ОБЩАЯ ХИМИЯ Лабораторные работы для студентов 1 курса физического факультета дневного отделения

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. А.М. ГОРЬКОГО
ОБЩАЯ ХИМИЯ
Лабораторные работы для студентов 1 курса
физического факультета
дневного отделения
Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2010
Практикум подготовлен
кафедрой неорганической химии
Составители:
Винярская И.Н., Атманских И.Н.
© Уральский государственный университет, 2010
© …, составление, 2010
ВВЕДЕНИЕ
Практикум знакомит студентов с самыми важными типами химических
реакций. Здесь изучаются свойства и получение основных классов
неорганических соединений, а так же свойства некоторых газов. Эти работы
позволяют овладеть простейшими приемами техники лабораторных работ:
взвешивание, измерение объема и плотности растворов, нагревание и
приготовление растворов.
Лабораторная работа №1
Химические свойства оксидов
1.
Свойства основных оксидов.
Опыт 1. Изучите отношение оксидов CaO, MgO, CuO, NiO к воде. Для
этого в четыре пробирки поместите по одному шпателю оксидов и прилейте
2-3 мл воды. По каким признакам можно убедиться, что взаимодействие
происходит? Добавьте в пробирки раствор фенолфталеина. Что происходит?
Объясните наблюдаемые изменения. Составьте уравнения протекающих
реакций в ионном и молекулярном виде.
Опыт 2. Изучите отношение оксидов CaO, MgO, CuO, NiO к кислотам.
Для этого в четыре пробирки поместите по одному шпателю оксидов и
прилейте 2-3 мл хлороводородной кислоты и немного нагрейте. По каким
признакам можно убедиться, что взаимодействие происходит? Составьте
уравнения протекающих реакций в ионном и молекулярном виде, так же для
всех последующих опытов.
2.
Свойства кислотных оксидов.
Опыт 1. Изучите отношение кислотных оксидов к воде.
1) В пробирку поместите один шпатель оксида фосфора (V), прилейте 35 мл воды, встряхните. Что происходит? Добавьте в пробирку 2-3 капли
раствора лакмуса. Как изменилась окраска? Почему?
2) Получите оксид углерода (IV) из мрамора и соляной кислоты в колбе
Вюрца. Изучите отношение оксида углерода (IV) к воде. Для этого опустите
газоотводную трубку колбы Вюрца в пробирку с водой и пропускайте
углекислый газ через воду 1-2 минуты. Происходят ли какие-либо
изменения? Добавьте в пробирку раствор лакмуса. Что наблюдается?
Опыт 2. Изучите отношение кислотных оксидов к щелочам.
1) В пробирку поместите один шпатель оксида фосфора (V), прилейте 35 мл водного раствора гидроксида натрия, встряхните. Что происходит?
2) Пропустите оксид углерода (IV), полученный в первом опыте, через
водный раствор щелочи. Что происходит?
Объясните наблюдаемое.
Докажите образование карбоната натрия, добавив в раствор хлорид кальция.
3.
Свойства амфотерных оксидов.
Изучите отношение оксида цинка к воде, раствору гидроксида натрия и
раствору серной кислоты.
Сделайте вывод о свойствах основных, кислотных и амфотерных
оксидов.
Лабораторная работа №2
Химические свойства гидроксидов и их получение
Гидроксиды делятся на основания, кислоты и амфотерные гидроксиды.
1.
Основания.
Опыт 1. Получение оснований. Получите гидроксид кальция из оксида
кальция, гидроксид никеля – из растворов хлорида никеля и гидроксида
натрия. Можно ли получить гидроксид никеля непосредственно из оксида
никеля?
Опыт 2. Химические свойства оснований. Проведите реакции
взаимодействия
А) гидроксида никеля (полученного в первом опыте) с хлороводородной
кислотой;
Б) растворов гидроксида натрия с хлоридом магния;
В) раствора гидроксида натрия с оксидом фосфора (V);
Г) раствора гидроксида натрия с алюминием.
Опишите наблюдаемые явления.
2.
Кислоты.
Опыт 1. Получение кислот. Получите ортофосфорную кислоту из
оксида фосфора (V). Как можно доказать ее образование?
Опыт
2.
Химические
свойства
кислот.
