Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Чалова Химия

.pdf
Скачиваний:
147
Добавлен:
17.03.2015
Размер:
877.39 Кб
Скачать

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«УФИМСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙНЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

О.Б.Чалова, А.М. Сыркнн

Химия

Лабораторный практикум

Рекомендовано Министерством образования Республики Башкортостан в качестве учебного пособия для студентов технических университетов

УФА 2006

2

УДК546(07) ББК 24.1я7 Ч12

Рецензенты

АкадемикАНРБ,д-рхим.- наук,профессорИ.Б.Абдрахманов Зав.кафедрой«Общаяхимия»УфимскойгосударственнойАкадемииЭкономикии Сервиса,канд.хим.наукИ.П.Журкина

ЧаловаО.Б.,СыркинА.М.

Ч12Химия.Лабораторныйпрактикум:учеб.пособие.-Уфа:Изд-воУГНТУ,2006.- 107с.

ISBN 978-5-7831-0767-2

Настоящее учебное пособие является лабораторным практикумом по химии, включает краткое изложение теории и описание лабораторных опытов, посвященных изучениюхимическихсвойствметаллов, неметалловиихсоединений,классификации неорганических соединений, закономерностей протекания ионно-обменных и окисли- тельно-восстановительных реакций. В конце каждого раздела приведены задания в тестовойформепоизучаемойтеме.

Предназначено для студентов нехимических специальностей дневного и заочного отделений вузов; может быть использовано преподавателями техникумов и школ,какруководствокпрактическимзанятиямпохимии.

УДК546(07) ББК 24.1я7

ISBN 978-5-7831-0767-2

Уфимскийгосударственныйнефтяной

 

технический университет, 2006 »

 

ЧаловаО.Б.,СыркинА.М., 2006

3

ВВЕДЕНИЕ Общие рекомендации для подготовки к лабораторным занятиям

Выполнение лабораторных работ призвано способствовать более глубокому усвоению студентами теоретического курса, приобретению навыков в проведении химических экспериментов, умению обобщать полученные данные и кратко излагать их в виде отчета.

Необходимым условием успешного качественного усвоения пройденного материала является самостоятельное и сознательное выполнение лабораторных работ. При этом важной и существенной частью работы является домашняя подготовка по учебникам, методическим пособиям и руководствам.

С первых дней работы в лаборатории студент должен приучать себя к аккуратности и вниманию, отсутствие которых бывает причиной искажения результатов эксперимента, а также может привести к несчастным случаям.

При выполнении практических работ все наблюдения следует записывать в специальную тетрадь – лабораторный журнал – непосредственно после каждого опыта. Не следует делать записи в черновиках и на отдельных листочках бумаги, так как они могут легко затеряться. По окончании опытов необходимо составить отчет о выполненной работе. Отчет должен содержать:

-титульный лист (образец оформления титульного листа отчета смотри в приложении);

-цель работы;

-краткое изложение теории;

-приборы и реактивы;

-номер и название опыта;

-условия и особенности протекания реакции;

-схемы, иллюстрирующие проводимый эксперимент;

-полученные результаты, наблюдаемые эффекты;

-уравнения протекающих реакций в молекулярной и ионной формах;

-объяснения и выводы.

Отчет может быть оформлен либо в описательной форме, либо в форме таблицы на двух развернутых страницах:

Лабораторная работа №_____

Тема:________________________________________________

Опыт:________________________________________________

Условия

 

Уравнения реакций

 

Наблюдения

в молекулярном и

Выводы

опыта

 

ионном виде

 

 

 

 

1

2

3

4

4

Основные правила безопасной работы в химической лаборатории

соблюдение порядка, чистоты, тишины, дисциплины;

выполнение только порученных преподавателем работ;

перед выполнением работы необходимо ознакомиться с заданием, оборудованием, реактивами;

работа выполняется на отведенном рабочем месте в спецодежде – халате;

в лаборатории запрещается работать одному, принимать пищу, курить, загромождать рабочее место, оставлять работающие приборы без присмотра, включать приборы, не относящиеся к данной работе;

