Лабораторный практикум по химии
.pdf
Таблица 4
Примеры сильных, средней силы и слабых кислот
Кислоты
сильные |
средней силы |
слабые |
HCl |
H3PO4 |
H2S |
HBr |
H2SO3 |
H2CO3 |
HI |
HF |
CH3COOH |
HNO3 |
HCNS |
HNO2 |
H2SO4 |
|
HClO |
HMnO4 |
|
HCN |
HClO4 |
|
|
Выполнение опыта. В две пробирки поместить по 5 капель 1 н. растворов серной и уксусной кислот, добавить по 1 - 2 капли метилоранжа. Сравнить окраску индикатора в обеих пробирках.
Поместить в обе пробирки по кусочку магния. Отметить происходящие процессы и интенсивность их протекания. Сделать вывод об относительной силе кислот. Написать молекулярные и ионные уравнения реакций.
Опыт повторить, заменив магний на мрамор (карбонат кальция).
Опыт 7. Получение малорастворимых кислот и оснований
Выполнение опыта. В две пробирки поместить по 0,5 мл 0,1 н. растворов силиката натрия и хлорида железа (III). Затем в первую пробирку добавить 0,5 мл 2 н. раствора соляной кислоты, а во вторую - столько же 2 н. раствора гидроксида натрия. Отметить выпадение осадков в обоих случаях. Написать уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.
Опыт 8. Получение слабодиссоциирующих оснований и кислот
В табл.5 приведены примеры сильных и слабых оснований.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
|
Таблица 5 |
|
Примеры сильных и слабых оснований |
||
|
|
|
Основания |
||
сильные |
слабые |
|
Ва(ОН)2 и гидроксиды щелочных |
NH4OH и нерастворимые |
|
металлов: KOH, NaOH, LiOH и др. |
в воде основания: Cd(OH)2, |
|
|
Zn(OH)2, Al(OH)3 и др. |
|
Выполнение опыта. В две пробирки поместить по 5 капель 0,1 н. растворов карбоната натрия Na2CO3 и хлорида аммония NH4Cl. Затем в первую пробирку добавить 2 - 3 капли 2 н. раствора соляной кислоты, а во вторую - столько же 2 н. раствора гидроксида натрия. Отметить выделение газов в обоих случаях. По запаху определить, какой газ выделяется во второй пробирке. Написать уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.
Опыт 9. Реакция нейтрализации
Реакциями нейтрализации называются реакции взаимодействия оснований с кислотами, сопровождающиеся образованием соли и воды.
Выполнение опыта. В пробирку с полученным в опыте 4б гидроксидом меди добавить 5 - 6 капель 2 н. раствора соляной кислоты. Наблюдать растворение осадка и изменение цвета раствора. Написать уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.
Опыт 10. Свойства солей
Соли взаимодействуют со следующими соединениями и простыми веществами:
1) с кислотами - с образованием новой кислоты и новой соли:
AgNO3 + HCl = AgCl↓ + HNO3; |
Ag+ + Сl– = AgCl↓; |
2) со щелочами - с образованием нового основания и новой соли:
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4; |
Cu2++2OH– = Cu(OH)2↓; |
3) друг с другом - с образованием новых солей: |
|
CaCl2 + Na2CO3 = СаСО3↓ + 2NaCl; |
Ca2+ + CO32– = СаСО3↓; |
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
4) с металлами - более активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей:
Zn + Hg(NO3)2 = Zn(NO3)2 + Hg; |
Zn + Hg2+ = Zn2+ + Hg. |
Реакции 2 - 4 являются реакциями обмена. Они идут до конца только в том случае, если продуктом реакции является малодиссоциирующее, труднорастворимое или газообразное (летучее) вещество;
5) с водой - с образованием кристаллогидратов, т.е. соединений с определенным количеством молекул воды, например: CuSO4·5Н2O, FeSO4·7Н2О, CaSO4·2Н2О, Na2СО3·10Н2О.
а) Взаимодействие солей с кислотами
Выполнение опыта. В три пробирки поместить по 5 капель растворов: в первую - карбоната натрия, во вторую - хлорида бария, в третью - хлорида меди. Добавить во все пробирки по 2 - 3 капли 2 н. раствора серной кислоты. Отметить признаки реакций. Написать уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.
б) Взаимодействие солей со щелочами
Выполнение опыта. В пробирку поместить 3 - 4 капли раствора сульфата никеля, добавить к нему столько же раствора гидроксида натрия. Отметить образование осадка. Написать уравнение реакции в молекулярной и ионной форме.
