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
Активные металлы — более сильные восстановители, чем углерод
или кремний, поэтому последние при непосредственном
взаимодействии с ними выступают в качестве окислителей:
Са + 2С = СаС2,
2Mg + Si = Мg2Si.
Контрольные вопросы.
1. Напишите электронные формулы атомов элементов IVА группы.
Укажите возможные степени окисления этих элементов.
2. Назовите аллотропные модификации углерода. Возможно ли
образование аналогичных по структуре аллотропных модификаций
кремния?
3. Какие окислительно-восстановительные свойства характерны
для простых веществ, образуемых элементами IVА группы?
4. Как различаются карбиды и силициды по типу химической
связи?
. Объясните по методу валентных связей и методу молекулярных
5
орбиталей химическую связь в молекуле СО.
6. Какова растворимость солей угольной кислоты в воде?
7. При отравлениях для вывода свинца из организма применяется
10%-ный раствор сульфата натрия. В чем принцип действия этого
раствора?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №13(А)
НАЗВАНИЕ: «РЕАКЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ УГЛЕРОДА С
КИСЛОРОДОМ»
Подготовка к работе.
Оборудование. Поддон, шприц на 2 мл, тонкая пипетка,
микрошпатель, крышка 1, крышка 2, стеклянная трубочка, 2
силиконовых трубки (4см х 4мм), зубочистка, спички, микрогорелка,
вата.
Реактивы. Порошок диоксида марганца MnO2,
свежеприготовленный 10% раствор пероксида водорода Н2О2,
свежеприготовленная известковая вода Ca(OH)
, активированный
2
уголь С.
41
Внимание! Раствор пероксида водорода и известковая вода
должны быть свежеприготовленными, иначе результаты
эксперимента будут не точными.
Порядок работы.
1. В ячейку F1 внесите 1 микрошпатель порошка диоксида
марганца.
2. Плотно закройте ячейку F1 крышкой 1. Присоедините одну
силиконовую трубку к крышке.
3. Ячейку F6 на 3/4 наполните свежеприготовленной известковой
водой, и плотно закройте крышкой 2. Прикрепите другую
силиконовую трубку к крышке 2.
4. Наберите в шприц 1 мл 10% раствор пероксида водорода и
прикрепите шприц к крышке 1 на ячейке F1.
5. Маленьким кусочком ваты, смоченным в воде с помощью
зубочистки, смочите внутренние стенки трубочки для того, чтобы
углерод закрепился на стенках и не рассыпался при нагревании.
6. Держите стеклянную трубочку горизонтально и при помощи
узкого конца чистого микрошпателя положите небольшое количество
угольного порошка в центр трубочки. Удерживая трубочку в
горизонтальном положении, прикрепите, один ее конец к силиконовой
трубке с крышки 1, а второй – к силиконовой трубке с крышки 2.
42
Внимание! Не меняйте положения стеклянной трубочки, т.к.
некоторое количество порошка углерода может попасть в ячейку F1
и опыт придется проводить сначала.
7. Зажгите микрогорелку.
8. Медленно добавьте около 0,4 мл 10% раствора пероксида
водорода из шприца в ячейку F1. Подождите появления обильных
пузырьков в известковой воде в ячейке F6, затем начните нагревать
порошок углерода в стеклянной трубочке над микрогорелкой.
9. Если выделение пузырьков в ячейке F6 прекратится, добавьте по
капле раствор пероксида водорода в ячейку F1, продолжая нагревать
уголь.
10. Продолжайте нагрев еще 1-2 минуты.
11. После появления заметных изменений в известковой воде
продолжайте нагревать углерод в стеклянной трубочке еще 2-3
минуты.
2. Затушите пламя микрогорелки. Снимите крышку 2 с ячейки
1
F6, чтобы избежать попадания известковой воды в стеклянную
трубочку.
Промойте поддон водой.
Промойте водой стеклянную трубочку и зубочисткой удалите весь
осадок.
Вопросы.
В.1 Опишите внешний вид известковой воды.
В.2 Опишите внешний вид известковой воды в ячейке F6 через 2
минуты.
