Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия элементов. Лабораторный практикум
.pdf
Контрольные вопросы
1) Что называется эквивалентом?
2) Дайте определение эквивалентной массы.
3) Как определяется эквивалент кислоты, основания, соли?
4) Где используется закон эквивалентов?
5) Может ли элемент или химическое соединение обладать несколькими
эквивалентами?
6) От чего зависит эквивалент элемента?
7) Определите эквивалент углерода в соединении, содержащим 75%
углерода и 25% водорода.
8) Из 1,083г окисла металла при прокаливании был получен 1г металла.
Найдите эквивалентную массу металла и его атомную массу, если степень
окисления металла (+2). Что это за металл?
Задания для самопроверки
1. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно
осуществить следующие превращения:
а) Zn → ZnO → Na2ZnO2 → Zn(OH)2 → Zn(NO3)2 → ZnO;
б) ZnS → ZnCl2 → Zn(NO3)2 → Zn(OH)2 → K2[Zn(OH)4] → ZnSO4.
2. При растворении частично окисленного на воздухе цинка в
соляной кислоте было получено 272 г 2,5%-го раствора соли и собрано
1,008 л (н.у.) газа. Вычислите массовую долю оксида цинка в исходном
образце цинка.
3. Цинковую пыль смешали с порошком серы и нагрели без доступа
воздуха. Полученную смесь веществ растворили в избытке раствора
соляной кислоты. При этом 3,2 г вещества не растворилось, а собранный
при растворении газ, пропущенный через раствор нитрата серебра,
образовал 37,2 г черного осадка. Определите массовые доли цинка и серы
в исходной смеси.
4. При растворении цинка в 400 г 12,6%-ного раствора азотной
кислоты выделения газа не наблюдалось. Раствор, полученный после
прекращения растворения цинка, слили, выпарили и прокалили до
постоянной массы. Какое вещество содержится в сухом остатке и какова
его масса?
5. Смесь опилок алюминия и цинка обработали избытком раствора
гидроксида калия и получили 15,68 л (н.у.) газа. При обработке такой же
массы исходной смеси избытком концентрированной азотной кислоты
выделилось 2,24л (н.у.) оксида азота (I). Вычислите массовые доли
металлов в исходной смеси.
81
Свойства железа.
→Cl2, Br2, I2 FeCl3, FeBr3, FeI2
Fe → →S tº близко к FeS
→O2 tº Fe3O4; (FeO • Fe2O3)
→H2O tº Fe3O4 + H2
→HCl FeCl
→HNO
→HNO
→HNO
→H
→H
2SO4 конц.
2SO4 разб. Fe SO4
→CuSO
3 очень разб.
3 разб.
3 конц.
4 Fe SO4
Fe(NO3)2 + NH4NO3 + H2О
Fe(NO3)3 + NO + H2О
не реагирует
не реагирует
+ H2
2
+ H2
+ Cu
Ферритный способ получения щелочей:
NaFeO2 + 2 H2O = NaOH + Fe(OH)3 ↓
Свойства Fe2O3.
→HCl FeCl
Fe2O
→HAn
3
соли Fe
+ H2O
3
3+
(FeAn3 + H2O)
→NaOH
→ Na
(расплав)
CO3 tº NaFeO2 + CO2
2
NaFeO2
Свойства FeCl3.
→ Cu FeCl
FeCl
→NaOH
→ H
→ KI FeCl
3
(расплав)
S FeS + S
2
NaFeO2
82
+ CuCl2
2
+ I2
2
Качественная реакция на Fe
3FеС12
+ 2K3[Fe(CN)6]
гексацианоферрат (III)
калия (красная
кровяная соль)
→ Fe3[Fe(CN)6]2↓ + 6КС1;
гексацианоферрат (III)
железа (II), cинего цвета
(турнбулева синь)
3Fe2+
+ 2[Fe(CN)6]3─
→ Fe3[Fe(CN)6 ]2↓
4FeCl3
+ 3K4[Fe(CN)6]
гексацианоферрат (II)
калия (желтая
кровяная соль)
→ Fe4[Fe(CN)6]3↓ + 12КС1;
гексацианоферрат (II)
железа (III), цвета морской волны.
