Учебно-исследовательский комплекс (уирс)

Опыт 1. Кислотные свойства ортоборной кислоты

В пробирке с 5-6 каплями дистиллированной воды растворите при нагревании несколько кристалликов борной кислоты. Затем в пробирку внесите 1 микрошпатель порошка магния. Какой газ при этом выделяется? Определите величину рН раствора с помощью универсальной индикаторной бумаги.

Напишите уравнение реакции взаимодействия борной кислоты с магнием, уравнение диссоциации борной кислоты и константу диссоциации по I ступени. Сильным или слабым электролитом является борная кислота?

Опыт 2. Обнаружение борной кислоты куркумовой бумажкой

На куркумовую бумажку нанесите стеклянной палочкой каплю раствора борной кислоты, каплю раствора HCl и высушите ее над пламенем горелки. Отметьте цвет пятна. Смочите пятно каплей раствора гидроксида натрия. Как изменился цвет?

Опыт 3. Взаимодействие алюминия с кислотами и щелочами

В пять пробирок внесите по 5 капель 2н растворов кислот: соляной, серной, азотной; концентрированной азотной кислоты и 2н раствор гидроксида натрия. Опустите во все пробирки по маленькому кусочку стружки алюминия. Во всех ли случаях протекает реакция на холоду? Нагрейте пробирки. Что наблюдаете?

Напишите уравнения всех реакций. Какой газ выделяется при взаимодействии алюминия с разбавленной и концентрированной азотной кислотой, с разбавленными серной и соляной кислотами, с раствором гидроксида натрия?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 18

Элементы IVа группы. Углерод и кремний, подгруппа германия.

Значение темы: элементы IVа группы периодической системы элементов играют важную биологическую роль в жизни живого организма, особенно углерод и кремний. Углерод – основа всех органических соединений. Организму необходимы также неорганические соединения углерода: СО₂, NaHCO₃. Сильно ядовитым веществом является оксид углерода (II). Кремний – один из самых распространенных элементов в биосфере. Соединения кремния участвуют в процессах роста волос и костей. Возникновение многих патологических процессов (атеросклероз, рак, туберкулез, зоб и др.) связано с нарушением обмена в организме соединений кремния. При вдыхании пыли, содержащей соединения кремния, возникает силикоз.

В медицине и фармации применяется ряд соединений элементов IVа группы: углерод в виде чистого активированного угля применяется в качестве адсорбирующего средства, гидрокарбонат натрия (питьевая сода) применяется при повышенной кислотности желудочного сока, раствор ацетата свинца (II) (свинцовая вода) применяется наружно как противовоспалительное средство, оксид свинца (II) применяется для изготовления свинцового пластыря, используемого при гнойно-воспалительных заболеваниях кожи. Из металлического свинца изготавливают экранирующее устройство для поглощения излучений в радиохимии и рентгенотехнике.

Цель: Изучить химические свойства р - элементов IV группы и их соединений.

Опыт 1. Адсорбционные свойства угля

а) Адсорбция красящих веществ из раствора. В пробирку на ¼ ее объема налить светло-розовый раствор фуксина. Внести в раствор немного активированного угля. Плотно закрыть пробирку пальцем и энергично встряхнуть 2-3 минуты, дат раствору отстояться. Отметить обесцвечивание раствора.

б) Адсорбция ионов из раствора. В пробирку внести 2-3 капли 0,01н раствора нитрата свинца, добавить к нему одну каплю 0,1н раствора йодида калия. Наблюдать выпадение желтого осадка йодида свинца (пробирку с полученным осадком сохранить для сравнения). В другую пробирку до половины ее объема налить раствор нитрата свинца и внести небольшое количество (3 микрошпателя) порошка активированного угля. Закрыв отверстие пробирки энергично встряхнуть 2-3 минуты. Отделить жидкость от угля (фильтрованием). К фильтрату добавить 1 капля 0,1н раствора йодида калия.

Опишите наблюдаемое. Составьте уравнение реакции. Сравните количество осадка йодида свинца полученного в первом и втором случае. Чем объясняется различие?

Опыт 2. Образование гидроксокарбонатов некоторых металлов

К растворам солей магния, кобальта и кадмия (по 3-4 капли) добавить столько же раствора карбоната натрия.

Отметьте выпадение осадков гидроксокарбонатов указанных металлов и их цвет. Вследствие какой реакции произошло их образование? Напишите соответствующие уравнения в молекулярной и ионной формах.

Опыт 3. Влияние карбонат-иона на гидролиз некоторых солей

К растворам солей железа (III) и олова (II) (3-4 капли) добавить по 3-5 капель раствора карбоната натрия. Отметьте выделение газа и образование осадков гидроксидов железа и олова.

Напишите уравнения реакций указанных солей при добавлении к ним карбоната натрия. Почему в присутствии карбонат-иона гидролиз протекает практически до конца?

