Лабораторная работа № 2.

Элементы iiа группы.

Бериллий, магний, кальций, стронций, барий.

Опыт 1. Получение гидроксида бериллия.

Налить в пробирку 1 мл раствора соли бериллия и добавить гидроксида аммония. Наблюдать образование осадка гидроксида бериллия. Осадок разделить на две пробирки. В одну добавить раствор щелочи, в другую – кислоты. Сделать вывод о свойствах гидроксида бериллия. Написать уравнения реакций.

Опыт 2. Действие кислот на магний (тяга!).

В четыре пробирки положить по кусочку магния и добавить растворов: в одну – соляной, в другую – серной, в третью – уксусной, в четвертую – азотной кислот. Какое положение в ряду напряжения металлов занимает магний? Написать уравнения реакций.

Опыт 3. Действие магния на воду.

Налить в одну пробирку 2-3 мл воды, в другую – 2-3 мл раствора хлорида аммония. В обе пробирки положить по кусочку магния. Что происходит при этом? Содержимое первой пробирки (магний с водой) нагреть до кипения. Объяснить происходящий процесс. Написать уравнения реакций.

Опыт 4. Горение магния на воздухе.

Взять тигельными щипцами кусочек магния и сжечь его над сухой фарфоровой чашкой. К полученному веществу прилить несколько капель концентрированного раствора щелочи и понюхать выделяющийся газ. С какими составными частями воздуха реагирует магний при горении? Написать уравнения реакций.

Опыт 5. Получение гидроксида магния и его свойства.

Получить в пробирке гидроксид магния действием раствора щелочи на раствор соли магния. Образовавшийся осадок разделить на две пробирки. Испытать отношение его к растворам кислоты и щелочи. Сделать вывод о свойствах гидроксида магния.

В две пробирки взять по 2 мл соли магния. В одну прибавить 2 мл раствора 2 М щелочи, в другую – 2 М раствора аммиака. Обратить внимание на количество получившихся осадков. С чем это связано? К осадкам прилить раствор хлорида аммония до их растворения. Объяснить происходящее явление, Написать уравнения реакций.

Опыт 6. Гидролиз солей бериллия и магния.

В одну пробирку взять несколько кристаллов сульфата бериллия, в другую сульфата магния; добавить 2-3 мл дистиллированной воды и испытать реакцию среды универсальным индикатором. Написать уравнения реакций. Сделать вывод об относительной силе гидроксида бериллия и магния.

Опыт 7. Получение малорастворимых солей магния.

а) Гидроксокарбонат магния. К нагретому в маленьком стакане раствору соли магния прилить раствор карбоната натрия до образования осадка. Отметить выделение газа. Почему не выпадает в осадок карбонат магния? Испытать отношение осадка к раствору соляной кислоты.

б) Образование магний-аммония фосфата.

Налить в пробирку 2 мл раствора соли магния, добавить раствор гидроксида аммония. Затем прилить по каплям раствор хлорида аммония (до растворения осадка) и 1 мл гидрофосфата натрия. Наблюдать образование кристаллического осадка. Написать уравнение реакции.

Опыт 8. Взаимодействие кальция с водой.

Налить в пробирку 3-4 мл дистиллированной воды и 2 капли фенолфталеина. Положить в пробирку кусочек кальция. Какой газ выделяется? Как изменится цвет фенолфталеина? Написать уравнение реакции.

Опыт 9. Горение кальция.

Взять в тигельные щипцы полоску кальция и сжечь её над фарфоровой чашкой. Получившийся оксид кальция собрать в сухую пробирку и смочить несколькими каплями воды. Наблюдать разогревание пробирки. Добавить в нее несколько капель фенолфталеина. Как изменяется цвет? Написать уравнение реакции.

Опыт 10. Окрашивание пламени солями кальция, стронция, бария.

Очистить нихромовую проволочку, опуская ее в соляную кислоту и прокаливая в пламени горелки. Затем опустить проволочку в раствор соли кальция и внести ее в бесцветное пламя горелки. Наблюдать кирпично-красное окрашивание пламени. Проделать аналогичный опыт с солью стронция (красное окрашивание) и солью бария (зеленое окрашивание). Предварительно очистить проволочку. Объяснить наблюдаемое явление.

Опыт 11. Получение гидроксидое кальция, стронция, бария.