(берлинская лазурь)
4Fe3+
+ 3[Fe(CN)6 ]4─
→ Fe4[Fe(CN)6]3↓;
2+
, Fe3+
1. Реактивом на ионы Fe
2+
, Fe3+ служат гидроксид-ионы - ОН-, с
которыми образуется гидроксиды железа (II и III), имеющие характерные
окраски:
Fe2+ + 2OH─ = Fe(OH)2 ↓ (осадок зеленоватого цвета)
Fe(OH)2 – быстро окисляется на воздухе в бурый гидроксид железа (III)
4Fe(OH)2 ↓ + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 ↓
Fe3+ + 3OH─ = Fe(OH)3 ↓ (осадок бурого цвета)
Сильными окислителями в сильнощелочной среде соединения
железа могут быть окислены до ферратов (степень окисления железа +6),
2Fe(OH)3 + ЗВг2 +10КОН = 2К2FеО4 + 6КВг + 8Н2О.
Ферраты — сильные окислители, существуют только в щелочной
среде и при подкислении раствора окисляют собственный кислород.
4К2FеО4 + 10H2SO4 = 2Fe2(SO4)3 + 3О2 + 4K2SO4 + 10Н2О
2. В аналитической химии для определения ионов Fe2+ и Fe3+
используют следующие реакции:
3. Реактивом на ионы Fe3+ служат роданид-ионы — SСN─, с
которыми образуется роданид железа (III), имеющий характерную кровавокрасную окраску.
Fe3+ + 3SCN ─ = Fe(SCN)
3
Fe(SCN)3 + 3SCN─ = [Fe(SCN)6] 3─ − кроваво-красный раствор
FeCl3 + 3KSCN = Fe(SCN)3 + 3KC1
FeCI3 + 6KSCN = K3[Fe(SCN)6] + 3KC1
83
Задания для самопроверки
1. При хлорировании 42,2 г. смеси опилок меди, алюминия и железа
было израсходовано 22,4 литра (н.у.) хлора. Вычислите массовые доли
металлов в исходной смеси, если при обработке такой же массы этой
смеси концентрированной азотной кислотой выделяется 17,92 литра (н.у.)
бурого газа.
2. Какую массу медной фольги можно растворить в 400 г 30%-го
раствора хлорида железа (III), если в полученном растворе массовые доли
хлоридов железа (II) и железа (III) равны? Каковы массовые доли всех трех
солей в полученном растворе?
3. Сульфид железа (II) массой 1,76 г обработали 200 г 63%-й азотной
кислоты. При этом выпадения осадка не наблюдали. Выделившийся газ
смешали с избытком кислорода и пропустили через 100 мл воды. Оба
раствора смешали. Определите массу 5,6%-го раствора гидроксида калия,
необходимую для количественного взаимодействия с полученным
раствором. Каковы массовые доли веществ в растворе после добавления
раствора КОН?
Решение.
Прежде всего надо разобраться в химизме процессов, описанных в
условии задачи. При взаимодействии сульфида с азотной кислотой, скорее
всего получили два газа — оксид азота (IV) и оксид серы (IV):
FeS +10HNO3 = Fe(NO3)3 + SO2 + 7NO2 + 5H2O (1)
После добавления к полученной газовой смеси кислорода и
поглощения ее водой, получили раствор двух кислот — азотной и серной,
так как в газовой фазе прошли реакции:
NO2 + SO2 = SO3 + NO (2)
2NO + O2 = 2NO2 (3)
При наличии избытка кислорода в газовой смеси растворение в воде
дает сразу две кислоты: азотную и серную:
SO3 + Н2О = H2SO4 (4)
4NO2 + O2 + 2Н2О = 4HNO3 (5)
После смешивания растворов в итоге раствор содержит нитрат
железа (III), серную кислоту и азотную кислоту. Будем считать, что
избытка кислоты для растворения сульфида железа не добавляли. При
приливании раствора гидроксида калия протекали следующие процессы:
HNO3 + КОН = KNO3 + Н2О (6)
84
H2SO4 + 2КОН = K2SO4 + 2Н2О (7)
Fe(NO3) 3+ ЗКОН = Fe(OH)3 ↓ + 3KNO3 (8)
Таким образом, в растворе содержатся только две соли: сульфат и
нитрат калия. Обратите внимание, что гидроксид железа (III) выпал в
осадок и его массу надо вычесть при определении окончательной массы
раствора. Расчетная часть задачи затруднений не вызывает.
