ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.М. ГОРЬКОГО
ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Лабораторный практикум для студентов 1 курса
биологического факультета
Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2010
Практикум подготовлен
кафедрой неорганической химии
Составители:
И.Н. Атманских, И.Н. Винярская, Н.А. Кочетова
Под редакцией А.Я. Неймана
© Уральский государственный университет, 2010
© И.Н. Атманских, И.Н. Винярская, Н.А. Кочетова, составление, 2010
ПРЕДИСЛОВИЕ
Лабораторный практикум предназначен для студентов биологического факультета и выполняется в рамках курса «Общая и неорганическая химия». Целью его является развитие навыков проведения химического эксперимента, а также закрепление знаний о свойствах простых и сложных соединений ряда химических элементов.
Практикум состоит из 7 работ. Описание каждой работы содержит перечень теоретических вопросов по изучаемой теме, задания для самостоятельной работы, которые студент должен выполнить на этапе подготовки, а также детальное описание всех проводимых в лабораторной работе опытов.
Рекомендации для студентов
Проведение эксперимента
1. Опыты, снабженные в тексте пометкой «демонстрационный» выполняются лаборантом или одним из студентов под руководством преподавателя. Все остальные опыты выполняются студентами самостоятельно.
2. Опыты, выполнение которых требует особой тщательности и осторожности, содержат пометку «осторожно». Правила безопасности должны всегда соблюдаться при работе с концентрированными кислотами и щелочами, резко пахнущими и токсичными веществами.
3. Вещества для проведения опытов следует брать в небольших количествах: растворы – не более 0,1 – 0,2 части от объема пробирки; сухие реагенты – в таких количествах, чтобы было закрыто дно пробирки или тигля.
4. Если для проведения опыта необходимо нагревание, но способ нагревания не указан, то следует использовать спиртовку.
5. В ряде опытов требуется определить состав выделяющегося газа. Для этого могут быть использованы следующие способы:
а) проба тлеющей лучинкой (установление факта, поддерживает ли газ горение);
б) проба влажной индикаторной бумажкой (кислотно-основная реакция газа);
в) проба иодкрахмальной бумагой (наличие окислителей);
г) определение по запаху.
Оформление отчета
По лабораторной работе должен быть подготовлен отчет, выполненный в отдельной тетради в соответствие с определенными требованиями.
В отчете необходимо указать название работы и сформулировать общую цель, после чего последовательно описать проводимые опыты.
Описание каждого опыта должно содержать следующие разделы:
1. Название опыта.
2. Методика проведения опыта (краткое описание того, что делали).
3. Подробные наблюдения: изменение цвета раствора; выделение газа, его цвет и запах; выделение тепла или света; выпадение осадка, его цвет и характер.
4. Уравнения реакций, протекающих в ходе опыта, и объяснения наблюдаемых явлений (для объяснения можно использовать таблицы, приведенные в разделе «Приложение»).
5. Вывод по опыту.
Отчет должен быть сдан не позже, чем через неделю после проведения лабораторной работы.
Лабораторная работа 1
Химическое равновесие. Растворы. Электролитическая диссоциация. Гидролиз солей
Теоретическая часть
Равновесие в растворах электролитов. Сильные и слабые электролиты. Связь между константой и степенью диссоциации. Водородный показатель (рН). Вычисление рН для растворов сильных кислот и оснований. Типы гидролиза солей. Константа и степень гидролиза. Смещение равновесия гидролиза. Гетерогенное равновесие в растворах. Правило произведения растворимости.
Домашнее задание
1.Напишите уравнения электролитической диссоциации следующих веществ:
Варианты
|
|
а |
б |
в |
г |
д |
е |
|
1 |
AlCl3 |
KCl |
HCl |
Al2(SO4)3 |
H2S |
Cu(NO3)2 |
|
2 |
HNO3 |
MgCl2 |
Ca(NO3)2 |
KHSO4 |
Zn(OH)2 |
KOH |
|
3 |
Ca(OH)2 |
Ba(OH)2 |
CuCl2 |
(NiOH)Cl |
Al(OH)3 |
KNO3 |
|
4 |
H3PO4 |
HNO2 |
LiOH |
NaHCO3 |
H2CO3 |
K2HPO4 |
|
5 |
H2SO3 |
H2SO4 |
Mg(OH)2 |
K2CO3 |
Cu(OH)2 |
H2SeO3 |
|
6 |
NaOH |
FeSO4 |
ZnSO4 |
NaH2PO4 |
Fe(OH)3 |
|
Для слабых электролитов запишите выражение констант диссоциации всех стадий процесса.