реактивы, предназначенные для общего пользования, нельзя уносить на свое рабочее место; пипетки после отбора необходимого количества реактива следует немедленно возвращать в реактивную склянку;

остатки реактивов и продуктов реакции сливать только в специальный слив; категорически запрещается сливать их в раковину и общую канализацию;

следует экономно расходовать реактивы, электричество, воду; аккуратно и осторожно обращаться с химической посудой и приборами;

при нагревании растворов в пробирке необходимо пользоваться держателем, отверстие пробирки должно быть обращено внутрь вытяжного шкафа;

все опыты, связанные с применением или образованием ядовитых веществ, вредных паров и газов, а также концентрированных кислот и щелочей, разрешается проводить только в вытяжном шкафу;

по окончании работы необходимо вымыть посуду, убрать рабочее место, выключить электронагревательные приборы, воду и вымыть руки с мылом;

ВНИМАНИЕ! О любых происшествиях немедленно сообщить преподавателю или лаборанту, которые ликвидируют опасность и окажут первую помощь;

при воспламенении горючей жидкости на одежде работающего необходимо немедленно погасить пламя, завернув пострадавшего в одеяло;

при ожогах концентрированными растворами кислот пораженное место промывают сильной струей воды в течение 2-3 минут, затем 2-3%-ным раствором чайной соды, после чего накладывают марлевую повязку, смоченную 1-2%- ным раствором перманганата калия; при сильных ожогах после оказания первой помощи следует обратиться к врачу;

при ожогах концентрированными растворами щелочей обожженное место промывают обильным количеством воды, затем 1-2%-ным раствором борной или уксусной кислоты, после чего накладывают марлевую повязку, смоченную 1-2%-ным раствором перманганата калия;

при попадании кислоты, щелочи или какого-либо другого реактива в глаза следует промыть их обильным количеством воды и немедленно обратиться к врачу.

5

1.Классификация неорганических веществ по составу

1.1.Простые вещества состоят из атомов одного элемента, их делят на металлы и неметаллы. Металлы находятся в начале периодов (исключение

– 1 период), неметаллы в конце периодов, правее диагонали от В до At

(рис. 1).

Металл

Одноэлементное вещество, характерными свойствами которого являются высокая теплопроводность, высокая электропроводимость и металлический блеск и которое, как правило, поддается обработке путем прокатки, прессования, ковки и волочения.

Классификация металлов

Свойство

 

Виды

Плотность

Легкие металлы

 

Тяжелые металлы

(ρ<5 г/см3)

 

(ρ>5 г/см3)

Температура

Легкоплавкие металлы

 

Тугоплавкие металлы

плавления

(tпл<1000оС)

 

(tпл>1000оС)

Химическая

Благородные металлы

 

Неблагородные металлы

(не реагируют с разбавлен-

 

(реагируют с разбавленными

стойкость

ными кислотами)

 

кислотами с выделением во-

 

 

 

дорода)

Техническое

Черные металлы

 

Цветные металлы

назначение

 

 

 

 

Сплавы – это многоэлементные твердые растворы различных металлов.

Неметалл

Одноэлементное вещество, которое не проявляет свойства, являющиеся характерными для металлов.

Неметаллы, как правило, имеют плохие теплопроводность и электропроводимость.

Амфиген (металлоид)

Одноэлементное вещество, которое по своим свойствам занимает промежуточное положение между металлами и неметаллами; иногда образует металлические и неметаллические модификации. Амфигены обозначены на рис. 1 темным фоном.

1.2.Сложные вещества состоят из атомов двух и более элементов, их подразделяют на стехиометричные и нестехиометричные. Состав стехиометричных соединений определяется валентностями элементов, например, NH3, Na2S, CuO…; нестехиометричных – не соответствует валентностям элементов.

