Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Томский политехнический университет»

Н.Ф. Стась, А. А. Плакидкин, Е.М. Князева

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ОБЩЕЙ И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Рекомендовано учебно-методическим объединением

по химическому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений

Издательство ТПУ

Томск 2007

УДК 546(076.5) ББК 24.1 Я73

С77

Стась Н.Ф., Плакидкин А.А., Князева Е.М.

С77 Лабораторный практикум по общей и неорганической химии: Учебное пособие. 2-е дополненное издание– Томск:

Изд-во ТПУ, 2007. – 207 с.

Пособие содержит описание лабораторных работ по основным разделы дисциплины, а также работ, содержание которых учитывает разнообразие специальностей технических университетов. Пособие входит в основную часть учебно-методического комплекса кафедры общей и неорганической химии Томского политехнического университета. Предназначено для студентов химических и нехимических направлений и специальностей технических университетов.

УДК 546(076.5) ББК 24.1 Я73

Рекомендовано к печати Редакционно-издательским советом Томского политехнического университета

Рецензенты

Доктор химических наук, зав. кафедрой неорганической химии Алтайского государственного университета, профессор

В.А. Новоженов

Доктор химических наук, профессор кафедры физической и коллоидной химии Томского государственного университета, Заслуженный деятель науки Российской Федерации

Л.Н. Курина

ISBN	© Стась Н.Ф., Плакидкин А.А., Князева Е.М., 2007
	© Томский политехнический университет, 2007
	2

© Оформление. Издательство ТПУ, 2007

ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта, химический лабораторный практикум является обязательной частью учебных дисциплин «Общая и неорганическая химия» и «Химия», которые изучают студенты химических и общетехнических направлений и специальностей технических университетов. В большинстве вузов обучение студентов этим дисциплинам обеспечивает одна кафедра. В Томском политехническом университете – это кафедра общей и неорганической химии, история которой начинается с 14 октября 1900 г., когда её организатор профессор Д.П. Турбаба прочитал первую лекцию по химии.

За прошедшее время на кафедре было разработано около 40 лабораторных работ, часть которых сейчас не проводится из-за ограничения занятий по химии учебными планами. Сохранены и поддерживаются в рабочем состоянии 34 лабораторные работы – 22 по общей и 12 по неорганической химии. Они являются содержанием данного пособия.

Лабораторные работы по общей химии сгруппированы по пяти разделам этой дисциплины. В раздел «Атомно-молекулярное учение» входят шесть работ: (основные классы неорганических веществ; определение молярной массы газа; установление формулы кристаллогидрата; определение эквивалентной и атомной массы металла; способы очистки веществ от примесей; определение плотности металла). Второй раздел «Закономерности химических реакций» представлен тремя ра-

ботами (тепловой эффект реакции; скорость химических реакций; химическое равновесие). В третий раздел «Растворы» входят пять работ (приготовление раствора и определение его концентрации; определение теплоты растворения; ионообменные реакции; гидролиз солей; произведение растворимости). Четвертый раздел «Электрохимические процессы» содержит четыре работы (окислительно-восстановительные реакции; гальванические элементы; электролиз; коррозия металлов)

Работы пятого раздела «Специальные вопросы химии» изучаются отдельными группами студентов с учетом их направлений и специальностей. Таких работ четыре: взаимодействие металлов с кислотами, щелочами, водой; комплексные соединения; качественные реакции и жесткость воды.

По химии элементов и их соединений в пособии имеется 12 работ: галогены, сера, главная подгруппа пятой группы, главная подгруппа четвёртой группы, бор и алюминий, химия s-элементов, хром и его со-

3

единения, марганец и его соединения, железо, кобальт, никель, цинк, кадмий, ртуть, медь и серебро, синтез неорганических соединений.

Навыки проведения лабораторного эксперимента студенты химических специальностей к этому времени уже имеют, так как ими выполнена программа изучения общей химии. Поэтому основное внимание уделено познавательному значению каждого опыта, умению наблюдать самые тонкие особенности реакций и делать по ним правильные выводы о свойствах соединений.

Лабораторные занятия при изучении химии в вузе преследуют две основные цели: 1) подтверждение экспериментом теоретических положений и законов; 2) обучение навыкам проведения лабораторных работ, при выполнении которых студенты осваивают технику обращения с химическими реактивами и приспособлениями, приемы проведения химических операций, методы обработки опытных данных, учатся сопоставлять и анализировать результаты опытов и делать выводы.

В соответствии с основными целями занятий проведена классификация лабораторных работ, результаты которой приведены в таблице.