В.3 Какая разница между количеством активированного угля в
начале опыта и тем количеством, что осталось в трубочке после
нагревания?
В.4 Предположите, что произошло с активированным углем во
время нагревания.
В.5 Почему внешний вид известковой воды изменился?
В.6 Докажите, что газ, который вызвал изменения в известковой
воде, не был кислородом, полученным в резервуаре F1.
В.7 Напишите уравнение окисления углерода кислородом.
43
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №13(Б)
НАЗВАНИЕ: «ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА»
Часть 1. Получение углекислого газа.
Подготовка к работе.
Оборудование. Поддон, крышка 1, крышка 2, пластиковый
микрошпатель, шприц на 2 мл, тонкая пипетка, силиконовая трубка
(4см х 4мм).
Реактивы. Раствор соляной кислоты 5,5M HCl, порошок карбоната
кальция (известняка) СаСО3, раствор гидроксида кальция (прозрачная
известковая вода) Са(ОН)2.
Порядок работы.
. В ячейку F1 внесите 2 микрошпателя порошка карбоната
1
кальция.
2. Ячейку F1 закройте крышкой 1.
3. Ячейку F2 наполните чистой пипеткой на 3/4 известковой водой.
Ячейку F2 закройте крышкой 2.
4. Ячейки F1 и F2 соедините силиконовой трубкой через отводные
отверстия на крышках 1 и 2, закрывающих данные ячейки.
5. Наполните шприц 0,5 мл 5,5М раствором соляной кислоты.
Прикрепите шприц к крышке 1 на ячейке F1.
. В ячейку F1 добавляйте по капле раствор соляной кислоты к
6
порошку карбоната кальция.
44
Тщательно промойте поддон и шприц водой, и насухо вытрите
бумажным полотенцем.
Часть 2. Выделение углекислого газа при дыхании.
Подготовка к работе.
Оборудование. Поддон, коктейльная соломинка.
Реактивы. Раствор гидроксида кальция (прозрачная известковая
вода) Са(ОН)2.
Порядок работы.
1. Ячейки F3 и F5 на 1/3 наполните прозрачной известковой водой.
2. В ячейку F3 поместите чистую соломинку в известковую воду.
Слегка подуйте в соломинку.
3. В ячейке F5 пипеткой пропустите воздух в известковую воду
(выдавливайте воздух из пипетки, кончик которой погружен в
известковую воду; повторите процедуру несколько раз).
Тщательно промойте поддон водой и вытрите насухо бумажным
полотенцем.
Часть 3. Растворение углекислого газа в воде.
Подготовка к работе.
Оборудование.
тонкие пипетки, силиконовая трубка (4см х 4мм), шприц на 2 мл.
Реактивы. Раствор соляной кислоты 5,5М HCl, порошок карбоната
кальция (известняка) СаСО3, универсальный индикаторный раствор.
Порядок работы.
1. В ячейку F1 внесите 5 микрошпателей порошка карбоната
кальция и закройте ее крышкой 1.
2. Ячейку F2 заполните водой на ¾ при помощи пипетки.
3. В ячейку F2 чистой пипеткой поместите 1 каплю
универсального индикаторного раствора в воду и закройте ее
крышкой 2.
4. Ячейки F1 и F2 соедините силиконовой трубкой, вставив ее
концы в крышки 1 и 2.
5. Наполните шприц 0,5 мл 5,5М раствором соляной кислоты.
Присоедините шприц к крышке 1 на ячейке F1.
. В ячейку F1 добавьте по капле раствор соляной кислоты.
6
Тщательно промойте поддон и шприц водой, и высушите бумажным
полотенцем.
Поддон, крышка 1, крышка 2, микрошпатель, 2
45
Часть 4. Влияние углекислого газа на процесс горения.
Подготовка к работе.
Оборудование. Поддон, крышка, микрошпатель, шприц на 2 мл,
спички.
Реактивы. Раствор соляной кислоты 5,5M HCl, порошок карбоната
кальция (известняка) СаСО3.
Порядок работы.
. В ячейку F1 внесите 6 микрошпателей порошка карбоната
1
кальция.
2. Ячейку F1 закройте крышкой.
3. Наберите в шприц 0,5 мл 5,5М раствора соляной кислоты.
