Лабораторная посуда: понятие и классификация.

Посуда общего назначения

Пробирки

•простые

•градуированные

•остродонные

Воронки

•для фильтрования

•делительные воронки

Химические стаканы

Колбы

•плоскодонные круглые

•плоскодонные конические

Посуда специального назначения

Круглодонные колбы

Эксикаторы

Капельницы

Мерная посуда

Мерные цилиндры

Мерные колбы

Бюретки

Пипетки

•градуированные

•пипетки Мора

Практическая часть занятия. Выучить правила техники безопасности при работе в химической лаборатории. Защитить преподавателю теоретическую часть. Расписаться в журнале по технике безопасности.

Литература для самоподготовки:

1. Габриелян, О. С. Общая и неорганическая химия: учеб.пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению 050100 " Пед. образование" / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, Е. Г. Турбина. - М.: Академия, 2011. – 479с.

2. Григорьева О. С., Рязапова Л. З., Мифтахова Н. Ш. Общая и неорганическая химия: лабораторный практикум с использованием микрохимического оборудования по дисциплине «Общая и неорганическая химия», Ч. 1. Казань: КГТУ, 2010. – 137с.

3. Коровин Н.В. Лабораторный практикум: учебное пособие \ Н.В. Коровин, В.К. Камышова, Е.Я. Удрис; под общей ред. Н.В. Коровина. – Москва: КНОРУС, 2017. – 336 с.

4. Общая и неорганическая химия. Учебный справочник / Гусева А.Ф., Атманских И.Н., Балдина Л.И., Анимица И.Е., Нохрин С.С., Кочетова Н.А. Отв. редактор: Нохрин С.С. / Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2012. – 80с.

5. Сироткин О.С. Химия: учебник / О.С. Сироткин, Р.О. Сироткин. – Москва: КНОРУС, 2019. – 364 с.

 

Методические указания к занятию № 2 Тема: Классы химических соединений.

Цель работы: Ознакомится с важнейшими классами неорганических соединений: оксидами, основаниями, кислотами и солями; способами их получения и свойствами.

Теоретическая часть. Известно около 300 тысяч неорганических соединений; их можно разделить на четыре важнейших класса – оксиды, основания, кислоты и соли.

Оксиды – продукты соединения элементов с кислородом. Различают солеобразующие и несолеобразующие оксиды, а также пероксиды, которые по свойствам относятся к солям пероксида водорода H₂O₂. Пероксиды образуют щелочные металлы Li, Na, K, Rb, Cs и щелочноземельные металлы Ca, Sr, Ba. Несолеобразующих оксидов немного (например, CO, NO, N₂O), они не образуют солей ни с кислотами, ни с основаниями.

Солеобразующие оксиды подразделяют на: основные, кислотные и амфотерные.

Основные оксиды образуют металлы с низшими степенями окисления +1, +2, их гидратами являются основания. Основания щелочноземельных металлов (Ca, Sr, Ba) также образуются при растворении в воде соответствующих оксидов, но их растворимость меньше, к щелочам приближается только гидроксид бария Ba(OH)₂. Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами и кислотами, образуя соли:

CaO + CO₂ = CaCO₃

CuO + 2HCl = CuCl₂ + H ₂O

Неметаллы (B, C, N, P, S, Cl и др.), а также металлы, расположенные в побочных подгруппах больших периодов в высших степенях окисления +5, +6, +7 (V, Cr, Mn и др.), образуют кислотные оксиды, взаимодействие которых с основными оксидами и основаниями приводит к солям:

SO₂ + Na₂O = Na₂SO₃

N₂O₅ + 2NaOH = 2NaNO₃ + H₂O

Металлы главных и побочных подгрупп средних степеней окисления +3, +4 (Cr, Mn, Sn и др.), иногда +2 (Sn, Pb) образуют амфотерные оксиды. Их гидраты проявляют как основные, так и кислотные свойства, реагируя как с кислотами, так и с основаниями.

