Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Bulychev A.G., Himiya, ucheb.-met. pos. po vypol. laborat. rab., 2014.pdf
Скачиваний:
132
Добавлен:
11.03.2016
Размер:
1.12 Mб
Скачать

Лабораторная работа № 22 Изучение свойств галогенов и их соединений

Цель работы. Освоить строение атомов фтора, хлора, брома и йода и изучить их основные свойства и химические свойства соединений, в состав которых входят галогены; получить навыки проведения опытов полумикрометодом.

Задание по работе. Написать уравнения проведенных реакций в молекулярной и ионно-молекулярной форме. В уравнения окислительно-восстановительных реакций коэффициенты подобрать методом электронно-ионного баланса.

Методические указания по выполнению работы

Опыт 1. Окислительные свойства галогенов и их сравнительная актив-

ность

а) Сравнение окислительных свойств галогенов.

Водну пробирку внести 3 капли раствора бромида калия (KBr), а в две другие – по 3 капли раствора йодида калия (KI) . Во все три пробирки добавить по 2 капли органического растворителя (бензол) . В пробирки с растворами йодида и бромида калия внести по 3 капли хлорной воды (Cl2+H2O), в последнюю пробирку с раствором йодида калия – 3 капли бромной воды (Br2+ H2O). Содержимое пробирок перемешать

ипо окраске полученного слоя органического растворителя установить, какой галоген выделяется в свободном виде в каждой из пробирок.

Написать уравнения реакций в молекулярной и ионной форме. В каждом случае указать окислитель и восстановитель. Расположить галогены в ряд по убыванию их окислительной активности. Объяснить последовательность расположения.

б) Окисление сульфата железа (II)

Вдве пробирки раздельно внести по 4 капли бромной и йодной воды. Добавить в каждую пробирку несколько кристалликов сульфата железа (II) [соли Мора

(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O].

Что наблюдалось? Написать уравнение протекающей реакции. В каком случае реакция окисления Fe2+не протекала? Выписав из справочной таблицы значения стандартных электродных потенциалов систем: Cl2/2Cl, Br2/2Br, I2/2I, Fe3+/Fe2+ вычислите Э.Д.С. и укажите, в каком случае реакция окисления FeSO4 невозможна. Подтверждалось ли это опытом?

99

Опыт 2. Сравнение восстановительных свойств галогенов.

Восстановление хлорида железа (III)

Внести в три пробирки раздельно по 3 капли раствора хлорида железа (III) и по 1 капле 2 н раствора серной кислоты, перемешать. Затем добавить в пробирку №1 - 3 капли раствора йодида калия, во №2 –3 капли раствора бромида калия, в №3 –3 капли раствора хлорида калия. Растворы тщательно перемешать.

Что наблюдали? В каком случае произошло восстановление FeCl3 и соответственно окисление галогена? Согласуются ли результаты опыта с относительными значениями стандартных электродных потенциалов соответствующих окислительновосстановительных систем (опыт 1б)? Как изменяется восстановительная способность галогенидов (отрицательных ионов галогенов)? Расположите их в ряд по возрастающей восстановительной активности.

Вопросы к защите работы

1.В каком случае произошло восстановление FeCl3 и соответственно окисление галогена?

2.Согласуются ли результаты опыта с относительными значениями стандартных электродных потенциалов соответствующих окислительно-восстановительных систем (опыт 1б)?

3.Как изменяется восстановительная способность галогенидов (отрицательных ионов галогенов)? Расположите их в ряд по возрастающей восстановительной активности.

Учебная литература /3/, с. 492-510; /6/, с. 132-135.

Лабораторная работа № 23 Изучение свойств углерода и его соединений

Цель работы – изучить строение атома углерода и основные свойства углерода и его соединений; освоить приемы проведения опытов полумикрометодом.

Задание по работе. Написать уравнения, проведенных реакций в молекулярной и ионно-молекулярной форме. В уравнения окислительно-восстановительных реакций коэффициенты подобрать методом электронно-ионного баланса.

100

Методические указания по выполнению работы

Опыт№1. Получение карбонатов щелочноземельных металлов и их растворение в уксусной кислоте.

В три пробирки внести по 3 капли растворов хлорида кальция СаСl2, хлорида стронция SrСl2и хлорида бария ВаСl2. Затем добавить в каждую пробирку по 3 капли раствора карбоната натрия Na2СО3. Добавлять по каплям раствор уксусной кислоты до полного растворения осадков. Отметить цвет осадков, очередность растворения осадков СaСО3, ВaСО3 и SrСО3 в уксусной кислоте и выделение газа. Написать уравнения реакций получения и растворения осадков.