Прикрепите шприц к крышке.
4. Зажгите спичку и держите горящий конец над отверстием в
крышке.
5. В ячейку F1 свободной рукой приливайте по капле раствор
соляной кислоты.
6. Тщательно промойте поддон и шприц водой, и высушите
бумажным полотенцем.
Вопросы.
Часть 1.
В.1 Что Вы наблюдаете в ячейке F1, когда добавляете раствор
соляной кислоты к карбонату кальция?
46
В.2 Какой процесс, происходящий в ячейке F2, подтверждает
выделение газа?
В.3 Что происходит с известковой водой в ячейке F2, когда газ из
ячейки F1 поступает в нее?
В.4 Какой газ образовался в результате химической реакции в
ячейке F1?
В.5 Напишите уравнение химической реакции между соляной
кислотой и карбонатом кальция.
В.6 Напишите химическое уравнение реакции между углекислым
газом и гидроксидом кальция.
В.7 Уточните, что вызвало помутнение раствора в реакции
углекислого газа с прозрачной известковой водой.
Часть 2.
В.1 Что происходит с прозрачной известковой водой, когда Вы в
нее дуете?
В.2 Объясните изменения внешнего вида известковой воды.
В.3 Что происходит с прозрачной известковой водой при
прохождении через нее воздуха из легких?
В.4 Объясните, как этот эксперимент доказывает, что при дыхании
выделяется углекислый газ?
Часть 3.
В.1 Какова окраска универсального индикатора в воде ячейки F2?
В.2 Определите значение рН воды.
В.3 Что происходит в ячейке F2, когда углекислый газ проходит
через воду?
В.4 Выясните рН воды в ячейке F2 после прохождения через нее
углекислого газа.
В.5 Почему СО
(г) при прохождении через раствор, изменил
2
окраску индикатора?
В.6 Напишите уравнение химической реакции получения угольной
кислоты.
В.7 Под давлением в воде растворяется больше углекислого газа,
образуя раствор, называемый в продаже «содовая вода». Можете ли
вы объяснить, почему при открывании бутылки с «содовой водой»
(минеральной) видны маленькие пузырьки газа и слышно шипение?
47
Часть 4.
В.1 Что происходит с пламенем спички, когда ее держат над
отверстием крышки на ячейке F1?
В.2 Объясните Ваши наблюдения в 1 вопросе.
В.3 Объясните, как влияет углекислый газ на процесс горения.
В.4 Углекислый газ СО2 имеет большую плотность, чем кислород.
Опишите, как это свойство СО2 и результаты опыта может быть
использовано при борьбе с пожарами. Назовите средства для борьбы с
пожарами, в которых используется это свойство.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №13(В)
НАЗВАНИЕ: «ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ
КРЕМНИЯ»
Часть 1. Отношение кремния к кислотам и щелочам.
Подготовка к работе.
Оборудование. Поддон, микрошпатель, 3 тонкие пипетки.
Реактивы. Раствор соляной кислоты 5,5M HCl, раствор
концентрированной азотной кислоты HNO3, раствор гидроксида
натрия NaOH, порошок кремния Si, полученный предварительно
магнийтермическим способом*.
Порядок работы.
1. В ячейки Е1, Е2, Е3 поместите по 1 микрошпателю полученного
предварительно магнийтермическим способом порошка кремния.
2. В ячейку Е1 пипеткой внесите 3-5 капель концентрированного
раствора азотной кислоты. Отметьте выпадение осадка оксида
кремния и образование газа.
3. В ячейку Е2 пипеткой внесите 3-5 капель раствора соляной
кислоты. Опишите наблюдаемое.
4. В ячейку Е3 пипеткой внесите 3-5 капель раствора щелочи.
Отметьте выделение газа и образование силиката металла.
* Магнийтермический способ получения кремния заключается в
следующем:
Пробирку с хорошо перемешанной смесью порошков магния и
кварцевого песка (с массовым соотношением 7:10) зажмите в штативе
вертикально. Сначала смесь прогрейте, а затем нагревайте дно
пробирки до тех пор, пока смесь не раскалится и не начнется реакция.