Взять в отдельные пробирки по 2 мл растворов солей кальция, стронция и бария. Добавить в каждую из них по 2 мл 2 М раствора щелочи. Наблюдать образование осадков гидроксидов. Обратить внимание на количество осадка в пробирках. Как изменяется растворимость гидроксидов в воде? Испытать отношение осадков к раствору кислоты и избытку щелочи. Написать уравнения реакций.

Опыт 12. Получение карбонатов щелочноземельных металлов.

К растворам солей кальция, стронция и бария в отдельных пробирках прилить немного раствора соды. Наблюдать образование белых хлопьевидных осадков карбонатов. Содержимое пробирок нагреть. Обратить внимание на изменение вида осадка. После нагревания карбонаты оседают на дно пробирок в виде мелких кристаллов. Написать уравнения реакций.

Опыт 13. Сравнение термической устойчивости карбонатов.

В отдельные пробирки с газоотводными трубками возьмите карбонаты магния, кальция, бария. Укрепите пробирки в штативе и прокалите в пламени горелки. Выделяющийся газ пропустите в пробирку с раствором гидроксида кальция. Объясните последовательность помутнения растворов.

Опыт 14. Сравнение растворимости сульфата и оксалата кальция.

К раствору соли кальция прибавить раствор сульфата натрия до полноты осаждения сульфата калия. Отфильтровать осадок и добавить к фильтрату оксалата аммония. Наблюдать помутнение жидкости в пробирке вследствие образования оксалата кальция. Написать уравнения реакций. Дать объяснение происходящему явлению, основываясь на величинах произведений растворимости.

ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ.

Вода, содержащая соли магния, кальция, железа: гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды и др. – называется жесткой. Она образует много накипи при кипячении, а мыло в ней не дает пены. Степень жесткости характеризуют содержанием миллимоль-эквивалентов ионов магния и кальция. За единицу жесткости принят 1 миллимоль-эквивалент Са²⁺(20,04 мг/л) или Mg²⁺(12,16 мг/л). Общая жесткость воды определяется по уравнению:

ΣЖ = мг Са₂₊/20,04 + мг Mg₂₊/12,16

Бывает два вида жесткости: временная и постоянная. Временная (гидрокарбонатная) легко устраняется при кипячении воды:

Са(НСО₃)₂ СаСО₃↓ + СО₂↑ + Н₂О

Или химическим путем:

Са(НСО₃)₂ + Са(ОН)₂ 2СаСО₃↓ + 2Н₂О

Постоянная жесткость, обусловленная содержанием в воде хлоридов и сульфатов кальция и магния, устраняется химическими методами:

CaSO₄ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + Na₂SO₄

3CaSO₄ + 2Na₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂↓ + 3Na₂SO₄

Опыт 15. Определение временной жесткости водопроводной воды.

Временную жесткость определяют титрованием 100мл испытуемой воды 0,1М раствором соляной кислоты в присутствии метилоранжа, как индикатора. Пользуясь пипеткой, отмерить в коническую колбу 100мл водопроводной воды и прибавить к ней 2 капли раствора метилоранжа. Промыв предварительно бюретку 0,1М соляной кислотой, заполнить ее этой же кислотой до нулевого деления и осторожно, по каплям, приливать кислоту в колбочку с исследуемой водой до тех пор, пока окраска индикатора не перейдет из желтой в оранжевую. Этот момент удобнее всего уловить, сравнивая окраску титруемого раствора с цветом контрольного раствора, так называемого "свидетеля" (для получения последнего к 100 мл воды прибавить 2 капли раствора метилоранжа). Определив объем использованной на титрование кислоты, повторить титрование с новой порцией воды. Если разница между двумя титрованиями не превысит 0,05 мл, можно приступить к расчету.

Опыт 16. Уменьшение жесткости воды кипячением.

Получить у лаборанта колбу с 500 мл жесткой воды. Ополоснуть пипетку водой, отмерить 100 мл ее и определить жесткость выше указанным методом (титруя соляной кислотой дважды). Оставшиеся 300 мл воды прокипятить в течении нескольких минут. Отфильтровав выпавший осадок через складчатый фильтр, и охладив фильтрат до комнатной температуры, определить, на сколько уменьшилась жесткость воды при кипячении (отбирая для титрования по 100 мл воды).