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н е м е т а л л ы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IA

IIA

IIIБ

IVБ

VIБ

VIIБ

 

VIIIБ

IIБ

 

 

ША

 

IVА

 

 

VIА

 

VПА

 

 

 

 

 

 

 

 

А

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

He

2

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

6

 

 

7

 

8

 

9

 

10

Li

Be

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

C

 

N

 

O

 

F

Ne

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

11

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

14

 

 

15

 

16

 

17

 

18

Na

Mg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Al

 

Si

 

 

P

 

S

 

Cl

Ar

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

19

20

21

22

23

24

25

26

27

 

28

29

30

 

31

 

 

32

 

 

33

 

34

 

35

 

36

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

 

Ni

Cu

Zn

 

 

Ga

 

Ge

 

 

As

 

 

Se

 

Br

Kr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

37

38

39

40

41

42

43

44

45

 

46

47

48

 

49

 

50

 

 

51

 

 

52

 

53

 

54

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

 

Pd

Ag

Cd

 

 

In

 

Sn

 

Sb

 

 

Te

 

 

I

Xe

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

55

56

57

72

73

74

75

76

77

 

78

79

80

 

81

 

82

 

 

83

 

84

 

 

85

 

86

Cs

Ba

La

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

 

Pt

Au

Hg

 

 

Tl

 

Pb

 

Bi

 

Po

 

At

 

Rn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

87

88

89

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fr

Ra

Ac

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Группамарганца

Семействожелеза (Fe,Co,Ni)

Группаплатины (ос

тальныеэлементы)

 

 

 

 

 

 

 

Группауглерода

 

 

 

 

 

 

 

 

Благородныегазы

 

 

 

 

Группатитана

Группаванадия

Группахрома

Группамеди

Группацинка

 

 

Группабора

 

Группаазота

 

Халькогены

 

Галогены

 

Щелочные металлы

Щелочноземельныеметаллы

-Редко земельные элементы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м е т а л л ы

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

Лантаноиды

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

 

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

Актиноиды

Tr

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

 

Рис. 1. Периодическая таблица с длинными периодами (под каждой подгруппой приведено её общепринятое название)

аК щелочноземельным элементам относится Ca, Sr, Ba бВ число халькогенов не включается кислород

Выделены темным фоном элементы-амфигены (металлоиды)

7

1.2.1. Бинарные – двухэлементные стехиометричные соединения – класси-

фицируют по анионной составляющей (табл. 1).

 

 

 

Таблица 1

 

Классификация бинарных соединений

 

 

 

 

Название

Состав

Общая

Примеры

класса

формула

 

 

1

2

3

4

 

Соединения элемен-

Э+nXn–1

CaCl2 – хлорид кальция

Галогениды

тов с галогенами

 

NaF – фторид натрия

 

(x=F,Cl, Br, I)

PBr3 – бромид фосфора (III)

 

 

 

 

 

PBr5 – бромид фосфора (V)

 

Соединения элемен-

Э2+nOn–2 (*)

BaO – оксид бария

Оксиды

тов с кислородом

 

SO2 – оксид серы (IV)

 

 

 

SO3 – оксид серы (VI)

Сульфиды

Соединения элемен-

Э2+nSn–2

K2S – сульфид калия

 

тов с серой

 

CuS – сульфид меди (II)

Нитриды

Соединения элемен-

Э3+nNn–3

Mg3N2 – нитрид магния

тов с азотом

 

Li3N – нитрид лития

 

 

Фосфиды

Соединения элемен-

Э3+nPn–3

AlP – фосфид алюминия

тов с фосфором

 

Ca3P2 – фосфид кальция

Карбиды

Соединения элемен-

 

Al4C3 – карбид алюминия

тов с углеродом

 

CaC2 – карбид кальция

 

 

Силициды

Соединения элемен-

Э4+nSin–4

Mg2Si – силицид магния

тов с кремнием

 

 

Гидриды

Соединения элемен-

Э+nHn–1

NaH – гидрид натрия

тов с водородом

 

CaH2 – гидрид кальция

 

 

*Нормальные оксиды; классификация оксидов представлена в табл. 2.