в) Взаимодействие двух различных солей
Выполнение опыта. В три пробирки поместить по 2 - 3 капли растворов солей: в первую - нитрата свинца, во вторую - сульфата марганца, в третью - сульфата кобальта. В каждую пробирку добавить по 1 - 2 капли раствора сульфида аммония. Отметить цвета образовавшихся осадков. Написать уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.
г) Взаимодействие солей с металлами
Выполнение опыта. В пробирку поместить 5 - 6 капель раствора сульфата меди и опустить в нее железный гвоздь. Через некоторое время наблюдать покраснение железного гвоздя и изменение цвета раствора. Написать соответствующее уравнение реакции.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Опыт 11. Получение солей
Соли могут быть получены при взаимодействии:
1) |
кислоты с основанием (реакция нейтрализации): |
|
|
KОН + НNО3 = KNО3 + Н2О; |
ОН– + H+ = Н2О; |
2) |
основного оксида и кислоты: |
|
CuO + H2SO4 = CuSO4 + Н2О; |
СuО + 2H+ = Сu2+ + Н2О; |
|
3) |
кислотного оксида и основания: |
|
SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + Н2О; |
SO2 + 2ОН– = SO32– + Н2О; |
|
4) |
кислотного оксида с основным: |
|
|
SiO2 + CaO = СаSiO3; |
|
5) |
соли и кислоты: |
|
CaCl2 + H2SO4 = CaSO4↓ + 2НСl; |
Са2+ + SO42– = CaSO4↓; |
|
6) |
соли и основания: |
|
FеСl3 + 3NaOH = Fe(ОН)3↓ + 3NaCl; Fe3+ + 3ОН– = Fе(ОН)3↓; |
||
7) |
двух солей: |
|
Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2NaCl; |
SO42– + Ва2+ = BaSO4↓; |
|
8) |
кислоты и металла: |
|
|
H2SO4 + Fe = FeSO4 + H2↑; |
2H+ + Fe = Fe2+ + H2↑; |
9) |
соли и металла: |
|
Рb(NO3)2 + Zn = Zn(NO3)2 + Pb; |
Pb2+ + Zn = Zn2+ + Pb; |
|
10) металла с неметаллом: |
|
|
|
Fe + S = FeS. |
|
Во всех случаях реакции протекают только при условии, если продуктами реакции являются или труднорастворимое, или легколетучее вещество, или слабый электролит.
а) Получение солей методом нейтрализации и их взаимодействия
Выполнение опыта. В две пробирки поместить по 5 капель 0,1 н. раствора серной кислоты и по 2 - 3 капли метилоранжа. Наблюдать изменение окраски индикатора до красной. В первую пробирку
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
добавить по каплям раствор гидроксида натрия до перехода окраски в оранжевую. Затем в обе пробирки добавить по 2 - 3 капли раствора нитрата свинца до выпадения осадков сульфата свинца PbSO4. Написать уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде. Назвать полученные соединения.
б) Получение малорастворимых солей
Выполнение опыта. В пробирку поместить 3 - 4 капли раствора карбоната натрия, добавить столько же раствора соли бария. Отметить образование осадка. Написать уравнение реакции в молекулярной и ионной форме.
Опыт 12. Качественные реакции на хлорид-, сульфат- и фосфат-ионы
Выполнение опыта. В три пробирки поместить по 5 капель 0,1 н. растворов хлорида, фосфата и сульфата натрия. В первую и вторую пробирки добавить по каплям раствор нитрата серебра, в третью - хлорида бария до выпадения осадков. Отметить цвета осадков. Результаты наблюдений записать в форму табл.6.
Форма табл.6
Внешние признаки качественных реакций на некоторые анионы
Исходные анионы |
Реагенты |
Характерные продукты реакции |
|||
|
|
|
|
||
формула |
окраска |
формула |
окраска |
||
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Cl– |
|
AgNO3 |
|
|
|
PO43– |
|
AgNO3 |
|
|
|
SO42– |
|
BaCl2 |
|
|
|
Написать уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде. Назвать полученные соединения.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Опыт 13. Исследование окраски некоторых катионов и анионов
Выполнение опыта. Найти в штативах пробирки с растворами солей никеля, кобальта, меди, марганца (II), железа (III), хрома (III), хромата калия K2CrO4, бихромата калия K2Cr2O7, перманганата калия KMnO4. Записать формулы солей и соответствующую им окраску.
