Водород. Галогены
Теоретическая часть
Особенности положения водорода в периодической системе Д.И. Менделеева, его физические и химические свойства как простого вещества.
Закономерности изменения физических и химических свойств простых веществ галогенов, галогеноводородов и кислородсодержащих кислот галогенов.
Домашнее задание
1. Приведите валентные схемы килсородных соединений галогенов следующего состава OF2, Br2O, ClO2, I2O5, Cl2O7 и назовите их.
2. Объясните, как изменяются кислотные, окислительно-восстановительные свойства и термическая устойчивость соединений в следующих рядах: HClO3 – HBrO3 – HIO3 и HClO – HClO3 – HClO4.
3. Расставьте коэффициенты методом электронно-ионного баланса:
Экспериментальная часть
Водород
Опыт 1. Получение водорода
а) Положить в пробирку несколько кусочков цинка и прилить 20%-ой серной кислоты (на 1/3 от объема). Вставить пробку с оттянутой трубкой и закрепить пробирку вертикально. Наблюдать выделение газа. Затем надеть на газоотводную трубку пробирку, перевернутую вверх дном, заполнять водородом полминуты и, не переворачивая, поднести к пламени. Если в пробирке был чистый водород, то он загорается спокойно (тихий звук). При наличии в пробирке примеси воздуха происходит небольшой взрыв, сопровождающийся резким (лающим) звуком. В этом случае следует повторить испытание газа на чистоту. Если выделяется чистый водород, поджечь его у отверстия трубки. Подержать над пламенем водорода сухую пробирку. Какое вещество образуется при горении водорода? Написать уравнения реакций получения и горения водорода.
б) В пробирку насыпать немного порошка алюминия и налить 2–3 мл раствора гидроксида натрия. Если реакция идет медленно, пробирку осторожно нагреть. Доказать, что выделяющийся газ – водород.
Опыт 2. Получение атомарного водорода и изучение его свойств
В пробирку поместить 2 гранулы алюминия, 3 мл 30%-ого раствора гидроксида натрия, 0,5 мл раствора нитрата калия и слегка нагреть. Определить состав выделяющегося газа с помощью универсальной индикаторной бумаги. Сделать вывод о восстановительных свойствах атомарного водорода.
Галогены
Опыт 3. Получение хлора и изучение его окислительных свойств (демонстрационный)
а) В колбу Вюрца насыпать перманганат калия. Вставить в нее капельную воронку, в которую налить концентрированную соляную кислоту. Прилить кислоту по каплям в колбу. Отметить цвет и запах выделяющегося газа. Заполнить газом 3 стеклянные банки и закрыть их стеклянными пластинками.
б) Накалить в пламени кусочек медной фольги и опустить в сосуд с хлором. Отметить горение меди и цвет пламени. После остывания сосуда влить в него немного воды и взболтать. Какова окраска образовавшегося раствора? Добавить несколько капель аммиака, объяснить изменение цвета.
в) Всыпать в банку с хлором небольшое количество порошка сурьмы. Каков состав образующихся в результате горения хлоридов сурьмы?
г) Положить в ложечку для сжигания немного красного фосфора и внести в сосуд с хлором. Описать и объяснить происходящие явления.
Опыт 4. Получение хлорной воды и ее свойства
а) Налить в пробирку 3–5 мл холодной воды и пропускать через нее хлор в течение 1–2 минут. Отметить цвет и запах хлорной воды.
б) В три пробирки налить разбавленные растворы лакмуса, фуксина и чернил. В каждую пробирку добавить несколько капель хлорной воды и взболтать. Записать и объяснить наблюдаемые явления.
в) В пробирку с хлорной водой прилить раствор гидроксида натрия. Сохраняется ли запах хлорной воды? Дать объяснение.
Опыт 5. Получение хлороводорода (демонстрационный)
В колбу Вюрца поместить 10–15 г сухого хлорида натрия. В капельную воронку прилить концентрированную серную кислоту. Получить хлороводород и заполнить им сухую толстостенную колбу емкостью 25–30 мл. После окончания заполнения закрыть колбу пробкой с капилляром, обращенным внутрь. Перевернуть склянку с газом вверх дном и опустить ее горлышко в сосуд с водой. Объяснить наблюдаемое явление. Сделать вывод о растворимости хлороводорода в воде.
Опыт 6. Окислительные свойства хлората калия
а) В пробирку поместить несколько кристаллов хлората калия, добавить немного концентрированной соляной кислоты и подогреть (под тягой!). Определить выделяющийся газ.
б) (Демонстрационный). В большую фарфоровую ступку насыпать очень малое количество порошка серы (~0,2 г), добавить такое же количество хлората калия и осторожно перемешать. Затем обернуть руку полотенцем и начать пестиком осторожно растирать смесь. Что происходит? Дать объяснение.
Опыт 7. Сублимация иода
Поместить в сухую пробирку кристаллик иода. Осторожно нагреть дно пробирки. Наблюдать за изменением цвета и агрегатного состояния иода при сублимации и конденсации паров. Объяснить наблюдаемые явления.
Опыт 8. Образование полииодидного комплекса
Положить в пробирку несколько кристалликов иода, добавить 2–3 мл воды и взболтать. К раствору с нерастворившимися кристалликами иода прилить раствор иодида калия.
Опыт 9. Качественные реакции на галогенид-ионы (демонстрационный)
Испытать действие нитрата серебра на растворы хлорида, бромида и иодида (брать малые объемы реактивов). Отметить цвет и характер осадков.
Опыт 10. Восстановительные свойства галогеноводородов
В три сухие пробирки положить немного измельченных кристаллов хлорида, бромида и иодида калия, соответственно. Прилить в каждую пробирку по ~2 мл концентрированной серной кислоты (под тягой!). По запаху (осторожно!) определить состав выделяющихся газов. Объяснить наблюдаемые явления. Сравнить восстановительные свойства галогеноводородов.
Лабораторная работа 5