2.Напишите уравнения реакций взаимодействия указанных соединений в молекулярной и сокращенной ионной формах:
Варианты
|
|
а |
б |
в |
г |
д |
|
1 |
CuCl2+NaOH |
Ca(OH)2+HCl |
ZnCl2+H2S |
CaCl2+Na2CO3 |
FeSO4+KOH |
|
2 |
Zn(OH)2+HCl |
ZnCl2+NaOH |
Ca(OH)2+H2SO4 |
K2CO3+HNO3 |
CaCO3+HCl |
|
3 |
H3PO4+Ca(OH)2 |
Na2S+Pb(NO3)2 |
NiCl2+NaOH |
Zn(OH)2+HCl |
Cu(OH)2+HNO3 |
|
4 |
CuSO4+H2S |
Mg(OH)2+H3PO4 |
AgNO3+HCl |
FeCl3+NaOH |
K2SO4+BaCl2 |
3.Составьте уравнения реакций гидролиза (в молекулярной и ионной форме ) следующих солей:
Варианты
|
|
а |
б |
в |
г |
д |
е |
|
1 |
Na2CO3 |
NaBr |
NiSO4 |
NH4CH3COO |
KHS |
Na3PO4 |
|
2 |
ZnSO4 |
NaCN |
NaNO3 |
FeSO4 |
CH3COONa |
NH4Cl |
|
3 |
KI |
AlCl3 |
K2S |
KHCO3 |
Pb(NO3)2 |
Na2SO3 |
|
4 |
Cr2S3 |
Fe2(CO3)3 |
Cu(NO3)2 |
K2CO3 |
Al2(SO4)3 |
MgCl2 |
|
5 |
Na2S |
ZnCl2 |
NH4NO3 |
FeCl3 |
K2SO3 |
NaNO2 |
|
6 |
CuSO4 |
Na2HPO4 |
Na2SO4 |
Al2(CO3)3 |
NiCl2 |
Cu(NO2)2 |
Укажите реакцию среды гидролиза (рH).
Экспериментальная часть
Опыт 1. Тепловые эффекты при растворении
В две пробирки налить воды (1/3 объема) и измерить ее температуру. В первую пробирку всыпать 2–3 г нитрата аммония, осторожно перемешать термометром и отметить самую низкую температуру. Во вторую пробирку внести 2–3 гранулы гидроксида натрия и после перемешивания отметить самую высокую температуру. Объяснить происходящие явления. Из каких стадий складывается процесс растворения? Как определяется знак теплового процесса растворения?
Опыт 2. Влияние природы растворителя на растворимость веществ
Положить 2–3 кристалла иода в пробирку с водой; в две другие пробирки с иодом прилить спирт и толуол. Хорошо взболтать содержимое всех трех пробирок. Отметить цвет растворов, объяснить наблюдаемые явления.
Опыт 3. Влияние разбавления на степень диссоциации
В сухую пробирку положить немного безводного хлорида меди (II) и прилить несколько капель воды, отметить цвет раствора. Добавить еще 1–2 мл воды, наблюдать за изменением цвета. Объяснить различие цветов безводной соли и растворов в зависимости от количества растворителя.
Опыт 4. Сравнение химической активности сильных и слабых электролитов
В две пробирки налить равные объемы хлороводородной и уксусной кислот. В каждую из пробирок опустить по кусочку цинка. Отметить интенсивность выделения газа в каждом случае, написать уравнения реакций. Объяснить наблюдаемое на основании данных о степени диссоциации кислот (см. табл. 2).
Опыт 5. Смещение равновесия в растворах электролитов
Налить в две пробирки равные объемы 1М уксусной кислоты, добавить несколько капель метилового оранжевого. Всыпать в одну из пробирок 2–3 шпателя кристаллического ацетата натрия, перемешать содержимое пробирки. Сравнить интенсивность цвета растворов в обеих пробирках. Дать объяснение на основании принципа Ле-Шателье.
Опыт 6. Образование труднорастворимых солей (демонстрационный)
В три пробирки налить растворы хлоридов бария, стронция и кальция. В первую пробирку прилить раствор сульфата стронция, во вторую – насыщенный раствор сульфата кальция, в третью – насыщенный раствор сульфата стронция. Объяснить выпадение или отсутствие осадков, используя данные о произведениях растворимости (см. табл. 1).
Опыт 7. Типы гидролиза солей
С помощью универсального индикатора исследовать реакцию среды в растворах: ацетата натрия, сульфата цинка (II), хлорида калия и ацетата аммония. Написать уравнения гидролиза в молекулярной и ионной формах.
Опыт 8. Смещение равновесия реакции гидролиза
а) Влияние концентрации
Налить в пробирку раствор хлорида сурьмы (III) и добавлять в него по каплям воду до образования осадка. К полученному осадку прилить раствор хлороводородной кислоты до его полного растворения, затем вновь добавить воды. Объяснить влияние концентрации ионов водорода на равновесие процесса гидролиза.
б) Влияние температуры на степень гидролиза
В пробирку с раствором ацетата натрия добавить 2–3 капли фенолфталеина. Часть раствора перелить в другую пробирку и нагреть до кипения. Сравнить интенсивность цвета растворов. Охладить раствор во второй пробирке до комнатной температуры и вновь сравнить цвета. Написать уравнение реакции гидролиза, сделать вывод о зависимости степени гидролиза от температуры, принимая во внимание, что гидролиз – процесс эндотермический.
Опыт 9. Полный гидролиз
К раствору сульфата алюминия прилить раствор карбоната натрия, отметить наблюдаемые явления. Разделить пополам содержимое пробирки, к одной части прилить раствор кислоты, к другой – раствор щелочи. Сделать вывод о природе образовавшегося осадка.
Лабораторная работа 2