Опыт 14. Качественное определение катионов
Zn2+, Cd2+, Fe3+, Pb2+, Hg2+, Cr3+, Cu2+
Выполнение опыта. В cемь пробирок поместить по 5 капель 0,1 н. растворов растворимых солей цинка, кадмия, железа (III), свинца, ртути, хрома (III), меди (II). Отметить окраску исходных растворов. В первую и вторую пробирки добавить по каплям раствор сульфида натрия до выпадения осадков, в третью - роданида калия, в четвертую и пятую - раствор иодида калия до выпадения осадков, в шестую и седьмую - избыток раствора щелочи. Отметить цвета осадков и изменение цвета растворов. Написать уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде. Назвать полученные соединения. Результаты опыта записать в форму табл.7.
Форма табл.7
Внешние признаки качественных реакций на некоторые катионы
Исходные катионы |
|
Характерные продукты реакции |
|||
|
|
Реагенты |
|
|
|
формула |
окраска |
формула |
окраска |
||
|
осадка |
раствора |
|||
|
|
|
|
||
Zn2+ |
|
Na2S |
|
|
|
Cd2+ |
|
Na2S |
|
|
|
Fe3+ |
|
KCNS |
|
|
|
Pb2+ |
|
KI |
|
|
|
Hg2+ |
|
KI |
|
|
|
Cr3+ |
|
NaOH |
|
|
|
Cu2+ |
|
NaOH |
|
|
|
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Контрольные задания
Задание 1. Получить у преподавателя две пробирки с растворами солей цинка и кадмия. Имея в своем распоряжении только раствор щелочи, определить, в какой из пробирок находится соль цинка. Написать соответствующие уравнения реакций.
Задание 2. Получить у преподавателя две пробирки с растворами сульфата и нитрата цинка. Определить, в какой из пробирок находится нитрат цинка. Написать соответствующее уравнение реакции.
Задание 3. Получить у преподавателя две пробирки с растворами нитратов натрия и цинка. Имея в своем распоряжении только раствор щелочи, определить, в какой из пробирок находится соль цинка. Написать соответствующие уравнения реакций.
Задание 4. Получить у преподавателя две пробирки с растворами нитратов калия и бария. Определить, в какой из пробирок находится соль бария. Написать соответствующее уравнение реакции.
Задание 5. Получить у преподавателя две пробирки с растворами нитратов калия и серебра. Определить, в какой из пробирок находится соль серебра. Написать соответствующее уравнение реакции.
Задание 6. Получить у преподавателя две пробирки с растворами солей ртути и цинка. Имея в своем распоряжении только раствор иодида калия, определить, в какой из пробирок находится соль ртути. Написать соответствующие уравнения реакций.
Задание 7. Получить у преподавателя три пробирки с растворами солей кадмия, железа (III) и цинка. Имея в своем распоряжении только раствор щелочи, определить, в какой из пробирок находится соль цинка. Написать соответствующие уравнения реакций.
Задание 8. Получить у преподавателя две пробирки с растворами солей хрома и никеля (II). Имея в своем распоряжении только раствор щелочи, определить, в какой из пробирок находится соль хрома. Написать соответствующие уравнения реакций.
Задание 9. Получить у преподавателя две пробирки с растворами солей марганца и кобальта. Определить, в какой из пробирок находится соль кобальта. Написать соответствующие уравнения реакций.
Задание 10. Получить у преподавателя две пробирки с растворами хлорида и сульфата натрия. Определить, в какой из пробирок находится сульфат натрия. Написать соответствующие уравнения реакций.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Задание 11. Получить у преподавателя две пробирки с растворами сульфата и фосфата натрия. Определить, в какой из пробирок находится фосфат натрия. Написать соответствующие уравнения реакций.
Контрольные вопросы и упражнения
1.Назовите основные классы неорганических веществ.
2.Как классифицируются оксиды? Укажите, к каким классам относятся оксиды неметаллов и металлов в различных степенях окисления.
3.Напишите уравнения следующих реакций:
а) SiO2 + CaO |
г) ZnO + SiO2 |
|
б) Al2O3 |
+ P2O5 |
д) ZnO + NaOH |
в) Al2O3 |
+ KOH |
е) CaO + CO2 → |
4. Напишите формулы и названия кислот, соответствующих следующим оксидам:
SO2, CO2, SiO2, B2O3, P2O3, N2O5, P2O5, SO3, Cl2O7, NO2, Mn2O7, GeO2. 5. Напишите уравнения диссоциации следующих оснований:
NaOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Fe(OH)3, Ni(OH)2.
Назовите основания и соответствующие им основные остатки.
6. Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность следующих оксидов и гидроксидов:
Zn(OH)2, Al2O3, GeO, Sn(OH)4, GeO2.
