета
осадок? Слейте раствор с осадка. Прилейте к осадку 3 мл 3% раствора
пероксида водорода и слегка нагрейте. Как изменяется цвет осадка?
Напишите уравнения химических реакций. Укажите роль пероксида
водорода.
Опыт 7. Восстановительные свойства пероксида водорода
Налейте в пробирку 2-3 мл раствора нитрата серебра и добавьте по
каплям раствор аммиака до исчезновения образовавшейся мути (не брать
избыток). К полученному раствору прилейте 3% раствора H2O2 до
образования осадка металлического серебра.
Какой газ выделяется? Напишите уравнения химических реакций.
Задания для самопроверки
1. Напишите уравнения реакций следующих превращений:
НС1 → Н2 → X → NaOH → Н2 → НС1
Решение:
1) 2HC1 + Zn = H2↑ + ZnCl2;
tº<
400°C
2) Н2 + 2Na = 2NаH;
3) NaH + H2 O = NaOH + H2↑;
4) 10H2O + 2NaOH + 2A1 = ЗН2 + 2Na[Al(OH)4 (H2 O)2];
tº
5) H2 + C12 = 2HC1;
2. Различите вещества: гидроксид натрия, гидрид натрия, карбонат
натрия, хлорид бария, гидрид кальция и воду, не используя другие
реактивы.
Решение:
Взять пробы всех твердых веществ и растворить их в воде.
(Н
2
0)
[NaOH <=> Na+ + ОН─]
67
NaH + Н2О = NaOH + Н2↑
NaOH
NaOH из
NaH
Na2CO
3
ВаС12
Са(ОН)
2
(из СаН2)
NaOH
— — — —
NaOH из
NaH
— — — —
Na2CO
3
— —
ВаСO3
CаСO3
ВаС12
—
—
ВаСO3
—
Са(ОН)
2
(из СаН2)
—
—
СаCО3 —
(Н20)
[Na2CO3 <=> 2Na+ + CO
(Н
2
0)
3
2—
]
[ВаС12 <=> Ва2+ + 2Сl—]
СаН2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + Н2↑
Отличили гидриды и получили растворы.
К растворам всех веществ, кроме Са(ОН)2 и NaOH, полученных при
взаимодействии гидридов с водой, приливаем один из этих растворов.
Если при этом в одной из пробирок выпадает белый осадок, то приливаемый раствор содержал Са(ОН)2. В пробирке, где выпал белый осадок,
был раствор Na2CO3.
Са(ОН)2 + Na2CO3 = СаСО3 ↓ + 2NaOH
Са2+ + СО
2—
= СаСО3 ↓ осадок белого цвета
3
Если осадка не образуется, то приливаемый раствор
содержал NaOH, полученный при взаимодействии гидрида натрия с водой.
Таким образом отличили вещества: гидрид натрия, гидрид кальция и
карбонат натрия.
Раствор Na2CO3 приливаем к двум оставшимся растворам: ВаС12 и
NaOH.
BaCL2 + Na2CO3 = ВаСО3 ↓ + 2NaCl
Ва2+ + СО
2—
= ВаСО3 ↓ осадок белого цвета
3
NaOH + Na2CO3 = не идет
Пробирка с образовавшимся осадком содержала раствор ВаС12.
68
3. Имеются два раствора, содержащих перманганат калия,
подкисленный серной кислотой. В один из растворов пропускают водород
из аппарата Киппа, а в другой бросили несколько гранул цинка. Какой из
этих растворов обесцветится первым?
Решение:
Первым обесцветится раствор, в который добавили цинк.
Zn + H2SO, = ZnS04 + 2Н (атомарный);
10Н + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 2MnSO, + K2SO4 + 8H2O.
(Из аппарата Киппа идет молекулярный водород, который менее активен).
4. Как очистить водород от примесей хлороводорода и паров воды?
Решение:
Необходимо пропустить смесь газов через раствор щелочи:
HCl + NaOH = NaCl + H2O
а затем через концентрированную серную кислоту, чтобы избавиться от
паров воды.
5. Как отличить воду от растворов пероксида водорода,
хлороводорода и гидроксида калия?
Решение:
Добавим к пробам растворов раствор хлорида железа (III):
ЗКОН + FeCL3 = Fе(ОН)3 ↓ + ЗКС1;
Бурого цвета
FeCl3 + HC1 = не идет;
FеС13 + Н2О = Fe(OH)CL2 + HC1 - видимых изменений нет;
К оставшимуся раствору добавим раствор карбоната натрия:
2НС1 + 2Na2CO3 = 2NaCl + H2O + СО2 ↑.
69
Тема 8. Галогены. Хлор
Состав
молекул
ы.
t°
пл.
С
t°
кип.
С
Наличие в земной
коре,
%
F
F2
- 219,6
- 188,1
0,027
Cl
Cl2
-101,0
-34,1
0,045
Br
Br2
-7,3
58,2
1,6 · 10-4
I
I2
113,6
185,5
3 · 10-5
At
At2
227
317
Радиоактивен
Галогены (далее Г) представляют собой группу очень похожих
неметаллических элементов. Название «галогены» в переводе с греческого
означает «образующие соли». Они существуют в виде двухатомных
молекул Г2. Между этими молекулами действуют вандерваальсовы силы.
9F 1s2 │2s2 2p5
17Cl 1s22s2 2p6 │3s23p53d
0
35Br 1s22s2 2p63s2 3p6 │4s2 3d104p54d
0
53I 1s22s2 2p63s2 3p64s2 3d
валентные электроны
10 4p6
│5s2 4d105p55d
0
Физические свойства галогенов. Таблица 7
Галогены способны образовывать - ионную, ковалентную полярную,
ковалентную неполярную химические связи.
У атомов элементов седьмой группы главной подгруппы семь
электронов на внешнем электронном уровне, что обуславливает легкость
присоединения ими электрона и устойчивость минимальной степени
окисления, равной —1. Электроотрицательность этих элементов высока и
максимальна для элементов соответствующего периода.
Фтор - самый электроотрицательный элемент, поэтому в соединениях с другими элементами всегда находится в степени окисления -1 . В
простом веществе степень окисления атомов фтора равна 0.
Устойчивость минимальной степени окисления галогенов с ростом
радиуса атома и уменьшением электроотрицательности уменьшается.
Поэтому при переходе от фторидов к иодидам увеличиваются
восстановительные свойства галогенидов. Так, если фториды можно
окислить только электрическим током, то иодиды окисляются озоном:
2KI + О3 + Н2О = I2 + 2KOH + О2 ↑;
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]