Опыт 4. Получение геля и золя кремниевой кислоты

В две пробирки внесите по 4-5 капель: в одну - силиката натрия, в другую – концентрированную соляную кислоту (ρ=1,19 г/см³). Добавить в первую пробирку 6-7 капель 2н раствора соляной кислоты, а во вторую – 1-2 капли насыщенного раствора силиката натрия. Закрыть пробирки и встряхнуть. Наблюдать образование геля кремниевой кислоты в первой пробирке и золя – во второй. Полученный золь кремниевой кислоты подогревают над маленьким пламенем горелки до перехода его в гель.

Как называется процесс перехода золя в гель? Какое значение имеет нагревание? Опишите проделанную работу. Напишите уравнение реакции получения метакремниевой кислоты – H₂SiO₃ (данная формула условна, действительный состав кремниевых кислот может быть выражен формулой SiO₂·nH₂O).

Опыт 5. Получение малорастворимых солей кремниевой кислоты

В четыре пробирки внесите по 2-5 капель растворов солей: в первую - хлорида кальция, во вторую – нитрата кобальта, в третью – нитрата свинца, в четвертую – сульфата меди. Добавьте в каждую пробирку по 2-3 капли раствора силиката натрия. Отметьте цвета осадков. Напишите уравнения соответствующих реакций.

Опыт 6. Гидролиз силиката натрия

В две пробирки внесите по 5-6 капель раствора силиката натрия, в одну из них добавить каплю фенолфталеина. Отметьте появление малиновой окраски. На избыток какого иона это указывает? Во вторую пробирку добавьте 4-5 капель раствора хлорида аммония. Отметьте наблюдаемые явления и объясните различие в степени гидролиза силиката натрия в чистой воде и в присутствии хлорида аммония.

Напишите молекулярные и ионные уравнения обоих случаев гидролиза. Присутствие какого иона увеличило степень гидролиза во втором случае? Как уменьшить гидролиз силиката натрия?

Опыт 7. Гидроксид хлорида олова (II) и его свойства

В две пробирки внесите по 2-4 капли раствора хлорида олова (II). В каждую пробирку добавьте по 2-5 капель раствора 2н гидроксида натрия до образования осадка. К полученному гидроксиду олова (II) добавить: в первую пробирку – 3-5 капель 2н раствора соляной кислоты, во вторую – столько же 2н раствора гидроксида натрия. Растворы размешать стеклянной палочкой до растворения осадков.

Отметьте наблюдаемые явления и сделайте вывод о свойствах гидроксида олова (II). Напишите уравнения реакций получения гидроксида и его взаимодействия с кислотой и щелочью, учитывая, что в щелочном растворе образуется комплексный ион [Sn(OH)₄]^2- - тетрагидроксостаннат (II). Какие ионы олова находятся преимущественно в растворе при рН > 7?

Опыт 8. Гидролиз хлорида олова (II)

Налейте в пробирку 1-4 капли воды и опустите в нее 2-3 кристалла хлорида олова (II). Размешайте содержимое стеклянной палочкой до полного растворения кристаллов. К полученному раствору добавьте еще 5-6 капель воды. Отметьте образование осадка гидроксохлорида олова (II) – SnOHCl. Прибавлением какого реактива можно уменьшить гидролиз? Проверьте это опытным путем. Что наблюдается?

Напишите уравнения всех протекающих реакций. Объясните влияние добавления воды и кислот на степень гидролиза этой соли.

Опыт 9. Восстановительные свойства соединений олова (II)

Восстановление перманганата калия хлоридом олова (II). В пробирку с раствором перманганата калия (3-5 капель) добавить 1-2 капли 2н раствора соляной кислоты и 3-4 капли раствора соли олова. Что наблюдается?

Напишите уравнение реакции в молекулярном и ионно-электронном виде, протекающей с образованием хлорида марганца (II). В какую степень окисления переходит олово?

Опыт 10. Гидроксид олова (IV) и его свойства

В две пробирки внесите 2-4 капли раствора хлорида олова (IV) и по 2-4 капли 2н раствора гидроксида натрия (до выпадения осадка). К полученному раствору добавьте в одну пробирку несколько капель соляной кислоты, а в другую – несколько капель гидроксида натрия (в обоих случаях до растворения осадка).

Напишите уравнения реакций получения гидроксида олова (IV) и его взаимодействия с кислотой и щелочью, учитывая, что в щелочной среде образуется комплексный ион гексагидроксостанната (IV) – [Sn(OH)₆]^2-, а в сильно кислой среде при большом избытке соляной кислоты образуется ион гексахлоростанната (IV) - [SnCl₆]^2-. Какими свойствами обладает гидроксид олова (IV)? Как изменится концентрация ионов Sn⁴⁺ и [Sn(OH)₆]^2- при добавлении щелочи, кислоты?

Опыт 11. Окислительные свойства диоксида свинца

В пробирку внести один микрошпатель порошка диоксида свинца, 3-5 капель 2н раствора серной кислоты и 5-6 капель раствора йодида калия. Нагреть содержимое пробирки над маленьким пламенем горелки или на водяной бане. Отметить изменение цвета раствора. Перенести стеклянной палочкой каплю этого раствора в пробирку с 8-10 каплями раствора крахмала. Отметить появление синей окраски раствора.

Написать уравнение реакции взаимодействия диоксида свинца с йодидом калия в кислой среде. Реакцию уравнять ионно-электронным методом.