Оксиды можно получить реакцией соединения элемента с кислородом:

2Mg + O₂ = 2MgO

4P + 5O₂ = 2P₂O₅

или реакцией разложения сложного вещества:

CaCO₃ = CaO + CO₂

2Zn(NO₃)₂ = 2ZnO + 4NO₂ + O₂

Продукты взаимодействия оксидов с водой называют гидроксидами или гидроокисями. Их состав выражают общей формулой Э(ОН)n, где Э – атом элемента, n – индекс, соответствующий степени окисления Э. В зависимости от природы атома элемента  гидроксиды диссоциируют по связи Э– ОН и по связи ЭО–Н с образованием основных (основания), кислотных (кислоты) и амфотерных гидроксидов (амфолиты).

Основания при диссоциации в растворе в качестве анионов образуют только гидроксид ионы:

NaOH → Na⁺ + OH^⎯

Кислотность основания определяется числом ионов OH_⎯ . Многокислотные основания диссоциируют ступенчато:

Ca(OH)₂ = (CaOH)⁺ + OH^⎯

(CaOH)⁺ = Ca²⁺ + OH^⎯

Водные растворы хорошо растворимых оснований называют щелочами. Щелочи получают растворением оксидов в воде:

Na₂O + H₂O = 2NaOH

Основания реагируют с кислотами, образуя соль и воду:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

Если основание и кислота взаимодействуют в эквивалентных отношениях, то среда становится нейтральной. Такая реакция называется реакцией нейтрализации.

Многие нерастворимые в воде основания при нагревании разлагаются:

Cu(OH)₂ → CuO + H₂O

Нерастворимые в воде основания обычно получают действием щелочей на растворимые соли металлов:

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Кислоты, согласно теории электролитической диссоциации, в качестве катиона образуют только катионы водорода Н⁺

HCl = H⁺ + Cl⁻

Различают кислоты бескислородные (HCl, HI, H₂S, HCN и др.) и кислородсодержащие (HNO₃, H₂SO₄, H₂SO₃, H₃PO₄ и др.).

Основность кислоты определяется числом катионов водорода, образующихся при диссоциации. Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато:

H₂SO₄ = H⁺ + HSO₄⁻

HSO₄^- = H⁺ + SO₄²⁻

Кислоты получают растворением кислотных оксидов в воде:

P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄

или по реакции обмена соли с кислотой:

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ = 3CaSO₄ + 2H₃PO₄

Амфотерные гидроксиды реагируют с основаниями как кислоты, с кислотами – как основания:

Сr(OH)₃ + 3HCl = CrCl₃ + 3H₂O 

 Сr(OH)₃ + 3NaOH = Na₃[Cr(OH)₆]

Соли при диссоциации образуют катионы металлов(или ион аммония NH4⁺ )

и анионы кислотных остатков:

Na₂SO₄ = 2Na⁺ + SO₄^-2

Различают средние, кислые и основные соли. Существуют также двойные соли, образованные разными металлами и одним кислотным остатком KAl(SO₄)₂, и смешанные, образованные одним металлом и разными кислотными остатками CaClOCl.

Средние соли можно рассматривать как продукты полного замещения атомов водорода в кислоте атомами металла или гидроксогрупп основания кислотными остатками: NaCl, K₂SO₄, AlPO₄. Средние соли диссоциируют на катионы металла и анионы кислотных остатков:

AlPO₄ = Al³⁺ + PO₄³⁻

Кислые соли являются продуктами неполного замещения атомов водорода многоосновных кислот атомами металла: NaHSO₄, Al(H₂PO₄)₃, KHCO₃.

Диссоциация кислой соли выражается уравнением

Al(H₂PO₄)₃ = Al³⁺ + 3(H₂PO₄)⁻

Основные соли являются продуктами неполного замещения гидроксогрупп многокислотного основания на кислотные остатки: СаОНСl, AlOH(NO₃)₂.

