Khimia_Laboratorny_praktikum_Kuziv_E_M

Естественнонаучный факультет

Кафедра общей и аналитической химии

ХИМИЯ

Лабораторный практикум

Новокузнецк

2013

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра общей и аналитической химии

ХИМИЯ

Лабораторный практикум

Новокузнецк

2013

1

УДК 54(07) Х465

Рецензент кандидат химических наук, зав.кафедрой

физической химии и ТМП СибГИУ А.И. Пошевнева

Х465 Химия : лабораторный практикум / Сиб. гос. индустр. ун-т. ; сост. : Е.М. Кузив. – Новокузнецк : Изд. центр СибГИУ 2013. – 54 с.

Даны краткие теоретические сведения и подробные рекомендации к выполнению лабораторного практикума по химии.

Предназначены для студентов всех направлений подготовки.

2

Предисловие

Данные методические указания предназначены для студентов первого курса всех специальностей для проведения лабораторных работ по химии.

Каждой работе предшествует небольшое теоретическое введение, в котором кратко изложен основной материал данной темы, а также вопросы для получения допуска к работе.

Проведение лабораторных работ предполагается в интерактивной форме – работа в малых группах. Эта стратегия даѐт всем студентам группы возможность участвовать в работе, практиковать навыки сотрудничества, межличностного общения (умение активно слушать, вырабатывать общее мнение, разрешать возникающие разногласия).

После выполнения всех опытов студенты должны оформить отчѐт о проделанной работе и ответить на вопросы преподавателя для защиты лабораторной работы.

3

Правила для студентов при выполнении лабораторных работ

1.В начале каждой лабораторной работы внимательно прочитать описание данной работы и прослушать объяснения преподавателя. Без разрешения преподавателя к выполнению работы не приступать.

2.Во время работы содержать рабочее место в чистоте и порядке;

на лабораторном столе не должно находиться посторонних предметов, не имеющих отношения к выполняемой работе.

3. Запрещается производить опыты, не описанные в методике лабораторной работы.

4. При всех работах соблюдать максимальную осторожность

иаккуратность.

5.При работе следить за тем, чтобы реактивы (особенно кислоты

ищѐлочи) не попадали на лицо, руки и одежду: рекомендуется наливать растворы, держа пробирку и склянку на некотором отдалении от себя.

6.Категорически запрещается выливать излишек реактива обратно в склянку, из которой он взят, во избежание порчи основного реактива.

7. Никаких веществ в лаборатории не пробовать на вкус.

8. По окончании работы привести в порядок рабочее место.

Правила оформления отчѐта о лабораторной работе

1. Все отчѐты о лабораторных работах должны быть выполнены

студентом в одной отдельной тетради		объемом не менее	24 страниц
в твердой обложке.	Рекомендуется не писать в каждой строке
во избежание слияния	верхнестрочных	и нижнестрочных	индексов,

а также для того, чтобы оставалось место для дописывания пропущенной информации. Рекомендуется сначала оформлять работу на черновике,

итолько после проверки преподавателем переписывать в тетрадь.

2.Запись о лабораторной работе начинается с указания еѐ номера

иназвания. Каждый опыт должен описываться в следующей последовательности: название опыта, методика выполнения опыта, наблюдения, уравнения происходящих реакций, расчѐты (если нужны), вывод.

4

3.Методика выполнения опыта записывается по методическим указаниям. Если опыт выполнялся с отступлениями от методических указаний, например, были заменены какие-либо реактивы или количество взятого реактива, то эти изменения и дополнения учитываются при записи методики.

4.В наблюдениях указываются такие визуально фиксируемые изменения как выпадение или растворение осадка, изменение окраски (а не окраса !!!) раствора, выделение газообразных веществ, появление характерного запаха каких-либо веществ.

5.При записи уравнений реакций следует помнить о законе сохранения массы и правилах составления формул веществ в соответствии

свалентностями атомов и атомных групп. (См. ПРИЛОЖЕНИЕ А).

6.Вывод формулируется, исходя из химической сути опыта, причѐм вывод должен быть абсолютно истинным утверждением, подходящим не только к тем веществам, которые были взяты для опыта, а к любым химическим соединениям данного класса. Поэтому в выводе не нужно

упоминать взятые для опыта вещества, они уже есть в методике и в уравнениях, не нужно описывать визуальные наблюдения, они тоже уже описаны в ходе опыта.

То есть, абсолютно неприемлемы следующие и подобные им выводы: «Полученная кремниевая кислота является желеобразным веществом белого цвета», «Полученная кислота получилась посредством реакции обмена между солью и кислотой», «Выпал белый осадок студнеобразный при добавлении НСl к осадку все растворилось», «При реакции амфотерного гидроксида с кислотами и щѐлочами они растворимые». ЭТО НЕ ВЫВОДЫ!!!

Вывод должен быть, например, таким: «Вещества, получаемые взаимодействием основных оксидов с водой, относятся к классу гидроксидов», «Основными являются гидроксиды, которые взаимодействуют с кислотами, но не взаимодействуют со щѐлочами», «Соль можно получить взаимодействием основного оксида с кислотой» и т.д.

7. В лабораторных работах № 1-4 и № 7-8 необходимо помимо молекулярного уравнения записать полные и сокращѐнные ионномолекулярные уравнения.

5

Например, методика опыта №3 из лабораторной работы	№2
в методических указаниях выглядит следующим образом:
Опыт №3. Взаимодействие соляной кислоты с металлами
Методика опыта. В одну пробирку вносим кусочек цинка	Zn,

в другую – кусочек меди Cu. В обе пробирки добавляем по 3-4 мл раствора соляной кислоты HCl. В пробирке с цинком происходит выделение газообразного вещества; в пробирке с медью изменений не наблюдается.

Составьте уравнение взаимодействия цинка с соляной кислотой в молекулярном, а также полном и сокращѐнном ионно-молекулярном виде.

Сделайте вывод о взаимодействии разбавленных кислот с металлами, стоящими до и после водорода в шкале стандартных электродных потенциалов.

В отчѐте о лабораторной работе этот опыт должен быть описан следующим образом:

Опыт №3. Взаимодействие соляной кислоты с металлами

В одну пробирку вносим кусочек цинка Zn, в другую – кусочек меди Cu. В обе пробирки добавляем по 3-4 мл раствора соляной кислоты HCl. В пробирке с цинком происходит выделение газообразного вещества; в пробирке с медью изменений не наблюдается.

Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2↑

Zn + 2 H+ + 2 Cl¯ = Zn2+ + 2 Cl¯ + H2↑

Zn + 2 H+ = Zn2+ + H2↑

Вывод: разбавленные кислоты взаимодействуют только с металлами, стоящими до водорода в шкале стандартных электродных потенциалов.

8. В лабораторной работе №9 «Окислительно-восстановительные свойства веществ» вместо ионно-молекулярных уравнений должны быть записаны уравнения ионно-электронного баланса.

6

Например, опыт №1 в методических указаниях выглядит следующим образом:

Опыт №1. Окисление пероксида водорода перманганатом калия

Методика опыта. В пробирку наливаем 2-3 мл раствора перманганата калия КMnO4, 1-2 мл раствора серной кислоты Н2SO4 и добавляем небольшое количество раствора пероксида водорода Н2О2. Происходит обесцвечивание раствора и выделение газообразного вещества.

KMnO4 + H2O2 + H2SO4 = MnSO4 + K2SO4 + O2 + H2O

Для данного уравнения составьте ионно-электронный баланс и с помощью него расставьте коэффициенты в уравнении.

Сделайте вывод об окислительно-восстановительных свойствах участвующих в реакции веществ.

