Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая и неорганическая химия. Часть 2. Лабораторный практикум с использованием микрохимического оборудования по дисциплине «Общая и неорганическая хим
.pdf
Порядок работы.
1. В ячейку F1 поместите 2 микрошпателя порошка нитрата калия.
2. Наполните шприц 9М серной кислоты.
3. В ячейку F1 по каплям введите кислоту. Для анализа продукта,
полученного в ячейке F1, проделайте следующие операции.
4. Промойте шприц водой. Встряхните его и наберите весь раствор
из ячейки F1 (около 1,0 мл).
5. Ячейку F3 наполните наполовину медными стружками. Закройте
ячейку F3 крышкой 1.
6. Прикрепите шприц с раствором из ячейки F1 в отверстие для
шприца на крышке 1.
7. Внимание! На рисунке изображен кусочек пластилина,
закрывающий входное отверстие на крышке 1. Не закрывайте
отверстие пластилином до выполнения операций 7 и 8.
. В ячейку F3 по каплям введите раствор из шприца.
8
9. Внимательно наблюдайте происходящие изменения в ячейке F3
с медными стружками.
10. Быстро закройте входное отверстие на крышке кусочком
пластилина.
11. Через 3-5 минут, наблюдайте происходящие изменения в ячейке
F3.
12. Удалите из поддона содержимое ячеек F3 и F1 и промойте
ячейки водой. Тщательно промойте шприц.
Вопросы.
В.1 Напишите называния продуктов химической реакции,
протекающей в растворе в ячейке F1.
В.2 Напишите уравнение взаимодействия между раствором серной
кислоты H2SO4 и нитратом калия KNO3(т), проходившего в ячейке F1.
В.3 Наблюдайте изменения, происходящие в ячейке F3.
В.4 Отметьте образование окрашенного газообразного продукта в
ячейке F3.
В.5 Наблюдайте изменение окраски раствора в ячейке F3,
происходящее через 3-5 минут после начала опыта.
В.6 Определите вещества и их предполагаемую окраску в ячейке
3.
F
21
В.7 Напишите уравнение химической реакции, протекающей в
ячейке F3.
В.8 Газообразный продукт, монооксид азота NO, бесцветен и
невидим. Почему газ в ячейке F3 становится коричневым после того,
как ячейку закрыли пластилином на 5 минут? Напишите реакцию
взаимодействия NО
с воздухом.
(г)
В.9 Напишите уравнение химической реакции, протекающей в
ячейке F3 и докажите образование азотной кислоты в ячейке F1.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11(В)
НАЗВАНИЕ: «ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ
СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА С ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ
СТЕПЕНЬЮ ОКИСЛЕНИЯ»
Часть 1. Окислительно-восстановительные свойства
оксонитрат (III) – иона.
Подготовка к работе.
Оборудование. Поддон, 3 тонкие пипетки.
Реактивы. Раствор серной кислоты H2SO4, раствор нитрита натрия
NaNO2, раствор йодида калия KI, раствор оксоманганата (VII) калия
KMnO4.
Порядок работы.
1. В ячейку С1 и С2 пипеткой внесите по 3-5 капель раствора
нитрита натрия.
2. Подкислите содержимое обеих ячеек 1 каплей раствора серной
кислоты.
3. В ячейку С1 добавьте 3 капли окрашенного раствора йодида
калия.
4. В ячейку С2 добавьте 3 капли окрашенного раствора
оксоманганата (VII) калия.
5. Наблюдайте изменение окраски растворов в ячейках С1 и С2 и
выделение небольшого количества бесцветного газа в ячейке С1.
Часть 2. Окислительные свойства азотной кислоты.
Подготовка к работе.
Оборудование.
Поддон, 3 тонкие пипетки, микрогорелка, спички,
стеклянная палочка, фильтровальная бумага, микрошпатель.
22
Реактивы. Раствор серной кислоты H2SO4, концентрированный и
разбавленный растворы азотной кислоты НNO3, раствор йодида калия
KI, магниевая стружка Mg, концентрированный раствор соляной
кислоты HCl, универсальный индикаторный раствор.
Порядок работы.
1. В ячейку D1 поместите 1 микрошпатель магниевой стружки.
2. В ячейку D1 пипеткой внесите 3-5 капель раствора разбавленной
азотной кислоты.
3. Предварительно нагрейте на микрогорелке стеклянную палочку
и помешайте ей раствор в ячейке D1.
4. Чтобы экспериментально доказать образование в растворе
нитрата аммония, пипеткой добавьте в ячейку D1 универсальный
индикаторный раствор. Отметьте изменение окраски раствора.
5. В ячейку F1 внесите 3-5 капли концентрированной азотной
кислоты.