Вопросы для подготовки к лабораторной работе:

1. Какие бинарные соединения называются оксидами? Какими способами можно получить оксиды? Приведите примеры реакций.

2. Какие вещества называются кислотами? Приведите примеры реакций получения кислот.

3. Чем определяется основность кислот? Приведите примеры кислот различной основности.

4. Какие вещества называются основаниями? Приведите примеры реакций получения оснований.

5. Чем определяется кислотность оснований? Приведите примеры оснований различной кислотности.

6. Какие химические соединения относятся к классу солей? Приведите примеры солей различных типов и способов их получения.

 

Экспериментальная часть

Опыт 1 Получение оксида магния высокотемпературным окислением

Стружку сплава магния возьмите тигельными щипцами и внесите в пламя спиртовки. Опыт проводите над фарфоровой чашкой. Напишите уравнения реакции образования оксида магния.

__________________________________________________________________________

Осторожно опустите стружку с образовавшимся оксидом в пробирку с дистиллированной водой, добавьте 2-3 капли фенолфталеина, который является индикатором на наличие ионов OH^⎯ , определяющих щелочную среду, отметьте окраску раствора. Напишите уравнение реакции образования гидроксида магния. __________________________________________________________________________

 

Опыт 2 Получение оксида реакцией разложения

Возьмите тигельными щипцами кусочек мела и прокалите его в пламени спиртовки. Напишите уравнение реакции разложения карбоната кальция. __________________________________________________________________________ Опустите прокаленный мел в пробирку с дистиллированной водой, добавьте 2-3 капли фенолфталеина, отметьте окраску раствора, напишите уравнение реакции образования гидроксида кальция. _________________________________________________________

 

Опыт 3 Получение гидроксида никеля

Опыт выполняется капельным методом. Внесите по 2–4 капли 0, 2 н. раствора соли никеля в 3 пробирки, добавьте в каждую по 4 капли 2 н. раствора гидроксида натрия, обратите внимание на окраску образовавшегося гидроксида никеля, напишите уравнение реакции.

__________________________________________________________________________ Проверьте растворимость гидроксида никеля в кислоте и избытке щелочи, для чего в одну пробирку добавьте 4–6 капель щелочи, в другую –2-3 капли 2 н. раствора соляной кислоты. Напишите уравнение протекающей реакции.

__________________________________________________________________________ Укажите характер гидроксида никеля.___________________________________________

 

Опыт 4 Получение гидроксида алюминия

Опыт выполняется капельным методом. Внесите по 2–4 капли 0, 2 н. раствора соли алюминия в 3 пробирки, добавьте в каждую по 2 капли 2 н. раствора гидроксида натрия, напишите уравнение реакции. Проверьте растворимость гидроксида алюминия в кислоте и избытке щелочи, для чего в одну пробирку добавьте 2-3 капли щелочи, в другую – 2-3 капли 2 н. раствора соляной кислоты. Напишите уравнение протекающих реакций. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Определите свойства гидроксида алюминия. _____________________________________

 

Опыт 5 Получение гидроксида меди

В пробирку налейте 1-2 мл 0, 4 н. раствора соли меди, добавьте 3-4 мл 4 н. раствора гидроксида натрия, отметьте окраску образовавшегося осадка, напишите уравнение реакции. _____________________________________________________________________________Закрепите в держателе пробирку и осторожно нагрейте ее в пламени спиртовки, обратите внимание на изменение цвета осадка, напишите уравнения реакции разложения гидроксида меди.

