Лабораторная работа №1. Типы химических соединений.

Цель работы: закрепление знаний классификации неорганических соединений и их основных свойств, а также выработка умения пользоваться индикаторами для определения характера среды (кислая, щелочная, нейтральная), и приобретения навыка обращения с аппаратом Киппа (знакомство с ним).

Ход работы:

Опыт №1. Применение индикатора для определения характера среды.

Индикаторы – вещества, которые служат для качественного определения кислотности среды (обычно это слабые органические кислоты, окраска которых отличается от окраски ионов, на которые они диссоциируют).

Определение кислотности среды с помощью индикаторов основано на том, что окраска индикатора отличается от окраски его ионов; и если индикатор поместить в щелочную среду, то появившиеся отрицательно заряженные ионы OH^- будут соединяться с положительными ионами индикатора, смещая равновесие в сторону одного цвета, а если поместить индикатор в кислую среду, то появившиеся положительно заряженные ионы H⁺ будут соединяться с отрицательными ионами индикатора, смещая равновесие в сторону другого цвета.

Пример:

HInd H⁺ + Ind^-

красный синий

Доливаем кислоты и равновесие смещается к красному цвету, а если долить щёлочи – то к синему.

Индикаторы	Окраска в различных средах
	нейтральная	кислая	щелочная
Лакмус	фиолетовый	красный	синий
Фенолфталеин	бесцветный	бесцветный	розовый (бордовый)
Метилоранж	оранжевый	бесцветный	жёлтый

Опыт №2. Получение и свойства амфотерного гидроксида.

В две пробирки внёс по 2 капли раствора NaOH (гидроксида натрия), после чего добавил в каждую по 5 капель AlCl₃ (хлорида алюминия). Наблюдал образование студенистого белого осадка Al(OH)₃ (гидроксида алюминия).

3NaOH + AlCl₃  Al(OH)₃ + 3NaCl

К гидроксиду натрия добавляем хлорид алюминия и получаем гидроксид алюминия и хлорид натрия.

К полученному добавил 10 капель H₂SO₄ (серной кислоты) в одну пробирку и 10 капель NaOH (гидроксида натрия) в другую. Наблюдал полное растворение осадков.

1. 2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄  Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O

К гидроксиду алюминия прибавляем серную кислоту и получаем сульфат алюминия и воду.

2. Al(OH)₃=H₃AlO₃ + 3NaOH  Na₃AlO₃ + 3H₂O

К гидроксиду алюминия или алюминиевой кислоте добавляем гидроксид натрия и получаем ортоалюминат натрия и воду.

Мы показали, что гидроксид алюминия растворяется как в щёлочи, так и в кислоте, т.е. ведёт себя как типичное амфотерное основание.

На основании этого опыта можно сделать вывод, что основное отличие химических свойств амфотерных гидрооксидов состоит в том, что они способны проявлять свойства и основания, и кислоты в зависимости от партнёра по реакции.

Амфотерность объясняется тем, что гидроксид по-разному диссоциирует в зависимости от среды.

Пример:

2H⁺ + ZnO₂^-2  H₂ZnO₂ = Zn(OH)₂  Zn²⁺ + 2OH^-

Опыт №3. Получение кислой соли и перевод её в нормальную.

В пробирку до половины её объёма был налит раствор Ca(OH)₂ (гидроксида кальция), затем с помощью аппарата Киппа через данный раствор пропускался углекислый газ (CO₂). Наблюдал образование белого осадка CaCO₃ (карбоната кальция).

Ca(OH)₂ + CO₂  CaCO₃ + H₂O

К гидроксиду кальция прибавляем углекислый газ и получаем карбонат кальция и воду.

Но продолжая пропускать углекислый газ (CO₂) я наблюдал, что осадок CaCO₃ (карбоната кальция) постепенно растворился (в результате образования растворимого в воде Ca(HCO₃)₂ (гидрокарбоната кальция)).

CaCO₃ + H₂O + CO₂  CaCO₃ + H₂CO₃  Ca(HCO₃)₂

К карбонату кальция и воде прибавим углекислый газ и получим карбонат кальция и угольную кислоту, в свою очередь угольная кислота и карбонат кальция образуют гидрокарбонат кальция.

Другие способы получения кислой соли:

1. Ca(OH)₂ + 2H₂CO₃  Ca(HCO₃)₂ + 2H₂O

2. Na₂CO₃ + H₂O  NaHCO₃ + NaOH

3. (CaOH)₂SO₄ + 3H₂SO₄  2Ca(HSO₄)₂ + 2H₂O

При переводе кислой соли в нормальную мы нейтрализуем ион водорода добавлением основания (ОН⁺ переходит в Н₂О).

Опыт №4. Получение основной соли и перевод её в нормальную.

Поместил в пробирку 5 капель CuCl₂ (хлорида меди II) и добавил равное количество раствора NaOH (гидроксида натрия). Наблюдал образование синего осадка Cu(OH)₂ (гидроксида меди II).

CuCl₂ + 2NaOH  Cu(OH)₂ + 2NaCl

К хлориду меди II добавили гидроксид натрия и получили гидроксид меди II и хлорид натрия.

Затем при постоянном перемешивании добавил 10 капель раствора CuSO₄ (сульфата меди II). Наблюдал изменение цвета осадка от синего до зеленовато-голубого, характерного для солей гидроксомеди.

Cu(OH)₂ + CuSO₄  (CuOH)₂SO₄

К гидроксиду меди II добавили сульфат меди II и получили сульфат гидроксомеди II.

Другие способы получения основных солей:

1. Fe(OH)₃ + 2HNO₃  FeOH(NO₃)₂ + 2H₂O

2. Cu(NO₃)₂ + H₂O  CuOHNO₃ + HNO₃

3. Ca(HSO₄)₂ + 3Ca(OH)₂  2(CaOH)₂SO₄ + 2H₂O

К полученному осадку при перемешивании добавил 7 капель раствора H₂SO₄ (серной кислоты). Наблюдал растворение осадка.

(CuOH)₂SO₄ + H₂SO₄  2CuSO₄ + 2H₂O

К сульфату гидроксомеди II добавили серную кислоту и получили сульфат мели II и воду.

Для получения основной соли из нормальной следует осуществить реакцию соединения нормальной соли с основанием, а для обратного перехода необходимо нейтрализовать гидроксильные ионы, входящие в состав основной соли, т.е. добавить кислоту.

Основные результаты: Мною были изучены свойства индикаторов, на опыте были получены основные свойства амфотерных оснований, осуществлены переводы нормальной соли в основную (и кислую) и обратно.

Выводы: На опыте я убедился в «двойственных» свойствах амфотерных гидроксидов, научился пользоваться индикаторами, освоил получение кислых и основных солей и перевод их в нормальные.