Опыт №2. Восстановление перманганата калия щавелевой кислотой.

Внести в пробирку по 5 капель раствора щавелевой кислоты Н2С2О4 и 2н. раствора хлороводородной (соляной) кислоты. Подогреть раствор до 70-800С, поместив пробирку на 2 минуты в водяную баню. Вынуть пробирку и добавлять по каплям раствор перманганата калия КмnО4, перемешивая содержимое пробирки после добавления каждой капли. Наблюдать обесцвечивание раствора перманганата калия, обусловленное восстановлением его до катионов марганца (II). Отметить выделение оксида углерода (IV) до которого окисляется щавелевая кислота. Написать уравнение реакции, подобрать коэффициенты ионно-электронным методом.

Вопросы к защите работы

1.Как влияет величина произведения растворимости на скорость образования и растворения малорастворимых карбонатов (осадков)?

2.Определите степень окисления углерода в щавелевой кислоте.

Учебная литература /3/, с.336-352; /6/, с.104,166 – 167.

Справочный (теоретический) материал, необходимый для понимания задания и выполнения работ

Элементы – неметаллы могут проявлять как восстановительные, так и окислительные свойства, в зависимости от химического превращения, в котором они принимают участие. Самым электроотрицательным элементом является фтор, атомы которого неспособны отдавать электроны. Поэтому фтор проявляет только окислительные

101

свойства. Атомы других неметаллов могу проявлять и восстановительные свойства, но в меньшей степени, чем металлы.

Химические свойства неметаллов.

1.При взаимодействии с водородом большинство неметаллов проявляет окислительные свойства.

2 +N2=2NН3, Н2 + Вr2 = 2НВr

2.При взаимодействии с кислородом все неметаллы (кроме фтора) являются восстановителями.

S + О2 = SО2, 4Р + 5О2 = 2Р2О5.

3. Фтор при взаимодействии с кислородом является окислителем

2F2 2 = 2ОF2

4. Взаимодействие с металлами.

2Са +О2 = 2СаО, Fе + S = FеS,

2Na + Cl2 = 2NaCl,

6Li + N2 = 2Li3N.

Лабораторная работа № 24 Определение свойств органических соединений

Цель работы – ознакомление с основными свойствами некоторых органических соединений.

Задание по работе – определить качество органического растворителя. Определить рН в растворе уксусной кислоты. Написать уравнение диссоциации уксусной кислоты.

Методические указания по выполнению работы.

Опыт №1. Определение растворимости органических соединений в воде.

Анализ позволяет определить присутствие в органических растворителях примесей, нерастворимых в воде. Способ проверки на наличие примесей зависит от вида растворителя и типа примесей, в нем присутствующих. Обычно нерастворимыми в

102

воде примесями являются парафины, олефины, высокомолекулярные углеводороды или кетоны.

Вцилиндр №1 вместимостью 250 мл поместить 25 мл органического растворителя (груз) и разбавить дистиллированной водой в соотношении 1:10, цилиндр закрыть пробкой и содержимое хорошо встряхнуть. Выдержать около 5 минут до прекращения образования пузырьков воздуха внутри жидкости. В цилиндр №2 налить 250 мл чистой дистиллированной воды. Оба цилиндра установить на черную матовую поверхность и через слой жидкости определить степень помутн е- ния растворителя (груза) по сравнению с чистой водой. Если через 30 м и- нут после разбавления растворителя водой в цилиндре наблюдаются следы помутнения, то данный растворитель (груз) не прошел тест.

Опыт №2. Определение кислотности (рН) органических соедин е-

ний.

Втри пробирки поместите по 3 капли уксусной кислоты СН3СООН и воды Н2О. В пробирку №1 добавьте 1 каплю нейтрального лакмуса, интервал перехода рН которого находится в пределах 5-8, в пробирку №2 – метилового оранжевого с интервалом перехода рН 3,1-4,4, в пробирку №3 – 1%-ого спиртового раствора фенолфталеина с интервалом перехода рН 8,2-10,0.

Отметьте, в каких пробирках происходит изменение цвета индикатора, и определите приблизительное значение рН в растворе уксусной кислоты по универсальной индикаторной бумаге.

Справочный (теоретический) материал для выполнения рабо ты, необходимый для понимания задания и выполнения работ :

Растворимость в воде и кислотность (рН) органических соедин е-

ний.