Таблица 2

Классификация оксидов по составу

Оксиды

Общая

Тип связи в оксидах ЭmOn

 

формула

 

1

2

3

Нормальные оксиды

Э2+nOn–2

Связь только между Э и О. Оксиды метал-

 

 

лов – ионные, например, CaO; оксиды не-

 

 

металлов – ковалентные, например, CO2,

 

 

(SiO2)n

Пероксиды

Э2+n2)n–2

Связи между Э и О, а также между атома-

 

 

ми О. Некоторые оксиды ионные, напри-

 

 

мер, Na2O2 (2Na+O-O2–), другие – кова-

 

 

лентные, например, H―O―O―H

Субоксиды

 

Связи между Э и О, а также между атома-

 

 

ми Э, например, C3O2: O=C=C=C=O

 

 

8

 

 

Продолжение табл. 2

1

2

3

Надпероксиды

Э+n2)n–1

Содержат ион О2-, например K+O2

 

 

 

Смешанные оксиды

ЭmOn

Например, Pb3O4, который реагирует как

 

 

смесь 2PbO·PbO2 и Fe3O4, реагирующий

 

 

как FeO·Fe2O3

 

 

 

Нестехиометрические

 

Переходные металлы образуют оксиды

оксиды

 

формулы M0-1O, например, Fe0,9O

 

 

 

1.2.2. Трехэлементные соединения с кислородом и водородом (гидроксисоединения)

 

 

Таблица 3

Классификация гидроксисоединений и их производных – солей

 

 

 

Название класса

Общая фор-

Примеры

 

мула

 

Гидроксиды металлов

Ме+n(OH)n–1

Ca(OH)2 - гидроксид кальция

 

 

Fe(OH)3 – гидроксид железа (III)

 

 

Fe(OH)2 – гидроксид железа (II)

 

 

 

Кислородсодержащие ки-

 

HNO3 – азотная кислота

слоты

HnЭOm

H2SO4 – серная кислота

 

 

H2CrO4 – хромовая кислота *

Соли:

 

Na2CO3 – карбонат натрия

- средние

МеЭОm

Na3PO4 – ортофосфат натрия

 

 

Fe2(SO4)3 – сульфат железа (III)

- кислые (образуются при

МеНxЭОy

NaHCO3 – гидрокарбонат натрия

неполном замещении атомов

 

Na2HPO4 – гидрофосфат натрия

водорода в молекуле много-

 

NaH2PO4 – дигидрофосфат натрия

основной кислоты на катио-

 

 

ны металла)

 

 

- основные (образуются при

Ме(ОН)xЭОy

(CuOH)2CO3 – карбонат гидро-

частичном замещении гид-

 

ксомеди (II)

роксогрупп в молекуле мно-

 

FeOHSO4 – сульфат гидроксоже-

гокислотного гидроксида

 

леза (III)

кислотными остатками)

 

 

 

 

 

* Названия наиболее часто встречающихся кислот и соответствующих им солей приведены в табл. 4.

 

9

 

 

Таблица 4

Список традиционных названий оксокислот и солей

Оксокислота

 

Анион

HАsO2 – метамышьяковистая

 

AsO2– метаарсенит

H3AsO3 – ортомышьяковистая

 

AsO33- – ортоарсенит

H3AsO4 – мышьяковая

 

AsO43– – арсенат

HBO2 – метаборная

 

BO2– метаборат

H3BO3 – ортоборная

 

BO33– – ортоборат

 

B4O72– – тетраборат

 

BiO3– висмутат

HBrO – бромноватистая

 

BrO– гипобромит

HBrO3 – бромноватая

 

BrO3– бромат

HBrO4 – бромная

 

BrO4– пербромат

H2CO3 – угольная

 

CO32– – карбонат

HClO – хлорноватистая

 

ClO– гипохлорит

HClO2 – хлористая

 

ClO2– хлорит

HClO3 – хлорноватая

 

ClO3– хлорат

HClO4 – хлорная

 

ClO4– перхлорат

H2CrO4 – хромовая

 

CrO42– – хромат

H2Cr2O7 – дихромовая

 

Cr2O72– – дихромат

 

FeO42– – феррат

H2GeO3 – германиевая

 

GeO32– – германат

HIO – иодноватистая

 

IO– гипоиодит

HIO3 – иодноватая

 

IO3– иодат

HIO4 – метаиодная

 

IO4– метапериодат

H5IO6 – ортоиодная

 

IO65– – ортопериодат

 

MnO42– – манганат

HMnO4 – марганцовая

 

MnO42– – перманганат

H2MoO4 – молибденовая

 