4. К 240 г разбавленного раствора, содержащего соляную и
азотную кислоты, добавлено 70,4 г оксида железа (III). Часть оксида
осталась нерастворенной, ее восстановили водородом при нагревании и
получили 15,68 г металла. Образовавшийся при действии кислот раствор
упарили досуха и прокалили. При этом получили 64,5 г сухого остатка.
Вычислите массовые доли кислот в исходном растворе.
Свойства хрома.
Cr → →Cl2, Br2, I2 tº CrCl3, CrBr3, CrI2
→O2 tº Cr2O3
→H2O tº Cr2O3 + H2
→HCl CrCl
→HNO
→HNO
→HNO
→H
→H
Свойства Cr
2SO4 конц.
2SO4 разб. Cr SO4
2O3
3 очень разб.
3 разб.
3 конц.
, CrO, CrO
3.
Cr(NO3)2 + NH4NO3 + H2О
Cr(NO3)3 + NO + H2О
не реагирует
не реагирует
→HCl CrCl
Cr2O
→HAn
3
соли Cr
+ H2
2
+ H2
+ H2O
3
3+
(CrAn3 + H2O)
→KOH
→ Na
(расплав)
CO3 tº NaCrO2 + CO2
2
KCrO2 + H2O
→ К2CO3 + O2 К3CrO4 + CO2
CrO → HCl CrCl2 + H2O
85
CrO
→ H
3
O (избыток) H2CrO
2
(хромовая кислота)
4
→ H
→ KOH K
O (недостаток) Н2Сr2O
2
Cr(OH)
→ 3NaOH Na
→ HCl CrCl
3
[Cr(OH6)]
3
Получение Cr2O3
tº
K2Cr2O7 + S = Cr2O3 + K2SO4 ;
tº
2 K2Cr2O7 + 3 C = 2 Cr2O3 + 2 K2CO3 + CO2;
tº
(NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2↑ + 4 H2O.
(дихромовая кислота)
7
CrO4 + H2O
2
+ H
3
2
O
Свойство хроматов и дихроматов:
2K2CrO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + K2SO4 + Н2О;
K2Cr2O7+2 KOH → 2 K2СrO4 + Н2О;
K2Cr2O
+ 3 H2S + 4 H2SO4 → 3 S↓ + K2SO4+Cr2(SO4)3 + 7 Н2О.
7
Задания для самопроверки
1. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно
осуществить следующие превращения:
а) Cr → Cr2O3 → CrCl3 → Cr(OH)3 → Cr2(SO4)3;
б) K2CrO4 → K2Cr2O7 → K2CrO4 → BaCrO4.
2. Составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций,
протекающих по следующим схемам, уравняйте их:
а) Сг2О3+К2СО3+О2 → К2СгО4+СО2;
б) K2Cr2O7 + Na2SO3+H2SO4 → K2SO4+Cr2(SO4)3 + Na2SO4+H2O;
в) K2Cr2O7+KI + H2SO4 → K2SO4+I2+Cr2(SO4)3 + Н2О;
86
г) KCrO2 + PbO2 + KOH → К2СгО4 + PbO + Н2О;
д) K2Cr2O7 + CH3OH+H2SO4 → HCOOH+Cr2(SO4)3 + K2SO4+H2O;
е) K2Cr2O7 + H2O2+H2SO4 → O2+Cr2(SO4)3 + K2SO4+H2O;
ж) CrСl3 + NaBiO3+NaOH + H2O; → NaCl + Bi(OH)3 + Na2CrO4.
Рекомендуемые темы контрольных работ
1. Классы неорганических соединений.
