С.Ф. Дунаев - Вводная работа к практическим занятиям по общей химии (1097099)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВАХимический факультетКафедра общей химииВводная работак практическим занятиям по общей химииУчебное пособие.Составлено под ред. профессора С.Ф. Дунаевадля студентов I курсов естественных факультетов МГУМосква 2011 г.2Предлагаемая работа является дополнением к практикуму по общейхимии и предназначена для первого знакомства студентов нехимическихспециальностей с работой в химической лаборатории и практического изучения ими простейших химических реакций между веществами, принадлежащими к важнейшим классам химических соединений.3Вводная работа. Важнейшие классы неорганических соединений и реакции между представителями разных классов.К числу важнейших классов неорганических соединений относятсякислоты, основания и соли.Кислоты – это вещества, молекулы которых при растворении в водераспадаются (диссоциируют) на катионы водорода H+ и анионы кислотного остатка, например:HCl = H+ + Cl–.Про растворы кислот говорят, что они имеют кислую (или кислотную)среду.Основания в водных растворах образуют гидроксид-ионы OH–, например:NaOH = OH– + Na+.Среда растворов оснований называется оснóвной (или щелочной).Растворы и жидкости, в которых количества ионов водорода и гидроксид-ионов равны, называют нейтральными.
Например, нейтральнойявляется вода, очищенная от всех примесей.Растворы кислот можно отличить от растворов оснований при помощи кислотно-оснóвных индикаторов. Индикаторы – это вещества, цветкоторых изменяется в зависимости от того, какие ионы – H+ или OH– –преобладают в растворе. Например, индикатор метиловый оранжевыйимеет красный цвет в кислой среде и желтый – в нейтральной и щелочнойсреде. Индикатор фенолфталеин бесцветен в кислой и нейтральной среде,но приобретает малиновый цвет в щелочных растворах. Широко используют универсальный индикатор, который представляет собой смесь различных индикаторов.
Он изменяет свой цвет постепенно, будучи яркокрасным в кислой среде, желтым – в слабокислой, желто-зеленым – в нейтральной, зеленым – в слабощелочной и синим – в сильнощелочной среде.При взаимодействии кислот с основаниями ионы водорода связываются с гидроксид-ионами, образуя молекулы воды:4H+ + OH– = H2O.Если записать уравнение этой реакции в молекулярном виде, то мы получим реакцию нейтрализации кислоты основанием, например:HCl + NaOH = NaCl + H2O.Продуктами реакции нейтрализации являются вода и соль – вещество, состоящее из анионов кислотного остатка и катионов основания. В приведенном примере соль – это хлорид натрия NaCl, состоящий из катионовNa+ и анионов Cl–.Если кислота взята с большим избытком, могут образовываться такназываемые кислые соли, в которых только часть ионов H+ замещена ионами металла или аммония.
Например, при пропускании диоксида углеродаCO2 через водный раствор гидроксида кальция Ca(OH)2 образуется угольная кислота, которая сразу же вступает в реакцию нейтрализации:CO2 + H2O = H2CO3,H2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O.При этом образуется осадок малорастворимого в воде карбоната кальцияCaCO3. Однако если продолжать пропускание CO2 через раствор, то избыток угольной кислоты вступает в реакцию с CaCO3 и образуется кислаясоль Ca(HCO3)2 – гидрокарбонат кальция:CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2.Помимо нейтрализации, растворы кислот и оснований способнывступать и в другие реакции.
Например, кислоты могут реагировать с металлами, оснóвными и амфотерными оксидами, а также вытеснять другиекислоты из их солей. Основания также могут вступать в реакции с некоторыми металлами, вытеснять другие основания из их солей и взаимодействовать с кислотными и амфотерными оксидами.Возможность протекания реакции между кислотой и металлом и состав ее продуктов зависит как от природы и концентрации кислоты, так иот свойств данного металла.Обычные кислоты, такие как соляная HCl, разбавленная сернаяH2SO4, ортофосфорная H3PO4 и т.д., реагируют с металлами, стоящими в5ряду напряжений левее водорода. При этом образуется соль металла и выделяется газообразный водород H2. Например, соляная кислота реагирует сжелезом и алюминием:2HCl + Fe = FeCl2 + H2↑,6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2↑.Особняком стоят концентрированная серная кислота и азотная кислота HNO3 любых концентраций.
Эти кислоты могут взаимодействоватьдаже с некоторыми металлами, стоящими в ряду напряжений правее водорода, например с медью. При этом выделяется не водород, а газы, являющиеся продуктами восстановления кислотного остатка (т.е. сульфат-ионаSO42– или нитрат-иона NO3–). Как правило, при реакциях металлов с концентрированной серной кислотой выделяется диоксид серы SO2, а при реакциях с азотной кислотой высокой или средней концентрации – диоксидазота NO2:6H2SO4(конц.) + 2Fe = Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O4HNO3(конц.) + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2OОба этих газа имеют резкий неприятный запах. Диоксид серы бесцветен, адиоксид азота имеет красновато-бурый цвет.Названные кислоты обладают способностью пассивировать, т.е. делать малоактивной, поверхность некоторых металлов.