MoO42– – молибдат

HNO2 – азотистая

 

NO2– нитрит

HNO3 – азотная

 

NO3– нитрат

HPO3 – метафосфорная

 

PO3– метафосфат

H3PO4 – ортофосфорная

 

PO43– – ортофосфат

H4P2O7 – дифосфорная

 

P2O74– – дифосфат

 

ReO42– – ренат

 

ReO4– перренат

H2SO3 – сернистая

 

SO32– – сульфит

H2SO4 – серная

 

SO42– – сульфат

H2S2O7 – дисерная

 

S2O72– – дисульфат

H2SnO6 – политионовая

 

SnO62– – политионат

H2SeO3 – селенистая

 

SeO32– – селенит

H2SeO4 – селеновая

 

SeO42– – селенат

H2Se2O7 – диселеновая

 

Se2O72– – диселенат

H2SiO3 – метакремниевая

 

SiO32– – метасиликат

H4SiO4 – ортокремниевая

 

SiO44– – ортосиликат

 

Si2O76– – дисиликат

HTcO4 – технециевая

 

TcO4– пертехнетат

H2TeO3 – теллуристая

 

TeO32– – теллурит

H2TeO4 – метателлуровая

 

TeO42– – метателлурат

H6TeO6 – ортотеллуровая

 

TeO66– – ортотеллурат

 

VO3– метаванадат

 

VO43– – ортованадат

 

WO42– – вольфрамат

10

2.Классификация веществ по типу химической связи и физическим свойствам

Физические и химические свойства вещества определяются доминирующим типом химической связи, которая реализуется в веществе; составом структурных частиц (атомы, ионы, молекулы); видом межмолекулярных взаимодействий между ними; а также их пространственным расположением в образующейся структуре. Классификация веществ по типу химической связи и краткое описание их наиболее характерных физических свойств приведены в табл. 5.

Классификация кристаллов по типу химической связи

Таблица 5

 

Тип

Структурные

Взаимодейст-

Свойства

Примеры

кристалла

частицы

вие между

 

 

 

 

структурными

 

 

 

 

частицами

 

 

1

2

3

4

5

 

 

Лондоновские

Мягкость, низкая тем-

Благородные

Атомный

Атомы

пература плавления,

газы – He,

дисперсион-

плохие тепло- и элек-

Ar, Kr, Xe,

 

 

ные силы

 

 

тропроводность

Rn

 

 

 

 

 

Вандервальсо-

Умеренная мягкость,

 

 

 

вы силы (дис-

температура плавле-

Метан CH4,

 

Полярные или

персионные,

ния от низкой до уме-

Молекулярный

сахар

неполярные мо-

диполь-

ренно высокой, пло-

С12Н22О11,

 

лекулы

дипольные во-

хие тепло- и электро-

 

 

дородные свя-

проводность

СО2, Н2О,…

 

 

 

 

 

зи)

 

 

 

 

 

Твердость и хруп-

 

 

Положительно и

Ионная

кость, высокая темпе-

Типичные

 

отрицательно

ратура плавления,

соли, напри-

Ионный

химическая

плохие тепло- и элек-

заряженные ио-

мер NaCl,

 

ны

связь

тропроводность в

Ca(NO3)2

 

 

твердом состоянии, в

 

 

 

жидком – электролиты

 

 

Атомы неметал-

 

Высокая твердость,

 

Атомный

 

очень высокая темпе-

 

лов, связанные в

Ковалентная

Алмаз С,

ковалентный

каркас ковалент-

связь

ратура плавления,

кварц SiO2

(каркасный)

плохие тепло- и элек-

ными связями

 

 

 

 

тропроводность

 

 

 

 

 

 

 

 

Степень твердости са-

 

 

 

 

мая различная, темпе-

Все метал-

 

 

 

ратура плавления от

лические

 

 

Металлическая

низкой до очень высо-

Металлический

Атомы металлов

элементы,

 

 

связь

кой, высокие тепло- и

например

 

 

 

электропроводность,

 

 

 

Cu, Fe, Al, W

 

 

 

ковкость и пластич-

 

 

 

 

ность

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]