Для лучшего понимания природы опасностей, возникающих при транспортировке химических веществ, а также для того, чтобы уметь определять основные свойства того или иного груза, необходимо знать с о- став и структуру вещества. Зная строение молекулы вещества и располо-

103

жение атомов в ней, можно предопределить свойства вещества и опасности, которые могут возникнуть при его обработке на борту судна, технологические условия транспортировки и т.д. Все химические грузы можно условно разделить на следующие группы:

-растительные и животные масла и жиры;

-простейшие углеводороды;

-нефтепродукты;

-сложные органические соединения;

-неорганические химические грузы.

Неорганические химические грузы.

Среди огромного количества неорганических химических грузов, перевозка которых осуществляется судами, следует выделить две большие группы грузов: кислоты и щелочи (хорошо растворимые в воде основания).

Кислоты - это сложные вещества, в состав которых входят кислотные остатки и один или несколько атомов водорода, способных замещаться на атомы металлов. Число атомов водорода в молекуле кислоты, способных замещаться на металл, называется основностью кислоты. Например: НСN – одноосновная, Н2SO4 – двухосновная,

Н3PO4 – трехосновная, Н4P2O7 – четырехосновная кислота. Кислоты весьма разнообразны как по агрегатному состоянию (газообразные, жидкие и твердые вещества), так и по физико-химическим свойствам. Большинство неорганических кислот хорошо растворимо в воде. Одним из важнейших химических свойств кислот является их способность образовывать соли при взаимодействии с основаниями и основными оксидами. Металлы, стоящие в ряду активностей металлов левее водорода вытесняют его из кислот, этим обусловлена высокая коррозионная способность кислот.

В воде кислоты распадаются на ионы (электролитическая диссоциация), образуя катионы водорода и кислотные остатки. Например, азотная кислота в водном растворе диссоциирует на катионы водорода Н+ и анионы - нитрат ионы NO3(кислотные остатки) НNO3 → Н+ + NO3. Так как в растворе присутствуют кислые катионы водорода, реакция среды - кислая, т.е. рН < 7.

104

Основания. Сложные вещества, в состав которых катионы металлов, соединенные с одной или несколькими гидроксильными группами OH. Основания делятся на хорошо растворимые в воде (щелочи) и нерастворимые. Общим свойством оснований является их способность взаимодействовать с кислотами с образованием солей и воды (реакция нейтрализации). Например: 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O. Образуется водный раствор соли сульфата натрия Na2SO4.

Щелочами называют вещества, которые при диссоциации в воде образуют ионы гидроксила ОН. Например: КОН → К+ + ОН.

1. Растворимость органических соединений (грузов) в воде

Метод позволяет определить присутствие в органических растворителях примесей, нерастворимых в воде. Способ проверки на наличие примесей зависит от типа растворителя и типа примесей, в нем присутствующих. Обычно нерастворимыми примесями являются парафины, олефины, низкомолекулярные углеводороды или кетоны.

2. Кислотность органических соединений.

Кислотность атома водорода гидроксильной группы в составе гидроксисоединения (R-ОН) примерно такая же, как у атомов водорода в составе воды. Это означает, что по отношению к сильным основаниям, какими являются щелочные металлы, спирты ведут себя как кислоты и отщепляют ион водорода (протон), который после захвата электрона от щелочного металла превращается в молекулярный водород. Образующиеся соли имеют общее название алкоголяты или алкоксиды.

R-ОН + Na → NaОR + ½ Н2.

Кислотность фенолов значительно выше, чем кислотность спиртов, потому что образующийся фенолят–ион существенно стабилизирован вследствие делокализации заряда по ароматическому кольцу.

С6Н5ОН + Na → С6Н5ОNa + ½ Н2.

Алкоголяты и феноляты имеют избыток электронов на атоме кислорода и поэтому являются сильными нуклеофилами и основаниями. В избытке воды они гидролизуются в спирты и фенолы

105

NaОR + Н2О → R-ОН + NaОН;

С6Н5ОNa + Н2О → С6Н5ОН + NaОН.

Алкоголяты и феноляты нерастворимы в органических растворителях. Проверка кислотности груза применяется для определения наличия жир-

ных органических кислот в растительных и животных жирах и маслах. Осуществляется анализ с помощью прибора или кислотно-основных индикаторов (рН индикаторы), действие которых основано на изменении цвета в зависимости от концентрации ионов водорода в растворе, т.е. от рН среды.

Вопросы к защите работы

1.Приведите примеры органических растворителей.

2.Какова химическая природа кислотно-основных индикаторов?

3.С какой точностью можно определить рН при помощи универсальной индикаторной бумаги?

Учебная литература: /7/, с.1- 52; /5/, с. 642;/6/, с. 450-466;

106

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]