. Осторожно добавьте туда же 10-15 капель концентрированной
6
соляной кислоты.
7. Предварительно нагретой на микрогорелке стеклянной палочкой
перемешайте содержимое ячейки F1.
8. Смочите полоску фильтровальной бумаги в растворе
окрашенного йодида калия и поднесите ее к ячейке F1.
9. Отметьте обесцвечивание полоски бумаги вследствие
взаимодействия образовавшегося газа с йодидом калия.
Тщательно промойте поддон по окончании опытов.
Вопросы.
В.1 Опишите подробно уравнения окислительновосстановительных реакций, протекающих в ячейках С1 и С2.
Докажите, что нитрит-ион проявляет свойства как окислителя, так и
восстановителя.
В.2 Объясните изменение окраски растворов и выделение газа в
ячейке С1.
В.3 Опишите структуру и пространственное строение молекулы
азотистой кислоты. Приведите электронную конфигурацию молекулы
и предположите, что она проявляет окислительно-
НNO
2
восстановительные свойства.
23
В.4 Докажите, что нитрат-ион проявляет окислительные свойства
моль
гг/
18
при взаимодействии с магнием. Напишите уравнение протекающей в
ячейке D1 окислительно-восстановительной реакции.
В.5 Напишите уравнение гидролиза соли нитрата аммония,
доказывающее, что индикатор изменяет свою окраску в соответствие с
образовавшейся средой раствора.
В.6 Какая реакция происходит в ячейке F1 при смешивании и
нагревании растворов азотной и соляной кислот в соотношении 1:3?
Напишите данную окислительно-восстановительную реакцию.
В.7 Какой газ образуется в ячейке F1?
В.8 Докажите с помощью уравнения реакции, что бумага,
смоченная раствором йодида калия, при поднесении ее к ячейке F1
обесцвечивается.
Пример решения задач.
При нагревании соли массой 12,8 г образуются вода массой 7,2
г и азот объемом 4,48 л (нормальные условия). Определите
формулу соли, если ее молярная масса равна 64 г/моль.
Решение.
Определяем количество вещества образовавшегося азота:
ν(N2) =
NV )(
2
V
m
; ν(N2) =
48,4
= 0,2 моль.
мольлл/4,22
Вычисляем количество вещества атомного азота, содержащегося в
образце исходного вещества:
ν(N) = 2 · ν(N2); ν(N) = 2 · 0,2 моль = 0,4 моль.
Определяем количество вещества полученной воды:
ν(Н2О) =
)(
OHm
2
; ν(Н2О) =
)(
OHM
2
2,7
= 0,4 моль.
Количества веществ атомных водорода и кислорода, которые
содержались в образце соли, составляют:
ν(Н) = 2 · ν (Н2О); ν(Н) = 2 · 0,4 = 0,8 моль
ν(О) = ν (H2O); ν(О) = 0,4 моль
Находим соотношение между количествами веществ атомных
азота, водорода и кислорода в соединении:
ν(N) : ν(Н) : ν(О) = 0,4 : 0,8 : 0,4 = 1 : 2 : 1
24
ν
2
1
ν
или
N
=
; (а)
)()(H
ν
H
= 2. (б)
)()(O
ν
Зная, что молярная масса вещества равна 64 г/моль, получаем:
М(соли) = ν(N) · М(N) + ν(Н) · М(Н) + ν(О) · М(О)
или 64 = 14 · ν(N) + ν(Н) + 16 · ν(О) (в)
Решая систему уравнений (а), (б) и (в), находим, что ν(N) = 2 моль,
ν(Н) = 4 моль, ν(О) = 2 моль, т.е. формула соединения N2H4O2 или
NH4NO2 при нагревании этой соли образуются азот и вода:
NH4NO
= 2Н2О + N2
2
Ответ: NH4NO2.
Задачи.
. Количество азотной кислоты, содержащейся в растворе, на
1
нейтрализацию которого израсходовано 100 мл 0,2М раствора NaOH,
составляет___ моль:
1) 0,02;
2) 0,01;
3) 0,1;
4) 0,2.
2. Взаимодействие азотной кислоты с металлами обычно происходит
без образования___
1) воды;
2) соли;
3) водорода;
4) оксида азота.
3. Соль образуется при___
1) разложении известняка;
2) молочнокислом брожении глюкозы;
3) растворения натрия в воде;
4) взаимодействие аммиака с хлороводородом.
4. Чилийская селитра представляет собой нитрат___
1) аммония;
) натрия;
2
3) магния;
4
) кальция;
25
5) калия;
6) лития.