Проведите
реакции
взаимодействия раствора серной кислоты:
А) с цинком;
Б) с оксидом никеля;
В) с гидроксидом меди, полученным при взаимодействии растворов
сульфата меди и гидроксида натрия;
Г) с карбонатом кальция.
Опишите наблюдаемые явления. Приведите уравнения реакций.
3.
Амфотерные гидроксиды.
Опыт 1. Получение амфотерных гидроксидов. Получите гидроксид
алюминия взаимодействием водных растворов хлорида алюминия и
гидроксида натрия. Слейте жидкость из пробирки, а оставшийся осадок
разделите на две части.
Опыт 2. Химические свойства амфотерных гидроксидов. Проведите
реакцию взаимодействия гидроксида алюминия, полученного в первом
опыте,
А) с раствором серной кислоты
Б) с раствором гидроксида натрия.
Опишите наблюдаемые явления. Приведите уравнения реакций в
молекулярной и ионной форме ко всем проведенным опытам.
Лабораторная работа №3
Получение и химические свойства солей
Опыт 1. Получение солей.
1. Взаимодействие растворов двух солей. Получите иодид свинца из
водных растворов нитрата свинца и иодида калия.
2. Взаимодействие растворов соли и кислоты. Получите сульфат бария
из водных растворов серной кислоты и хлорида бария.
3. Взаимодействие кислотного и основного оксидов. Получите фосфат
кальция при нагревании смеси оксида фосфора и оксида кальция.
4. Взаимодействие основания с кислотой. Получите сульфат меди из
гидроксида меди и серной кислоты.
5. Взаимодействие щелочи и кислотного оксида. Получите карбонат
кальция, пропуская углекислый газ через известковую воду (раствор
гидроксида кальция).
6. Взаимодействие основного оксида и кислоты. Получите сульфат меди
из оксида меди и серной кислоты при нагревании.
7. Взаимодействие металла с кислотой. Получите сульфат магния из
магния и раствора серной кислоты.
8. Взаимодействие металла и соли. Получите сульфат цинка из цинка и
раствора сульфата меди.
Опыт 2. Химические свойства солей.
1. Взаимодействие с солями. Проведите реакцию взаимодействия
водного раствора сульфата меди с водным раствором сульфида натрия.
2. Взаимодействие с кислотами. Проведите реакцию взаимодействия
твердого сульфита натрия с хлороводородной кислотой.
3. Взаимодействие с металлами. Проведите реакцию взаимодействия
меди с водным раствором нитрата ртути (II).
Лабораторная работа №4
Растворы
Опыт 1. приготовьте раствор хлорида натрия массой m г с массовой
долей w % по заданию преподавателя.
Таблица 1
m, г
95
95
95
105
105
105
110
110
110
w, %
3
5
7
4
6
8
2
3
4
Порядок выполнения работы:
1. Рассчитайте массу соли и объем воды.
2. Возьмите навеску соли.
3. Отмерьте объем воды цилиндром.
4. Налейте немного воды в колбу, всыпьте навеску соли, перемешайте
до растворения, долейте оставшуюся воду и еще раз перемешайте.
5. Измерьте плотность полученного раствора и сравните результат с
табличным значением.
Для измерения плотности раствора налейте полученный раствор в сухой
цилиндр и опустите в него ареометр так, чтобы он не касался стенок сосуда.
Отметьте то деление на шкале, которое совпадает с уровнем жидкости в
цилиндре. После определения плотности ареометр промойте, протрите до
суха и сдайте лаборанту.
Опыт 2. приготовьте V мл раствора кислоты с массовой долей w % и
плотностью ρ1 г/мл из концентрированного раствора кислоты и воды.
Таблица 2
HCl ρ2 = 1.18 г/мл
HNO3 ρ2 = 1.35 г/мл
H2SO4 ρ2 = 1.84 г/мл
3
2
4
5
4
6
3
4
5
ρ1, г/мл
1,013 1,018 1,023 1,01
1,02
1,025
1,02
1,025 1,032
V, мл
100
95
90
100
95
90
95
100
90
Порядок работы:
1. Найдите в справочнике концентрацию кислоты, отвечающую заданной
плотности.
2. Рассчитайте массу кислоты, необходимую для приготовления
раствора, и пересчитайте ее на объем.
3. Нужный объем воды отмерьте мерным цилиндром и влейте его в
стакан.
4. Отмерьте цилиндром рассчитанный объем кислоты и осторожно
влейте его в воду тонкой струйкой при перемешивании.