В отчѐте о лабораторной работе этот опыт должен быть описан следующим образом:

Опыт №1. Окисление пероксида водорода перманганатом калия

В пробирку наливаем 2-3 мл раствора перманганата калия КMnO4, 1-2 мл раствора серной кислоты Н2SO4 и добавляем небольшое количество раствора пероксида водорода Н2О2. Происходит обесцвечивание раствора и выделение газообразного вещества.

2 KMnO4 + 5 H2O2 + 3 H2SO4 = 2 MnSO4 + K2SO4 + 5 O2 + 8 H2O

MnO4¯ + 8 H+ + 5 ē = Mn2+ + 4 H2O	восстановление
H2O2 – 2 ē = O2 + 2 H+	окисление

Окислитель – MnO4¯; восстановитель – H2O2

2 MnO4¯ + 16 H+ + 5 H2O2 = 2 Mn2+ + 8 H2O + 10 H+

2 MnO4¯ + 6 H+ + 5 H2O2 = 2 Mn2+ + 8 H2O

7

Вывод: в кислой среде перманганат-ион восстанавливается до иона Mn2+, а пероксид водорода окисляется с выделением газообразного кислорода.

9. В лабораторных работах №5 и №6 все расчѐтные формулы записываются сначала в общем виде с пояснением всех коэффициентов и указанием всех размерностей, а затем в них подставляются данные с указанием размерностей.

Например, расчѐт объѐма водорода, приведѐнного к нормальным условиям, в опыте №1 из лабораторной работы №5 в методических указаниях выглядит следующим образом:

Приводим объѐм выделившегося водорода к нормальным условиям по формуле:

	V0	V (P	h) Т0
		Р (Т	0	t) ,
		0

где V – объѐм выделившегося водорода, мл; Р – атмосферное давление, мм рт.ст.;

t – температура опыта, °С;

h – упругость водяных паров при температуре опыта, мм рт.ст; Т0 – температура, соответствующая нормальным условиям, К; Р0 – давление, соответствующее нормальным условиям, мм рт.ст.

Запишите расчѐт приведения объѐма выделившегося водорода к нормальным условиям по вышеуказанной формуле с учѐтом полученных исходных данных.

В отчѐте о лабораторной работе этот расчѐт должен быть описан следующим образом:

Приводим объѐм выделившегося водорода к нормальным условиям по формуле:

V0	V (P	h) Т0
	Р (Т	0	t) ,
	0

8

где V – объѐм выделившегося водорода, мл; Р – атмосферное давление, мм рт.ст.;

t – температура опыта, °С;

h – упругость водяных паров при температуре опыта, мм рт.ст; Т0 – температура, соответствующая нормальным условиям, К; Р0 – давление, соответствующее нормальным условиям, мм рт.ст.

	V0	??? мл (??? мм. рт.ст.	??? мм. рт.ст.) 273K	??? мл
		760мм. рт.ст.	(273К ???0 С)

В остальном в лабораторных работах №5 и №6 нужно внимательно следовать рекомендованной методике оформления.

Лабораторная работа №1

Получение гидроксидов и их свойства

Гидроксиды – это вещества, которые диссоциируют в водных растворах с отщеплением аниона гидроксогруппы ОН¯.

Растворимые гидроксиды (щѐлочи) можно получить взаимодействием щелочных и щѐлочно-земельных металлов или их оксидов с водой. Нерастворимые гидроксиды получают действием щѐлочей на соль соответствующего металла.

Все растворимые гидроксиды по своим химическим свойствам являются основными, то есть взаимодействуют только с кислотными оксидами и кислотами. Среди нерастворимых гидроксидов встречаются амфотерные – это, например, гидроксиды цинка Zn(OH)2 и алюминия Al(OH)3 – которые обладают двойственным химическим характером, взаимодействуя как с кислотными оксидами и кислотами, так и с основными оксидами и щѐлочами.

Для данной лабораторной работы вам потребуются следующие реактивы:

1.Оксид кальция СаО;

2.Гидроксид калия КOH;

3.Соляная кислота HCl;

9