5. Для получения 1132 кДж тепла по реакции 2NO
∆Н0= -556 кДж необходимо затратить ___ литров кислорода
=2NO
(г)+O2
2(г)
1) 11,2
2) 44,8
3) 56
4) 22,4
6. При увеличении давления в системе в три раза скорость химической
реакции
2NO
+ O
(г)
→ 2NO
2(г)
2(г)
___
1) не изменится;
2) уменьшится в 27 раз;
) увеличится в 9 раз;
3
4) увеличится в 27 раз.
7. Образование соли аммония возможно в химической реакции ___
;
1) Cu+HNO
2) Fe+HNO
3) Zn+HNO
4) Mg+HNO
3(разб.)
3(конц.)
3(конц.)
3(разб.)
→
→
→
→
8. В каких соединениях степень окисления азота равна +5?
1) HNO
2) NH
3) NaNO
;
2
;
3
;
2
4) N2O5;
5) NH4NO3.
9. Три моля NO2 поместили в сосуд объемом 1 л, после чего там
установилось равновесие в результате протекания реакции
димеризации 2NO
= N2O
2(г)
Найдите Кр реакции, если [NO2]=0.5
4(г).
моль/л?
1) 6,0
2) 0,6
3) 0,3
4) 1,0
26
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12
ТЕМА: «р-ЭЛЕМЕНТЫ V ГРУППЫ. ФОСФОР И СВОЙСТВА
ЕГО СОЕДИНЕНИЙ»
Теоретический материал, подлежащий изучению до начала
работы.
Закономерности в изменении свойств p-элементов V группы и
образуемых ими простых веществ; принципы получения простых
веществ. Характерные степени окисления элементов в соединениях и
закономерности в изменении устойчивости соответствующих
соединений. Закономерности в изменении кислотно-основных и
окислительно-восстановительных свойств соединений в различных
степенях окисления. Применение p-элементов V группы, и их
соединений.
Общие положения.
Главную подгруппу V группы составляют азот, фосфор, мышьяк,
сурьма и висмут. Каждый из элементов имеет электронную
конфигурацию на внешнем уровне ns
2nр3
и может проявлять в своих
соединениях степень окисления от -3 до +5. Азот и фосфор –
типичные неметаллы, мышьяк проявляет и металлические свойства,
сурьма и висмут – типичные металлы. В отличие от всех других, в V
группе периодической системы очень резко изменяются свойства
составляющих ее элементов.
Фосфор – «элемент-одиночка»; известен его единственный
стабильный изотоп 31Р. Фосфор, как и азот, тоже является одним из
незаменимых для жизни элементов и входит в состав всех живых
организмов. Он содержится в костных тканях и необходим животным
в процессах обмена веществ для накопления энергии. Простое
вещество при обычных условиях существует в виде целого ряда
аллотропных модификаций, точное число которых до сих пор
является предметом дискуссий. Главные из них – белый, красный и
черный фосфор, которые при определенных условиях могут
взаимопревращаться. Все аллотропы химически активны (особенно
белый) и взаимодействуют со многими веществами, поэтому в
свободном состоянии в природе фосфор не встречается, а входит в
состав минералов типа апатитов 3Са
(PO)4 · CaF2 и фосфатов
3
Са3(РО4)2.
27
Химические свойства.
Из трех аллотропов фосфора наиболее активным является белый
фосфор, состоящий из молекул Р4 (Tпл = 44°С, Т
= 280°С). Красный
кип
и черный фосфор являются полимерными модификациями и у них
гораздо более высокие температуры плавления и кипения (Тпл(Р
красн
) =
600°С под давлением).
Белый фосфор уникален по своей химической активности,
разительно отличаясь от азота. Так, уже при комнатной температуре
мелкодисперсный фосфор самовоспламеняется, образуя ангидрид
фосфорных кислот Р2О5 (точнее Р4О10):
Р4 + 5О2 = Р4О10.
При недостатке кислорода образуется оксид фосфора (III)
(формально являющийся ангидридом двухосновной фосфористой
кислоты Н3РО3):
Р4 + 3О2 = 2Р2О3.
ак же активно белый фосфор реагирует с галогенами, серой (азот
Т
с этими элементами непосредственно не реагирует) – при этом
образуются РСl5, РСl3, РВr5, РВr3, Р2S5, Р2S3:
Р4 + 6Сl2 4РСl3,
Р4 + 10Сl2 4РСl5,
Р4 + 6Вr2 4Вr3 ,
Р4 + 6S 2Р2S3.
Красный и черный фосфор вступают в аналогичные реакции при
более высоких температурах. Так же, как и азот, фосфор реагирует с
металлами, образуя фосфиды; последние, взаимодействуя с водой или
кислотами, выделяют фосфин РН3:
6Мg + Р4 = 2Мg3Р2,
Мg3Р2 + 6Н2О = 3Мg(ОН)2 + 2РН3↑,
2АlР + 6НСl = 2АlСl3 + 2Р
Н3↑.