__________________________________________________________________________

 

Опыт 6 Получение уксусной кислоты

В пробирку поместите небольшое количество кристаллического ацетата натрия CH₃COONa и по каплям прилейте 2 н. раствора соляной кислоты, обратите внимание на появление запаха уксуса, напишите уравнение реакции в молекулярной и молекулярно-ионной форме.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Опыт 7 Получение угольной кислоты

В пробирку поместите небольшой кусочек мела и прилейте 2 н. раствор соляной кислоты. Опишите происходящие явления, напишите уравнение реакции в молекулярной и молекулярно-ионной форме.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Опыт 8Получение средней соли

Опыт выполняется капельным методом. Внесите в пробирку 2–4 капли 0, 2 н. раствора соли бария, добавьте 2 капли 0, 2 н. раствора сульфата натрия, напишите уравнение реакции в молекулярной и молекулярно-ионной форме.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Опыт 9Получение основной соли

Опыт выполняется капельным методом. Внесите в пробирку 2–4 капли 0, 4 н. раствора соли кобальта, добавьте 2 капли 4 н. раствора гидроксида натрия, обратите внимание на образование голубого осадка основной соли кобальта, добавьте избыток гидроксида натрия, обратите внимание на изменение цвета осадка. Напишите уравнение реакции в молекулярной и молекулярно-ионной форме.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Опыт 10Получение кислой соли

Налейте в пробирку 2-3 мл насыщенного раствора гидроксида кальция, добавьте по каплям 2 н. раствора фосфорной кислоты до выпадения осадка средней соли фосфата кальция по реакции

3Ca(OH)₂ + 2H₃PO₄ = Ca₃(PO₄)₂↓ + 6H₂O

В избытке фосфорной кислоты осадок растворяется с образованием кислой соли:

Ca₃(PO₄)₂ + 4H₃PO₄ = 3Ca(H₂PO₄)₂

Напишите уравнения приведенных реакций в молекулярно-ионной форме.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Сделайте вывод по работе:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы и задачи

1. Через какой промежуточный продукт, легко разлагающийся при нагревании, можно получить оксид металла из его соли? Покажите на примерах: а) FeCl₃ → Fe₂O₃; б) CuSO₄ → CuO; в) Al(CH₃COO)₃ → Al₂O₃

2. Возможно ли взаимодействие между оксидами:

а) Li₂O и SO₃; г) BaO и MgO;

б) Na₂O и BeO; д) N₂O₅ и ZnO?

в) Al₂O₃ и K₂O;

3. Анализом установлено, что в образце оксида бария массовая доля примеси сульфата бария составляет 10 %. Как был проведен анализ, и какой объем раствора нужного реагента концентрации 2 моль/л был затрачен на обработку навески массой 5 г? (Ответ: 30 мл реагента.)

4. С какими из перечисленных веществ взаимодействует соляная кислота: MgO; AgNO₃; SO₃; CuSO₄; Ca(OH)₂; Cu; Fe; KOH?

5. Какие свойства гидроксидов NaOH, Al(OH)₃, Ni(OH)₂ могут быть использованы для их разделения из твердой смеси?

Литература для самоподготовки:

1.    Габриелян, О. С. Общая и неорганическая химия: учеб.пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению 050100 " Пед. образование" / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, Е. Г. Турбина. - М.: Академия, 2011. – 479с.

2.    Григорьева О. С., Рязапова Л. З., Мифтахова Н. Ш. Общая и неорганическая химия: лабораторный практикум с использованием микрохимического оборудования по дисциплине «Общая и неорганическая химия», Ч. 1. Казань: КГТУ, 2010. – 137с.

3.    Коровин Н.В. Лабораторный практикум: учебное пособие \ Н.В. Коровин, В.К. Камышова, Е.Я. Удрис; под общей ред. Н.В. Коровина. – Москва: КНОРУС, 2017. – 336 с.

4.    Общая и неорганическая химия. Учебный справочник / Гусева А.Ф., Атманских И.Н., Балдина Л.И., Анимица И.Е., Нохрин С.С., Кочетова Н.А. Отв. редактор: Нохрин С.С. / Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2012. – 80с.

5.    Сироткин О.С. Химия: учебник / О.С. Сироткин, Р.О. Сироткин. – Москва: КНОРУС, 2019. – 364 с.

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: