Лабы ОБХ

Министерство образования и науки РФ

Уральский Федеральный Университет имени первого президента России Б.Н. Ельцина

ОБЩАЯ ХИМИЯ: ПРАКТИКУМ

Учебно-методическое пособие для студентов 1 курса департамента Химии Института естественных наук

направление 020100 «Химия»

Екатеринбург

2013

1

Подготовлено кафедрой неорганической химии

Составители:

А.Ф. Гусева, С.С. Нохрин,

И.Н. Атманских, Н.А. Кочетова,

Л.И. Балдина, И.Е. Анимица

2

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее учебно-методическое пособие предназначено студентам первого года обучения департамента «Химический факультет» для проведения лабора-

торно-практических занятий по курсу «Общая химия». Целью пособия является формирование у студентов навыков научно-исследовательской деятельности в ходе экспериментального раскрытия теоретических положений общей химии.

Для того чтобы студенты могли успешно овладеть основными способами организации самостоятельной работы, в первом разделе «Этапы проведения эксперимента» предлагается схема последовательности действий, которой сле-

дует руководствоваться при подготовке к лабораторно-практическим занятиям,

их проведении и оформлении отчета. Кроме того, в последующих разделах при-

водится краткое описание техники проведения химического эксперимента, а

также перечень основных правил безопасности при работе в лаборатории.

По каждой теме лабораторных занятий сформулированы задания, которые студенты должны выполнить. При этом использована методика, которая пред-

полагает постепенное уменьшение числа задаваемых ориентиров и их конкрет-

ности. Так, в работах по атомно-молекулярному учению (работы 1-3) после формулировки каждого задания в пункте «Теоретическое исследование зада-

ния» поставлены направляющие вопросы в соответствии с общей схемой дея-

тельности, на которые необходимо ответить на этапе предварительной подго-

товки, используя учебную литературу, лекции, дополнительные источники. В

последующих работах (работы 4-10) конкретные вопросы к заданиям не сфор-

мулированы, краткий перечень теоретических аспектов, которые необходимо освоить студентам для выполнения заданий, вынесен в общий пункт «Теорети-

ческие основы: законы, понятия, определения».

После описания лабораторных работ приведены задачи по соответствующим темам, составленные таким образом, чтобы их решение способствовало осмыс-

ленности выполнения эксперимента в лаборатории. Кроме того, в пособие

3

включены примеры тестовых заданий, которые аналогичны тем, что предлага-

ются студентам на занятии для оценки степени их готовности к работе.

В приложениях к настоящему пособию содержится справочная информация,

которая необходима студентам для выполнения ряда работ: таблицы со значе-

ниями плотностей и концентраций растворов кислот и даграммы Латимера.

Раздел «Этапы проведения эксперимента» и тестовые задания ко всем лабо-

раторным работам подготовлены доцентом Балдиной Л.И. Раздел «Химические реактивы, посуда. Техника лабораторных работ» подготовлен старшим препо-

давателем Атманских И.Н. Лабораторные работы 1–3 подготовлены доцентом Гусевой А.Ф. Лабораторные работы 4, 5 , разделы «Техника безопасности и правила выполнения лабораторных работ» и «Приложения» подготовлены до-

центом Нохриным С.С. Лабораторные работы 6–8 подготовлены доцентом Ко-

четовой Н.А. Лабораторные работы 9, 10 подготовлены доцентом Анимицей И.Е.

4

ЭТАПЫ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

1. Теоретический этап

1.1.Сформулировать цель работы.

1.2.Продумать, какие понятия, законы, правила, гипотезы необходимо ис-

пользовать для достижения поставленной цели. В учебной литературе, лекциях найти ответы на эти вопросы.

1.3. На основании проведенного теоретического анализа (п. 1.1, 1.2) сплани-

ровать выполнение эксперимента. Определить:

а) какие реакции нужно осуществить;

б) какие физические величины при этом нужно измерить;

в) какие реактивы, посуду, оборудование необходимо использовать, какую установку (прибор) следует собрать (зарисовать схему);

г) в какой последовательности будут выполнены все необходимые действия;

какие меры предосторожности следует соблюдать;

д) в какой форме производить запись наблюдений, измерений (предпочти-

тельно это делать в виде таблицы).

Теоретический этап необходимо оформить письменно.

2. Экспериментальный этап

2.1.Отобрать необходимые для выполнения работы реактивы, оборудование

ипосуду.

2.2.Собрать прибор или установку.

2.3.Провести опыт, тщательно наблюдая за всеми происходящими явления-

ми и измеряя необходимые физические величины. Сделать записи в лаборатор-

ном журнале в соответствии с продуманной ранее формой.

3. Обработка экспериментальных данных

5

3.1. Логически объяснить наблюдаемые явления, составить уравнения хими-

ческих реакций в разных формах (молекулярной, ионной, термохимической) в

соответствии с целью работы.

3.2. Если эксперимент количественный, необходимо выполнить соответст-

вующие вычисления с той же точностью, которая достигается в измерениях. 3.3. Обосновать с помощью математических расчетов (вычисление измене-

ния изобарно-изотермического потенциала; константы равновесия реакции;

ЭДС, генерируемой реакцией) направление протекания изученных реакций,

учитывая условия проведения опыта.

3.4. Построить графики полученных экспериментальных зависимостей. На координатных осях указываются переменные величины и единицы, в которых они измеряются. По оси абсцисс (ось x) откладывают независимую перемен-

ную, т.е. величину, задаваемую самим экспериментатором, а по оси ординат

(ось y) − определяемую величину. Масштабы на координатных осях следует выбирать так, чтобы экспериментальные точки не сливались друг с другом и по возможности располагались по диагонали графика, а координаты любой точки на графике определялись легко и быстро без ненужных расчетов.

6

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКТИВЫ, ПОСУДА ТЕХНИКА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Химическая посуда

Вся посуда по назначению делится на несколько групп:

−мерная посуда, рис. 1;

−посуда общего пользования (используется для выполнения нескольких химических операций), рис. 2;

−посуда из фарфора и других материалов, рис. 3.

−посуда специального назначения (например, для получения и очистки га-

зов, см. лабораторную работу №2, рис.4);

1

2

3

4

5

Рис. 1. Мерная посуда: 1 – мерные цилиндры; 2 – мерные пробирки; 3 – бюретка; 4 – градуированная пипетка; 5 – мерная колба.

7

1	2	3	4

4

5

6

7

8

9

Рис. 2. Посуда общего назначения: 1 – плоскодонная колба; 2 – круглодонная колба; 3 – коническая колба (колба Эйренмейера); 4 – колба Вюрца; 4 – пробирка; 5 – стакан; 6 – воронка; 7 – капельная воронка; 8 – кристаллизатор; 9 – эксикатор.

8

1	2	3	4
Рис. 3. Фарфоровая посуда: 1 –	ступка; 2 –	чашка выпарительная; 3 – тигель; 4 –
воронка Бюхнера.

Химические реактивы, их хранение

Реактивы – это индивидуальные вещества, их растворы или смеси строго регламентированного состава, предназначенные для лабораторных работ, науч-

ных исследований и химического анализа.

Химические реактивы могут использоваться в твердом, жидком и газообраз-

ном состояниях (в виде паров). Их принято разделять по степени чистоты на не-

сколько квалификаций, характеристики которых приведены в таблице.

			Таблица 1
Классификация химических реактивов
Квалификация	Символ	Содержание основ-	Содержание отдель-
реактива		ного вещества,	ных примесей, масс.%
		масс.%
Чистый	ч	не менее 98	0,01 – 0,5
Чистый для анализа	чда	не менее 99	до 0,1
Химически чистый	хч	выше 99	10-3 – 10 -5
Особо чистый	осч	близко к 100	10-5 – 10 -10

Твердые реактивы хранят в стеклянных и полиэтиленовых банках, а жидкие

– в склянках.

9

В зависимости от свойств веществ банки и склянки закрывают стеклянными,

полиэтиленовыми, резиновыми и корковыми пробками.

Гигроскопичные вещества хранят в бюксах, эксикаторах, запаянных ампу-

лах, склянках с хлоркальциевыми трубками и банках с притертыми пробками.

Пробки банок можно заливать парафином. Реактивы, изменяющиеся под дейст-

вием света, хранят только в темных склянках.

Газы в больших количествах хранят в баллонах, в небольших количествах – в газовых бюретках и газометрах.

Правила работы с реактивами

1.Оберегать реактивы от загрязнения. Не сливать излишки растворов и не ссыпать твердые вещества обратно в сосуд, из которого они взяты. Не путать пробки разных склянок! После употребления реактива склянку тотчас закрыть пробкой и поставить на место.

2.На всех склянках с реактивами всегда должны быть этикетки с названием вещества или химической формулой и указанием его качества. Для растворов должна быть указана концентрация.

3.Реактивы брать в возможно малых количествах.

4.Твердые вещества брать при помощи стеклянных, фарфоровых, пластмас-

совых шпателей, лопаточек, а жидкие – с помощью пипетки.

5. При отборе реактива склянку брать этикеткой в ладонь и последнюю кап-

лю снимать о край сосуда, в который отливают.

Весы и взвешивание

Обычно в химических лабораториях применяют технохимические, аптеч-

ные, электронные технические и аналитические весы.

Технохимические, аптечные и электронные технические весы позволяют определить массу с точностью до 0,01 г, а аналитические − до 0,0001 г. К весам прилагается комплект гирь, называемый разновесом. Гири из разновеса берут пинцетом.

10