7. Напишите в молекулярном и ионном виде уравнения следующих реакций:
a) |
Сa(OH)2 + HNO3 → |
|
в) |
Al(OH)3 + H2SO4 → |
|
недостаток |
|
|
недостаток |
б) |
Ca(OH)2 + HNO3 → |
|
г) |
Al(OH)3 + H2SO4 → |
|
избыток |
|
|
избыток |
8. Укажите, какие из следующих реакций невозможны: |
||||
а) |
SiO2 + H2SO4 → |
д) |
SiO2 + NaOH → |
|
б) |
CaO + H2SO4 → |
e) |
CaO + NaOH → |
|
в) |
P2O5 + HNO3 → |
ж) |
ZnO + NaOH → |
|
г) |
Al2O3 + HCl → |
з) |
P2O5 |
+ KOH → |
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Напишите уравнения возможных реакций в ионном и молекулярном виде. Назовите образующиеся соединения.
9. Укажите, какие из приведенных солей относятся к: а) средним; б) основным; в) кислым:
Cu(HSO4 )2 ; NaH2PO4 ; |
[Al(OH)2 ]2SO4 ; |
Na2SO3 ; |
Ca(HCO3 )2 . |
|||
Назовите эти соли, напишите уравнения их диссоциации и |
||||||
соответствующие им условно-структурные формулы. |
|
|||||
10. Укажите, какие |
типы |
солей |
можно |
получить при |
||
взаимодействии следующих гидроксидов: |
|
|
||||
а) |
Fe(OH)3 + H2CrO4 → |
г) |
H2SiO3 + Ba(OH)2 → |
|||
б) |
Mg(OH)2 + H2S → |
д) |
H3AsO4 + Al(OH)3 → |
|||
в) |
H3PO4 + Ca(OH)2 → |
е) |
H2CO3 + Cu(OH)2 → |
|||
Напишите уравнения реакций и назовите соли.
11. Назовите следующие соли и напишите уравнения их диссоциации:
а) NaH2SbO4 ; б) (CuOH)2 CO3; в) Cd(HS)2 ; г) Ca(H2PO4 )2;
д) K2H2P2O7 ; е) Al(OH)2 NO3; ж) MgOHClO3.
12. Назовите следующие соединения и напишите их условноструктурные формулы:
а) Ba(HS)2 ; б) H2SiO3; в) H4P2O7 ; г) K2Cr2O7; д) CaOHClO4 ; е) NaH3P2O7 ; ж) Al2 (SO4 )3; з) AlOHSiO3; и) [Al(OH)2 ]2SiO3.
13. Составьте уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
а) |
SiO → SiO2 → Na2SiO3 → H2SiO3 → SiO2 ; |
б) |
CdO → CdSO4 → Cd(OH)2 → CdCl2 → CdS ; |
в) |
P2O5 → H3PO4 → K2HPO4 → K3PO4 ; |
г) |
Al2O3 → NaAlO2 → AlCl3 → Al(OH) 3 → |
|
→ [Al(OH) 2 ]2SO4 → Al2 (SO4 )3. |
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Работа № 2
Скорость химических реакций
Химическая кинетика изучает факторы, влияющие на скорость химических реакций и механизм их протекания.
Скорость реакции в гомогенных системах определяется изменением концентрации реагирующих веществ в единицу времени. В химической кинетике концентрация измеряется в молях на литр (моль/л), а скорость - в молях на литр в секунду (моль/л·с). Скорость реакции в гетерогенных системах определяется изменением количества вещества на единице поверхности в единицу времени (моль/см2×с).
К основным факторам, влияющим на скорость химической реакции, относятся: природа реагирующих веществ, их концентрация, температура, поверхность раздела (для гетерогенных систем), катализаторы.
Опыт 1. Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ
Скорость химической реакции v прямо пропорциональна произведению молярных концентраций С реагирующих веществ в степенях, соответствующих их стехиометрическим коэффициентам (закон действия масс).
Для гомогенной реакции вида mA + nB = pC + qD
v = kс · CAm · CBn,
где kс - константа скорости, которая зависит от природы реагирующих веществ и температуры и не зависит от концентрации. При единичных концентрациях взаимодействующих веществ v = kс.
Для газовой системы 3H2 + N2 D 2NH3 скорость прямой реакции можно записать двояко:
v |
пр |
= k |
c |
×C3 |
×C |
N2 |
и v |
пр |
= k¢ |
× p3 |
× p |
, |
|
|
H2 |
|
|
c |
H2 |
|
N2 |
где k′c - константа скорости при концентрациях газов, выраженных через парциальные давления; рН2 и рN2 - парциальные давления водорода и азота.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com