№9 — 10. Галогены.

Оборудование, реактивы:

Соляная кислота, оксид марганца (IV) или перманганат калия, натрий, лакмус или метилоранж, раствор щелочи, медь - тонкая проволока, фосфор, порошок железа восстановленного, алюминиевая фольга, порошок алюминия, фосфор, цветные тряпочки, поваренная соль, концентрированная серная кислота, нитрат серебра, бромид натрия или калия, бензин, спирт, бензол, магний, нитрат серебра р-р, бромная вода, тиосульфат натрия, иод, крахмал, активированный уголь.

Колба Вюрца, капельная воронка, колбы для собирания хлора, пробирки, кристаллизатор, колба с пробкой и прямой трубкой для опыта «Фонтан», воронки, фильтр, стакан, фарфоровая чашка, цилиндры, хлоркальцевая трубка, асбестовые сетки.

Хлор и его соединения

Получение хлора.

Получение хлора. В колбу Вюрца кладут 20 - 30 г окислителя - оксид марганца (IV), или перманганат калия, или остаток после нагревания перманганата калия при получении кислорода. В случае применения оксида марганца (IV) реакцию ведут при нагревании. В остальных случаях реакция хорошо идет без нагревания.

Собирают хлор в банки, колбы или цилиндры. Для этого газоотводную трубку колбы Вюрца соединяют с банкой или колбой. Колба закрыта резиновой пробкой с газоотводной трубкой, которую опускают в раствор щелочи для поглощения хлора, частично выходящего из колбы вместе с вытесняемым воздухом. В колбу Вюрца небольшими порциями приливают концентрированную соляную кислоту. Заполнение сосуда хлором видно по желто-зеленой окраске (поставить сзади колбы лист белой бумаги). Окраска хлора мало заметна при электрическом освещении. Если под тягой поставить синюю лампочку, то в синем свете окраску хлора видно хорошо. После заполнения сосуда хлором его плотно закрывают резиновой пробкой. Из колбы Вюрца продолжает выделяться хлор. Поэтому газоотводную трубку помещают в раствор щелочи. Затем новую колбу закрывают пробкой с газоотводными трубками и заполняют хлором. Наполните хлором колбы или банки (в две из них предварительно на дно насыпают немного песку) и одну пробирку (ее, как и колбы, закрывают резиновой пробкой). Хлор потребуется для дальнейших опытов.

Для предотвращения выделения хлора в атмосферу его получают в приборе, состоящем из колбы для получения хлора, сосуда с концентрированным раствором поваренной соли, тройника с краном и банки. Открывают кран на тройнике и конец газоотводной трубки опускают в сосуд для собирания хлора. Если хлор не нужен, закрывают кран, тогда под давлением хлора раствор поваренной соли перемещается в банку. Таким образом сосуд заполняется хлором. При открывании крана на тройнике раствор из банки поступает в сосуд и вытесняет из него хлор.

При получении и собирании хлора учащиеся знакомятся с главнейшими физическими свойствами: физическое состояние, цвет, запах, плотность по воздуху.

Взаимодействие натрия с хлором.

В пробирку положите хорошо очищенный при помощи фильтровальной бумаги кусочек натрия. Если натрий плохо очищен от керосина, то при горении его в хлоре вместо ожидаемых белых кристаллов поваренной соли образуется черная сажа. В пробирку вставляют изогнутую под углом газоотводную трубку почти до ее дна и закрывают ватным тампоном, слегка смоченным раствором щелочи (с тампона не должна стекать жидкость, которая может попасть на натрий!). На другой конец газоотводной трубки надевают резиновую пробку такого размера, чтобы она входила в пробирку.

В пробирку заранее кладут 1 - 2 г оксида марганца (IV). Пробирку закрепляют горизонтально в лапке штатива. В начале опыта нагревают натрий до плавления. Затем в пробирку наливают 2 - 3 мл концентрированной соляной кислоты и вставляют ее в пробку на конце газоотводной трубки, проходящей в пробирку. Пробирку не закрепляют в штативе, она просто висит. Ее нагревают, выделяющийся хлор взаимодействует с натрием: он ярко горит. Если натрий не вспыхивает, то его подогревают снова, слегка растирают по стеклу железной проволокой.

Предосторожности при выполнении опыта. Под пробирку следует положить асбестированную сетку, так как при горении натрия пробирка иногда растрескивается. Не следует в пробирку наливать много концентрированной кислоты и сильно ее греть, так как хлор начинает энергично выделяться. Происходит вспенивание, и жидкость может быть переброшена в пробирку с натрием. В этом случае надо сразу же вынуть из пробки пробирку. Опыт можно проводить и без тяги, так как избыток хлора поглощается ватой, пропитанной раствором щелочи. По окончании опыта пробирку опускают в сосуд с раствором щелочи. Нельзя сразу после опыта мыть водой пробирку, так как в ней может оказаться непрореагировавший натрий. Пробирку надо прокалить, тем самым выжечь следы натрия.

Взаимодействие меди с хлором.

Лучше всего для этой цели взять 5 -” 6 тонких медных жилок из электропровода или медную фольгу. Пучок проволоки или полоску фольги после сильного нагревания с помощью тигельных щипцов опускают в банку с хлором. Медь сильно раскаляется и сгорает, наполняя банку бурым дымом из мельчайших твердых частичек хлорида меди (II) и хлорида меди (I). В банку следует насыпать немного песку, иначе при горении меди расплав ее солей капает на дно банки и она может лопнуть.

Взаимодействие железа с хлором.

В железной ложечке сильно нагревают небольшое количество (2 г) порошка железа и понемногу высыпают в сосуд с хлором. Железо горит, разбрасывая в разные стороны искры. На дно банки насыпают песок для предохранения ее от растрескивания.

Взаимодействие фосфора с хлором.

В ложечку для сжигания кладут немного (на кончике перочинного ножа) красного фосфора и опускают его в сосуд с хлором. Фосфор горит в хлоре без предварительного нагревания.

Растворимость хлора в воде и приготовление хлорной воды.

В 1 объеме воды при комнатной температуре растворяется 2,5 объема хлора. Раствор хлора в воде носит название хлорной воды. Для приготовления хлорной воды через холодную воду под тягой в течение 5 - 8 мин пропускают сильный ток хлора. Когда вода станет желтой, пропускание хлора заканчивают. Хлорную воду хранят в темноте, на холоде, в хорошо закрытой склянке, лучше с притертой стеклянной пробкой и притертым колпачком. В колбу наливают воду, излишек хлора поглощается раствором щелочи.

Обесцвечивание хлором органических красителей.

а) В стакан наливают слегка подкрашенной воды (фуксином или фиолетовыми чернилами). В подкрашенную воду добавляют до обесцвечивания хлорную воду, полученную в предыдущем опыте.

б) Чтобы показать учащимся разрушающее действие хлора на органические красители, в колбу с хлором бросают кусочек цветной материи и закрывают ее пробкой. Можно выждать несколько минут и заметить, что ткань не обесцвечивается. Теперь в колбу с хлором приливают 1 - 2 мл воды. Колбу закрывают пробкой. Окрашенная ткань обесцвечивается.