При этом наряду с элементарным кремнием образуется в пробирке
48
силицид магния. После охлаждения пробирку разбейте, и ее
содержимое хорошо растолките в фарфоровой ступке. Полученный
порошок используйте в качестве источника элементарного кремния.
Часть 2. Получение кремниевых кислот в виде геля.
Подготовка к работе.
Оборудование. Поддон, 2 тонкие пипетки, стеклянная палочка.
Реактивы. Раствор соляной кислоты 24%-ный HCl,
концентрированный раствор растворимого стекла Na2SiO3.
Порядок работы.
1. В ячейку F1 внесите 10 капель концентрированного раствора
растворимого стекла.
2. В ячейку F1 быстро прилейте 6 капель 24%-ного раствора
соляной кислоты. Интенсивно перемешайте стеклянной палочкой.
Опишите наблюдаемое.
Часть 3. Гидролиз силикатов.
Подготовка к работе.
Оборудование.
Поддон, 3 тонкие пипетки.
Реактивы. Раствор силиката натрия Na2SiO3, раствор хлорида
аммония NH4Cl, раствор лакмуса.
Порядок работы.
1. В ячейку F6 и F5 внесите пипеткой по 5 капель раствора
силиката натрия.
2. Определите среду раствора данной соли добавлением 1 капли
индикаторного раствора лакмуса в ячейки F6 и F5.
3. В ячейку F5 добавьте 10 капель раствора хлорида аммония.
Наблюдайте выделение газа с характерным запахом.
Не наклоняйтесь близко к поддону и не вдыхайте пары газа!
Часть 4. Получение нерастворимых силикатов.
Подготовка к работе.
Оборудование. Поддон, микрошпатель, 1 тонкая пипетка.
Реактивы. Раствор силиката натрия Na2SiO3, кристаллы CuSO4 ·
5H2O; кристаллы NiSO4 · 7H2O; кристаллы Co(NO3)2 · 6H2O;
кристаллы FeSO
· 7H2O; кристаллы MnSO4 · 4H2O; кристаллы
4
Pb(NO3)2, дистиллированная вода.
49
Порядок работы.
1. В ячейки Е4, Е5, Е6 внесите по 20 капель дистиллированной
воды.
2. В ячейки Е4, Е5, Е6 внесите по 2-3 капли раствора силиката
натрия.
3. В ячейку Е4 микрошпателем добавьте по 1-2 кристаллика CuSO
· 5H2O и NiSO4 · 7H2O.
4. В ячейку Е5 микрошпателем добавьте по 1-2 кристаллика
Co(NO3)2 · 6H2O и FeSO4 · 7H2O.
5. В ячейку Е6 микрошпателем добавьте по 1-2 кристаллика
MnSO4 · 4H2O и Pb(NO3)2.
6. Наблюдайте разнообразные формы, которые приобретают
образовавшиеся нерастворимые силикаты.
Вопросы.
В.1 Опишите уравнения окислительно-восстановительных реакций,
происходящих в ячейках Е1, Е2 и Е3. Учитывайте, что при
взаимодействии кремния с азотной кислотой происходит пассивация,
а при взаимодействии с водным раствором щелочи выделяется
водород и силикат натрия.
В.2 Сопоставьте строение и радиусы атомов кремния и углерода,
значения их энергии ионизации, проявляемые ими степени окисления,
устойчивые для них координационные числа.
В.3 Объясните, почему на стенках камер и дымовых труб, через
которые проходят продукты сгорания угля (дерева), оседает сажа.
В.4 На каком принципе основана газификация топлива? Опишите
химические реакции, которые лежат в основе газификации.
В.5 Предположите, какие восстановители можно использовать для
получения кремния из его диоксида.
В.6 Какими способами получают кремний для полупроводниковой
техники?
В.7 Охарактеризуйте отношение кремния к неметаллам и металлам,
кислотам и щелочам. Приведите примеры.
В.8 Чем объясняется, что кремний не растворяется в царской водке,
но растворяется в смеси HF + HNO
?
3
В.9 Опишите наблюдаемое в ячейке F1 при смешивании растворов
соляной кислоты и растворимого стекла.
4
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]