Только белый фосфор реагирует с горячей щелочью, образуя
фосфин и гипофосфит, например, КН2РО2:
Р4 + 3КОН +
3Н2О = 3КН2РО2 + РН3↑.
28
Эта реакция часто используется в лабораториях для получения
фосфина. С водородом фосфор практически не взаимодействует.
Оксиды фосфора.
Фосфорный ангидрид Р2О5 («простейшая» формула) является
наиболее стабильным оксидом фосфора при обычных условиях. Это твердое белое вещество состава Р4О
Фосфористый ангидрид
10.
описывается простейшей формулой Р2O3 и истинной формулой Р4О6.
Показано, что фосфор в Р4О6 координационно ненасыщен, и поэтому
является неустойчивым.
Взаимодействие Р4О6 с горячей водой приводит к
диспропорционированию:
Р4О6 + 6Н2О = РН3↑ + 3Н3РО4;
Газообразный НСl разлагает Р4О6:
+ 6НСl = 2Н3РО3 + 2РСl3.
Р
4О6
Р4О10 активно взаимодействует с водой, а также отнимает ее от
других соединений, образуя в зависимости от условий, либо
метафосфорную НРО3, либо ортофосфорную Н3РО4, либо
пирофосфорную Н4Р2О7 кислоты. Именно поэтому Р4О
широко
10
используется как осушитель различных веществ от паров воды.
Фосфорные кислоты.
Из трех фосфорных кислот наибольшее практическое значение
имеет ортофосфорная кислота Н3РО4 (часто ее называют просто
фосфорной) – белое ткристаллическое вещество, хорошо растворимое
в воде. В водном растворе она диссоциирует ступенчато. Как
трехосновная, фосфорная кислота образует три типа солей:
дигидрофосфаты (NаН2РО
); гидрофосфаты (Nа
4
НРО4); фосфаты
2
(Na3РО4). Все дигидрофосфаты растворимы в воде. Из гидрофосфатов
и фосфатов в воде растворимы только соли щелочных металлов и
аммония.
Соли фосфорной кислоты являются ценными минеральными
удобрениями. Наиболее распространенные среди них – суперфосфат,
преципитат и фосфоритная мука. Простой суперфосфат – смесь
дигидрофосфата кальция Са(Н
и «балласта» СаSО4. Его
2РО4)2
получают, обрабатывая фосфориты и апатиты серной кислотой. При
обработке минеральных фосфатов фосфорной кислотой получают
29
двойной суперфосфат Са(Н2РО4)2. При гашении фосфорной кислоты
известью получают преципитат СаНРО
.
2Н2О.
4
Важное значение имеют сложные удобрения (т.е. содержащие
одновременно азот и фосфор; или азот, фосфор и калий). Из них
наиболее известен аммофос – смесь NН
4Н2РО4
и (NН4)2НРО4.
Контрольные вопросы.
1. Объясните высокую реакционную способность молекулы белого
фосфора Р4.
2. Напишите уравнения реакций взаимодействия фосфора: а) с
концентрированным раствором азотной кислоты; б) с раствором
гидроксида бария; в) с раствором сульфата бария.
3. Назовите важнейшие кислородсодержащие кислоты фосфора.
Какова их основность?
4. Какую реакцию среды имеют водные растворы фосфата,
гидрофосфата и дигидрофосфата калия? Ответы обоснуйте.
. Как изменяются кислотно-основные и окислительно-
5
восстановительные свойства гидроксидов в ряду Р(III) – As(III) –
Sb(III) – Bi(III)?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №12(А)
НАЗВАНИЕ: «РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ РАЗЛИЧНЫХ СОЛЕЙ
ФОСФОРА»
Часть 1. Качественные реакции на анионы фосфорных кислот
(кроме PO
3-
).
4
Подготовка к работе.
Оборудование. Поддон, 3 тонкие пипетки.
Реактивы. Раствор гидрофосфата натрия 0,5н Na2HPO4, раствор
дигидрофосфата натрия 0,5н NaH2PO4, раствор дифосфата натрия 0,5н
Na4P2O7, раствор нитрата серебра 0,1н AgNO3.
Порядок работы.
1. В ячейку А1 внесите пипеткой 3-5 капель раствора
гидрофосфата натрия.
2. В ячейку А2 внесите пипеткой 3-5 капель раствора
дигидрофосфата натрия.
. В ячейку А3 внесите пипеткой 3-5 капель раствора дифосфата
3
натрия.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]