Экспериментальная часть

Опыт 1. Получение концентрированной азотной кислоты.

К нитрату калия или натрия, помещенному в колбу с газоотводной трубкой, приливать такое количество концентрированной серной кислоты, чтобы она полностью покрыла соль. Колбу герметично соединить с круглодонной колбой, которая помещена в охлаждающая смесь(снег и хлорид натрия). Колбу с солью постепенно нагреть на песчаной бане (тяга!), сначала до 100⁰С, а затем до 120⁰С. Реакцию считать законченной, когда в колбе останется желтоватая жидкость и азотная кислота почти перестанет перегоняться в приемник. На фарфоровую пластинку нанести 2 капли синтезированной азотной кислоты и прибавить каплю раствора дифениламина (С₆Н₅)₂NH: раствор окрашивается в темно-синий цвет. Эта реакция считается качественной для обнаружения азотной кислоты.

Опыт 2. Синтез фосфорной кислоты разложением фосфорита.

В коническую пробирку всыпать около 1г фосфоритной муки Са₃(РО₄)₂, прилить 2 мл 50%-ного раствора серной кислоты и прокипятить смесь в течение 1-2 мин. Прибавить 2 мл воды и тщательно размешать шпателем. Раствор с осадком центрифугировать и слить центрифугат в другую пробирку. Определить наличие в растворе анионов фосфорной кислоты. Как это сделать? Составьте все необходимые уравнения реакций.

Опыт 3. Гидратация серной кислоты.

В пробирку с 2 мл воды после измерения ее температуры прилейте 1 мл концентрированной серной кислоты. Осторожно перемешать раствор термометром и определить его температуру. Почему происходит выделение тепла? Почему нельзя вливать воду в серную кислоту?

Опыт 4. Открытие азотной кислоты.

На фарфоровую пластинку наносить 2 капли азотной кислоты и прибавить каплю раствора дифениламина (C₆H₅)₂NH: Раствор окрашивается в темно-синий цвет.

Опыт 5. Обугливающее действие серной кислоты.

1 г сахарной пудры смочить 10 каплями воды, влить 1 мл концентрированной серной кислоты и смесь перемешать стеклянной палочкой. Выразите наблюдаемые явления соответствующими уравнениями.

На кусочке фильтровальной бумаги стеклянной палочкой, смоченной концентрированной серной кислотой, написать формулу этой кислоты и нагреть бумагу на электроплите. Объясните наблюдаемое.

Опыт 6. Открытие аниона SO₄^2-

К раствору серной кислоты добавить раствор хлорида бария; выпадает белый осадок, который не растворяется в концентрированной соляной кислоте. Проделать аналогичный опыт с раствором нитрата свинца. Отделить осадок и растворить его в 30%-ном горячем водном растворе ацетата аммония Эту реакцию используют в химическом анализе для разделения смеси сульфатов бария и свинца.

Опыт 7. Окислительные свойства азотной кислоты.

а) Взаимодействие разбавленной азотной кислоты с медью и оловом (осторожно. Тяга!). В две пробирки внести по3-4 капли разбавленной азотной кислоты (плотность 1,12 г/см³). В одну из пробирок опустите кусочек медной стружки, в другую - кусочек олова. В обоих случаях реакция идет с образованием главным образом бесцветного газаNOи нитратов олова (II) и меди (II). Написать уравнения реакций взаимодействия разбавленной азотной кислоты с оловом и медью.

б) Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с оловом и с медью. Повторить опыт, только использовать концентрированную азотную кислоту и пробирки, после внесения туда металлов, слегка нагреть. Написать уравнения реакций с учетом, что выделившийся при этом бурый, с еким запахом газ –NO₂.

в) Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с серой. В небольшую фарфоровую чашку класть немного порошкообразной серы, налить несколько миллилитров концентрированной азотной кислоты, смесь нагреть 10-15 мин на электроплите, после чего разбавить массу водой, отфильтровать не прореагировавшую серу. В фильтрате обнаруживать присутствие серной кислоты.

г) Получение царской водки. В пробирку с газоотводной трубкой налить 1 мл концентрированной азотной и 3 мл концентрированной соляной кислоты. Стеклянный конец газоотводной трубки опустить а стакан с разбавленным раствором щелочи. Пробирку слегка нагреть (осторожно тяга!) до начала бурной реакции с выделением газов. Уходящие из пробирки газы собрать к растворе со щелочью. После завершения выделения газов в водный раствор со щелочью добавить раствор чернили. Почему окрашенный раствор обесцветился? В этот же раствор внести несколько капель нитрата серебра. Почему выпал творожистый осадок? Написать уравнения всех химических процессов.

Опыт 8. Окислительные свойства нитратов. В пробирку налить 1-2 мл раствораKNO₃и 3-5 мл 30%-ного раствора КОН. Добавить небольшое количество порошка алюминия и нагреть 2-3 мин. Раствор охлаждать и добавить реактив Неслера (реактив для качественного определения катионов аммония).

Опыт 9. Разложение нитратов. В сухой пробирке, закрепленный в штативе вертикально, расплавить около одного грамма нитрата калия или натрия. Наблюдать за выделением пузырьков газа. В расплавленную соль бросать маленький, предварительно раскаленный уголек. Что наблюдается? По окончании реакции с углем бросать в пробирку небольшой кусочек серы. Что происходит?

Опыт 10. Гидролиз солей фосфорных кислот. На бумагу, пропитанную раствором универсального индикатора, наносить по капле раствора фосфата, гидрофосфата и дигидрофосфата натрия и по окраске и шкале определить значение рН. Объяснить наблюдаемые явления и написать уравнения реакций соответствующих процессов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Почему азотная, серная и фосфорная кислоты способны проявлять только окислительные свойства?

2. Какая из трех кислот обладает более выраженными окислительными свойствами? Какие показатели свидетельствуют об этом?

3. Какая из известных минеральных кислот самая сильная и какая самая слабая? Объясните эти факты пользуясь представлениями о строении веществ.

4. Почему у многоатомных кислот константы последующих ступеней диссоциации уменьшаются?

5. Как можно объяснить образование смеси продуктов в реакциях взаимодействии концентрированной серной кислоты с активными металлами?

6. Как ведут себя сульфаты при высоких температурах?

7. Почему фосфорная кислота взаимодействует только с щелочными металлами?

8. Почему стронций и свинец не взаимодействуют с разбавленной серной кислотой?

9. Почему водород не образуется в продуктах реакции азотной кислоты с активными металлами?

10. Почему в концентрированной азотной кислоте основным продуктом окислительно-восстановительных реакций является оксид азота (IV)?

11. Почему при взаимодействии очень разбавленной азотной кислоты с активными металлами образуется аммиак?

12. Как можно объяснить образование различных продуктов при термическом разложении нитратов?

13. Как можно объяснить чрезмерные окислительные свойства царской водки?

14. Почему в продуктах реакции концентрированной серной кислоты не может быть сероводород?

15. Предложить два способа превращения нитрата натрия в хлорид, имея в распоряжении соляную кислоту и нитрат натрия.