2 Общие свойства неметаллов. Элементы р-семейства и их соединения.
3.Общие свойства металлов. Щелочные, щелочноземельные металлы.
Свойства элементов побочных подгрупп и их соединений.
4. Комплексные соединения.
Темы для самостоятельных работ
1. Основные классы химических соединений.
2. Комплексные соединения.
3. Химия элементов:
щелочные металлы;
подгруппа меди, бериллий;
магний и щелочноземельные металлы;
цинк, кадмий, ртуть;
элементы III - А группы периодической системы;
элементы подгруппы скандия;
лантаноиды, актиноиды;
углерод и кремний;
элементы группы германия;
элементы группы титана;
водородные и кислородные соединения азота, фосфора;
подгруппа мышьяка и ванадия;
халькогены;
галогены;
подгруппа марганца.
87
Правила техники безопасности при работе в химической лаборатории
Общие правила
Работа в химической лаборатории связана с некоторой опасностью,
поскольку многие вещества в той или иной степени ядовиты, огнеопасны и
взрывоопасны. Опыт показывает, что большинство несчастных случаев,
происходящих в лаборатории, является следствием небрежности и
невнимательности работающих.
Возможность несчастных случаев может быть исключена при
выполнении следующих мер предосторожности.
1. Работать одному в лаборатории категорически запрещается, так
как в случае несчастного случая будет некому оказать помощь
пострадавшему и ликвидировать последствия аварии.
2. Во время работы в лаборатории необходимо соблюдать чистоту,
тишину, порядок и правила техники безопасности, так как поспешность,
неряшливость часто приводят к несчастным случаям с тяжелыми
последствиями.
3. Каждый работающий должен знать, где находятся в лаборатории
средства противопожарной защиты и аптечка, содержащая все
необходимое для оказания первой помощи.
4. Категорически запрещается в лаборатории курить, принимать
пищу, пить воду.
5. Нельзя приступать к работе, пока студент не усвоит всей техники
ее выполнения (инструкцию).
6. Опыты нужно проводить только в чистой посуде. После окончания
эксперимента посуду следует мыть сразу же.
7. В процессе работы необходимо соблюдать чистоту, аккуратность.
Следить, чтобы вещества не попадали на кожу лица и рук, так как многие
вещества (галогенопроизводные, щелочи, неорганические, органические
кислоты и др.) вызывают раздражение кожи и слизистых оболочек.
8. Никаких веществ в лаборатории не пробовать на вкус. Нюхать
вещества можно, лишь осторожно направляя на себя пары или газы легким
движением руки, а не наклоняясь к сосуду и не вдыхая полной грудью.
9. На всех банках, склянках и другой посуде, где хранятся реактивы,
должны быть этикетки с указанием названия веществ.
10. Склянки с веществами или растворами необходимо брать одной
рукой за горлышко, а другой снизу поддерживать за дно.
11. Категорически запрещается затягивать ртом в пипетки
органические вещества и их растворы.
12. Во время нагревания жидких и твердых веществ в пробирках и
колбах нельзя направлять их отверстия на себя и соседей. Нельзя
заглядывать сверху в открыто нагреваемые сосуды во избежание
возможного поражения при выбросе горячей массы.
88
13. При работе в вытяжном шкафу, с целью более эффективной
работы вентиляции, необходимо приподнять окошко на 1/3 – 1/4 высоты.
После окончания работы необходимо закрыть окошко вытяжного шкафа. В
случае неисправности вентиляции все работы в вытяжном шкафу, которые
связаны с выделением вредных и ядовитых газов и паров, сразу же
прекратить.
14. После окончания работы необходимо выключить вытяжной
шкаф, газ, воду, электроэнергию.
15. Категорически запрещается выливать в раковины
концентрированные растворы кислот и щелочей, а также различные
органические растворители, сильно пахнущие и огнеопасные вещества.
Все эти отходы нужно сливать в специальные бутыли.
16. В каждой лаборатории обязательно должны быть защитные
маски, очки, противогазы, респираторы.