5. Охладите раствор до комнатной температуры, перелейте в сухой
цилиндр и измерьте плотность раствора ареометром.
6. Проверьте точность выполнения опыта, сравнив полученный
результат с табличным, и рассчитайте ошибку опыта.
Опыт 3. приготовьте V мл раствора с концентрацией соли X моль/л из
кристаллогидрата и воды.
Таблица 3
V, мл
100
100
100
200
200
X, моль/л 0,01
0,02
0,03
0,001 0,002
200
250
250
0,003
0,001
0,002
Порядок работы:
1. Рассчитайте массу безводной соли, нужной для приготовления
раствора, заданной концентрации.
2. Пересчитайте массу безводной соли на кристаллогидрат.
3. Возьмите рассчитанную навеску соли.
4. Навеску соли всыпьте через сухую воронку в мерную колбу,
соответствующего
объема
и
тщательно
смойте
дистиллированной водой оставшиеся на воронке кристаллы.
5. Навеску растворите в малом количестве воды (не более 1/3 объема
колбы).
6. Долейте колбу водой до метки, закройте пробкой и перемешайте,
переворачиванием 10-12 раз.
Лабораторная работа №5
Окислительно-восстановительные реакции
1.
Окислительно-восстановительные
реакции
с
участием
простых веществ
Опыт 1. Получение хлора и изучение его окислительных свойств.
В колбе Вюрца получите хлор, используя кристаллический перманганат
калия и концентрированную хлороводородную кислоту.
Изучите взаимодействие хлора:
а) с фосфором; б) с сурьмой; в) с раствором бромида калия; г) с
раствором йодида калия.
Опыт 2. Изучение восстановительных свойств металлов.
1. Изучите взаимодействие цинка с растворами:
а) серной кислоты; б) сульфата меди; в) гидроксида натрия при
нагревании.
2. Изучите взаимодействие меди:
а) с разбавленной и концентрированной серной кислотой;
б) с разбавленной и концентрированной азотной кислотой;
в) с раствором нитрата ртути (II).
2.
Окислительно-восстановительные
реакции
с
участием
сложных веществ
Опыт 1. Изучение окислительных свойств перманганата калия.
Изучите взаимодействие водного раствора перманганата калия с водным
раствором сульфита натрия в кислой, нейтральной и щелочной средах. Как
меняется окраска раствора? С чем это связано?
Опыт
2.
Изучение
окислительно-восстановительных
свойств
пероксида водорода.
Изучите окислительные свойства пероксида водорода, используя раствор
иодида калия в кислой среде; восстановительные свойства пероксида
водорода, используя раствор перманганата калия в кислой среде.
Опыт
3
(демонстрационный).
кристаллического дихромата аммония.
Изучение
разложения
Опишите наблюдаемые явления во всех опытах. Напишите уравнения
реакций, расставьте коэффициенты с помощью метода электронного баланса,
укажите окислитель и восстановитель.
Лабораторная работа №6
Получение газов и их свойства
1.
Получение простых газообразных веществ.
Опыт 1. Получите водород действием хлороводородной кислоты на
металлический цинк в пробирке. Докажите его образование.
Опыт 2. В колбе Вюрца получите хлор, используя кристаллический
перманганат калия
и концентрированную хлороводородную кислоту.
Испытайте отношение хлора к раствору йодида калия.
Опыт 3. Получите кислород нагреванием в пробирке твердого
перманганата калия. Докажите его образование с помощью тлеющей
лучинки.
2.
Получение сложных газообразных веществ.
Опыт 1. Получите хлороводород, используя твердый хлорид натрия и
концентрированный раствор серной кислоты (в колбе Вюрца). Опишите
физические свойства хлороводорода.
Поглотите образующийся хлороводород водой и изучите кислотные
свойства полученного раствора.
Опыт 2. В колбе Вюрца получите
углекислый газ, используя мрамор
и хлороводородную кислоту.
Докажите
образование
углекислого
газа,
пропустив
его
через
известковую воду.
Опыт 3. Получите аммиак, используя концентрированные растворы
хлорида аммония и гидроксида натрия при нагревании. К отверстию
пробирки
поднесите
фильтровальной бумаги.
смоченную
раствором
фенолфталеина
полоску
Во всех опытах отметьте наблюдения, напишите уравнения реакций.