		Название работы	Цель 1	Цель 2
		Общая химия
1.	Основные классы неорганических веществ		+	–
2.	Установление формулы кристаллогидрата		–	+
3.	Определение молярной массы диоксида углерода		–	+
4.	Определение эквивалентной и атомной массы …		+	+
5.	Способы очистки веществ от примесей		–	+
6.	Определение плотности металла		–	+
7.	Тепловой эффект реакции		+	+
8.	Скорость химических реакций		+	–
9.	Химическое равновесие		+	–
10.		Приготовление и определение концентрации …	+	+
11.		Определение теплоты растворения	+	+
12.		Ионообменные реакции	+	–
13.		Гидролиз солей	+	–
14.		Произведение растворимости	+	–
15.		Окислительно-восстановительные реакции	+	–
16.		Гальванические элементы	+
17.		Электролиз	+	–
18.		Коррозия металлов	+	–
19.		Взаимодействие металлов с кислотами …	+	–
20.		Комплексные соединения	+	–

4

21.		Качественные реакции	+	–
22.		Жесткость воды	+	+
		Неорганическая химия
1.	Галогены		+	–
2.	Сера		+	–
3.	Главная подгруппа пятой группы		+	–
4.	Главная подгруппа четвёртой группы		+	–
5.	Бор, алюминий		+	–
6.	Химия s-элементов		+	–
7.	Хром и его соединения		+	–
8.	Марганец и его соединения		+	–
9.	Железо, кобальт, никель		+	–
10.		Медь и серебро	+	–
11.		Цинк, кадмий, ртуть	+	–
12.		Синтез неорганических веществ	+	+

Из таблицы следует, что 24 работы соответствуют только первой цели, 4 – только второй и 6 работ – обеим целям одновременно. В связи с этим лектору, который организует учебный процесс в потоке и планирует лабораторные занятия, необходимо иметь в виду возможности той или иной работы, её соответствие основным целям практикума и её значимости с точки зрения общего содержания дисциплины. Очевидно, что

впрактикуме по дисциплине «Химия», которую изучают студенты нехимических направлений, должны преобладать работы, в которых подтверждаются экспериментом теоретические положения химии. Для студентов химических направлений и специальностей не менее важны работы, в которых идет обучение технике лабораторного эксперимента.

Лабораторная работа не обязательно должна проводиться после лекции; опыт показывает, что лабораторное занятие до лекции по этой теме сопровождается большей самостоятельностью студентов и поэтому проходит более активно. В лабораторном практикуме описанию каждой работы предшествует теоретическое введение, что позволяет проводить лабораторные занятия независимо от других видов занятий. Включение в описание работ теоретических введений увеличивает их обучающий потенциал и позволяет использовать некоторые из них в качестве единственного вида занятий по теме. По таким работам введение

вданном пособии приводится в расширенном варианте.

При посещении лабораторных занятий студентов первого курса представителями выпускающих кафедр высказывается критика по излишней детализации при описании хода опытов. Действительно, такая

5

детализация имеет место. Она необходима для студентов первого курса, многие из которых в школе не только не проводили, но и не видели проведения химических опытов учителем. Мы не указываем, каким будет результат реакции, его студент должен описать самостоятельно. Более того, при оформлении отчета он должен ответить на ряд дополнительных вопросов в связи с проведенным опытом. В обычных «пробирочных» работах найдены возможности для получения количественных данных и проведения количественных расчетов. Тем самым в учебные лабораторные работы вводятся элементы научного исследования.

Классический лабораторный практикум по химии носит в основном иллюстративный характер: в лабораторных опытах студенты находят подтверждение тех закономерностей, которые изучают на лекциях и на практических занятиях. Но иллюстративные лабораторные работы в настоящее время не удовлетворяют студентов. Необходимы работы с применением современных приборов и математических методов обработки результатов эксперимента, чтобы сократить тот огромный разрыв, который существует в настоящее время между учебным лабораторным практикумом и «настоящим» научным экспериментом в химии. В данном практикуме в каждую работу внесены дополнения и изменения, повышающие их познавательный уровень.

В химии используется неоднозначная символика, что в наше время недопустимо в связи с вхождением России в международное образовательное пространство, расширением международных контактов, разработкой унифицированных систем контроля знаний, использованием тестирования и т.д. В данном пособии мы используем такую символику

итерминологию, которая рекомендуется ИЮПАК или широко применяется в изданных большими тиражами учебниках и учебных пособиях отечественных и зарубежных авторов. Объяснение используемого символа приводится в том месте пособия, где он применяется в первый раз.

После описания каждой работы в пособии приводится перечень вопросов для проверки знаний, умений и навыков студентов, приобретаемых при подготовке к занятиям и при выполнении работ. Эти вопросы можно использовать при собеседовании со студентами в целях контроля

иактивизации их работы.

Авторы приносят благодарность заведующему кафедрой общей и неорганической химии профессору А.П. Ильину, профессору Г.Г. Савельеву, доцентам А.А. Васильеву, А.И. Галанову, Г.Ф. Иванову, В.М. Икрину, Г.В. Кашкан, А.В. Коршунову, Е.Т. Лабыкиной, Л.Д. Свинцовой, Л.М. Смоловой, Т.А. Юрмазовой и всем преподавателям, которые своим участием в обсуждении, замечаниями и предложениями способствовали подготовке этого пособия.

6

7