Например, концентрированная HNO3 пассивирует алюминий.При реакциях кислот с оснóвными и амфотерными оксидами образуются соли и вода:2HCl + CaO = CaCl2 + H2O,H2SO4 + ZnO = ZnSO4 + H2O.Поэтому, например, малорастворимый в воде CaO легко растворяется в соляной кислоте.Реакция вытеснения кислоты из ее соли протекает наиболее полно,если вытесняемая кислота малоустойчива и разлагается, или если она малорастворима в воде и выпадает в осадок. Например, соляная кислота вытесняет угольную H2CO3 и кремниевую H2SiO3 кислоты из их солей – кар-6бонатов и силикатов, соответственно; при этом угольная кислота разлагается на диоксид углерода CO2 и воду, а кремниевая кислота выпадает восадок:2HCl + CaCO3 = CaCl2 + CO2↑ + H2O,2HCl + Na2SiO3 = 2NaCl + H2SiO3↓.Растворы оснований взаимодействуют с активными металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода, если гидроксиды этих металловрастворимы в воде или проявляют амфотерные свойства.
Например, алюминий реагирует с раствором гидроксида натрия:2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2 .В этой реакции образуются газообразный водород и тетрагидроксоалюминат натрия – соль, образованная амфотерным гидроксидом алюминияAl(OH)3.РеактивыТвердые вещества: металлы Al, Fe, Cu; мрамор (кусочки), CaO,Ca(OH)2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CuO, ZnO, уголь (кусочки).Растворы: 1 M и 0,1 М HCl, 1 M и 0,1 M NaOH, 2 М NH3, растворысолей Al3+, Fe3+, Ca2+, Cu2+, Mg2+, Zn2+, метиловый оранжевый, фенолфталеин, универсальный индикатор, 24% HCl, 1:1 HNO3, 6 M NaOH, Na2SiO3(насыщ.).Примечание.
Обозначение 0,1 M означает, что в 1 л раствора содержится 0,1 моль растворенного вещества. Соответственно, 6 M обозначаетконцентрацию раствора 6 моль/л.Оборудование:Пробирки, штативы для пробирок, пипетки и насосы для пипеток,водяные бани, пробирки с газоотводной трубкой, колбы конические на 250мл, ложки для сжигания с пробками, горелки, стаканчики на 25 мл, защитные очки.7Что должен представить студент преподавателю для сдачи работы1. Описание наблюдений2. Уравнения всех проведенных реакций.3. Ответы на вопросы к опытамЭкспериментОпыт 1. Определение кислот и оснований при помощи индикаторовВ 3 тщательно вымытые пробирки налейте 0,1 М HCl примерно на1/4 их объема.
В первую пробирку добавьте 1 каплю метилового оранжевого, во вторую – 1 каплю фенолфталеина, в третью – 1 каплю универсального индикатора. Перемешайте содержимое пробирок и занесите наблюдаемый цвет растворов в табл. 1.Tаблица 1РастворЦвет индикатораметиловогооранжевогофенолфталеинауниверсальногоиндикатора0,1 М HCl0,1 M NaOHДистиллированнаяводаКонтрольный растворПовторите опыт, налив в 3 пробирки (также примерно на 1/4 их объема) 0,1 М NaOH.
Результаты наблюдений занесите в табл. 1.Повторите опыт, налив в пробирки дистиллированную воду. Запишите результаты наблюдений.8Возьмите у преподавателя пробирку с контрольным раствором. Разделите ее содержимое на 3 части и к каждой из них добавьте один из индикаторов. Результаты наблюдений занесите в табл. 1.Вопросы и задания1. Какие кислоты и основания Вы знаете? Напишите их химические формулы и названия (не менее чем по 4 примера).2. О присутствии каких ионов в растворе свидетельствует окрашиваниеа) метилового оранжевого в красный цвет;б) фенолфталеина в фиолетовый цвет?3. Какая среда называется нейтральной?4.
Каким – кислым, нейтральным или основным – является выданный Вамконтрольный раствор?5. Какой цвет приобрел универсальный индикатор в дистиллированной воде? Какой среде соответствует этот цвет? Как объяснить, почему дистиллированная вода имеет такую среду?Опыт 2. Взаимодействие кислоты и основанияВ пробирку налейте примерно 0,5 мл (около 20 капель) 0,1 М HCl идобавьте 1 каплю универсального индикатора. Постоянно встряхивая пробирку, добавляйте по каплям 0,1 М NaOH. Отметьте, как изменяется цветраствора. Добавление NaOH продолжайте до тех пор, пока раствор не приобретет желто-зеленый цвет. После этого добавьте еще 1 каплю NaOH, апотом еще 5 капель.
Запишите в журнал, как изменялся при этом цвет раствора в пробирке.Вопросы и задания1. Какой цвет имел раствор до начала добавления NaOH? Как он изменялсяпо мере добавления основания и какой цвет приобрел в конце опыта?2. О чем свидетельствовало наблюдавшееся изменение цвета?3. Какая среда образовалась в растворе в тот момент, когда его цвет сталжелто-зеленым?94. Напишите уравнение реакции, протекающей при добавлении к растворуHCl раствора NaOH.5. Вспомните не менее 5 примеров различных солей.
Напишите их химические формулы и названия. Из каких кислот и оснований они могут бытьполучены?Опыт 3. Взаимодействие кислот и оснований с металламиВ этом опыте используются концентрированные растворы кислот и щелочей. При работе с ними следует избегать их попадания наодежду, руки и лицо. Для защиты глаз оденьте защитные очки. Припопадании реактивов на кожу или одежду их надо сразу же смытьбольшим количеством воды.В 3 конические пробирки поместите по кусочку алюминия.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