17. В каждом помещении необходимо иметь средства
противопожарной защиты: ящик с просеянным песком и совком к нему,
противопожарное одеяло (асбестовое или толстое войлочное), заряженные
огнетушители (желательно со сжиженным углекислым газом).
18. На доступном месте в лаборатории должны находиться
медикаменты для оказания первой помощи: растворы таннина (в спирте),
перманганата калия, борной кислоты, гидрокарбоната натрия, йодной
настойки, ваты, бинты, пластырь, мази от ожогов.
Сборка приборов, их крепление
1. При сборке приборов из стекла запрещается применять
повышенное усилие.
2. Перед тем как вставить в отверстие пробки стеклянную трубку,
конец ее следует смазать глицерином или смочить водой. Пробку следует
держать левой рукой, а правой — вставлять в нее трубку, при этом трубку
следует поворачивать и не допускать, чтобы конец ее упирался в ладонь.
3. Приготовленный к работе прибор необходимо показать
преподавателю или лаборанту.
4. Пробирки, а также приборы на их основе (для получения газов)
надо закреплять в лапке штатива или в пробиркодержателе у отверстия
пробирки, а не на середине ее. При закреплении пробирки в лапке штатива
ее следует поворачивать пальцами вдоль оси и прекратить закручивать
зажимной винт, как только вращение пробирки будет затруднено.
5. Необходимо быть внимательными при работе с приборами, в
которых используется электрический ток: прежде всего надо понять
устройство и назначение прибора, потом собрать прибор, надежно
укрепить его и лишь затем подключить к источнику тока; по окончании
опыта сразу же отключить прибор от электросети. При любых неполадках
в работе прибора следует немедленно его отключить от источника тока и
сообщить о неисправности прибора преподавателю или лаборанту.
89
Категорически запрещается собирать и подключать в цепь приборы с
оголенными проводами и клеммами, а также касаться руками электродов
при включенной цепи.
6. Демонтаж приборов производится только на основании указаний
преподавателя или лаборанта.
Работа с токсичными веществами
1. Особую осторожность следует соблюдать при работе с цианидами,
диметилсульфатом, хлорангидридами низших кислот, оксидом азота (IV),
и др. Эксперименты с этими веществами необходимо проводить только в
хорошо действующем вытяжном шкафу в перчатках.
2. При работе с оксидом азота (IV), галогенокислотами и др. нужно
работать в перчатках, защитных очках, так как многие из этих веществ
вызывают ожоги кожи и раздражение слизистых оболочек.
Правила работы с огнеопасными веществами
1. Опыты с легковоспламеняющимися веществами (эфир,
петролейный эфир, ацетон, сероуглерод, бензол и т. д.) проводить дальше
от огня и включенных электроплиток. Нагревать легковоспламеняющиеся
жидкости можно только на предварительно нагретой водяной бане, в
колбе, снабженной водяным холодильником, вдали от нагревательных
приборов.
2. Легковоспламеняющиеся вещества (эфир, петролейный эфир,
ацетон, сероуглерод, бензол, спирт) можно отгонять в приборе с водяным
холодильником на водяной бане или роторных испарителях. Нельзя
упаривать горючие жидкости в открытых сосудах.
3. Приборы, в которых содержатся легковоспламеняющиеся
вещества, следует разбирать после того, как будут выключены газовые
горелки, находящиеся поблизости.
4. Не выливать воспламеняющиеся вещества в канализацию, ведра и
ящики для мусора во избежание пожара от случайно брошенной спички.
5. Нельзя проводить перегонку досуха, так как многие вещества
(диэтиловый эфир, диоксан) образуют взрывоопасные перекиси при
соприкосновении с воздухом.
Правила работы при вакууме
1. При работе со стеклянными приборами, находящимися под
вакуумом (перегонка, откачивание воздуха из вакуум-эксикатора), следует
обязательно надевать защитные очки или маски.
2. При откачивании воздуха из вакуум-эксикатора необходимо его
предварительно плотно обернуть полотенцем или поместить в
специальный колпак из частой металлической сетки.
3. При перегонке под вакуумом категорически запрещается
использовать плоскодонные колбы, так как они будут раздавлены.
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]