Методические указания к проведению лабораторной работы №2
“Основные классы неорганических соединений”.
Рыбальченко В.С., Болдырева О.Г. (под ред. проф. Дедова А.Г.). Важнейшие классы неорганических соединений. Учебное пособие для лабораторного практикума по химии. М., 2004 (электронный носитель), стр. 73-77, опыты 1 – 5.
Цели лабораторной работы №2 заключаются в следующем:
познакомиться с наиболее характерными свойствами основных классов неорганических соединений - кислот, оснований, оксидов и солей - на примере отдельных представителей этих классов; научиться переходить от одного класса к другому с помощью химических реакций;
научиться внимательно читать методики проведения экспериментов (т.е. последовательность действий), мысленно вникая во все детали;
приобрести первоначальные лабораторные навыки и умения - умение проводить несложные (пробирочные) химические эксперименты с соблюдением правил техники безопасности, наблюдать за веществами и химическими реакциями;
научиться фиксировать эксперимент, т.е. правильно записывать в лабораторный журнал наблюдения, уравнения реакций и выводы по ходу и итогам лабораторного опыта;
приобрести организационно-трудовые навыки – соблюдать чистоту и порядок на лабораторном столе, выполнять правила техники безопасности, научится работать в команде (по 2-3 человека), не болтая, а советуясь между собой и обсуждая результаты эксперимента.
Экспериментальная часть.
Опыт 1. Химические свойства кислот.
Цель опыта (в целом): ознакомиться с характерными свойствами кислот (физическими и химическими).
а) Ознакомление со свойствами кислот.
Цель опыта “а”: познакомиться с физическими свойствами кислот (агрегатное состояние, цвет, некоторые особенности, например, разложение HNO3 на свету); способностью кислот по-разному диссоциировать на ионы в водных растворах в зависимости от их силы; сравнивать силу кислот, по изменению окраски растворов в присутствии индикаторов.
1. Концентрированные растворы кислот (азотной, серной, соляной), находящихся под тягой, а также борной кислоты преподаватель демонстрирует сам. Студенты отмечают их физическое состояние и цвет, занося наблюдения в заранее подготовленную таблицу.
2. Готовые разбавленные растворы азотной, серной и соляной кислот студенты наливают в пробирки, а раствор борной кислоты готовят самостоятельно, используя дистиллированную воду.
3. С помощью индикаторов студенты определяют кислотность, т.е. значение рН, приготовленных растворов. С этой целью следует по капле каждого раствора нанести на мелкие кусочки бумажного универсального индикатора, отметить изменение окраски индикатора, определить точное значение рН по прилагаемой шкале для раствора каждой кислоты.
Занести наблюдения в таблицу, сделать выводы о силе данных кислот.
4. Раствор борной кислоты предварительно разлить на две пробирки. В разбавленные растворы всех четырех кислот добавить по 1-2 капли индикатора метилоранж, отметить отличие в изменении окраски раствора борной кислоты от растворов остальных кислот. Во вторую пробирку с раствором борной кислоты добавить 2-3 капли индикатора метилрот, отметить изменение окраски.
Занести наблюдения в таблицу.
5. Записать уравнения электролитической диссоциации кислот с учетом их силы. Отметить особенность диссоциации борной кислоты как одноосновной.
6. Сделать обобщающие выводы о том, что кислоты могут существовать как в виде растворов, так и в твердом состоянии; о способности кислот диссоциировать в водных растворах c отщеплением ионов водорода и рН растворов кислот; об “интервале перехода окраски индикатора” и возможности использования индикаторов метилоранж или метилрот в зависимости от силы кислоты.
б) Взаимодействие растворов обычных кислот с металлами.
Цель опыта “б” (заключена в самом названии): исследование реакций различных металлов с разбавленными растворами серной и хлороводородной (соляной) кислот.
1. Студенты изучают взаимодействие разбавленных растворов серной и соляной кислот с двумя металлами – Zn и Cu, отличающимися по активности.
2. Записывают приведенные химические реакции в виде уравнений, обязательно отмечая перечеркнутой стрелкой те, которые практически не идут (отрицательный результат в химическом эксперименте чрезвычайно важен).
3. Под уравнением отмечают наблюдаемые явления - выделение пузырьков газа или отсутствие каких-либо признаков реакции; свои соображения по поводу того, какой газ должен выделяться.
4. Отмечают тип протекающих реакций как окислительно-восстановительных, указывая какое из веществ выполняет функцию окислителя, а какое – восстановителя, уравнивают методом электронного баланса.
5. Делают выводы о том, что кислоты, обладающие слабыми окислительными свойствами (т.е. подавляющее большинство кислот), реагируют только с активными металлами (т.е. стоящими в ряду напряжений до Н2) с образованием соответствующих солей и водорода.
Цель опытов “в” и “г” познакомить студентов с характерными химическими свойствами кислот – реакциями с основными оксидами и основаниями, приводящими к образованию соли и воды.
в) Взаимодействие растворов кислот с основными оксидами;
г) Взаимодействие кислот с основаниями (реакция нейтрализации).
1. Студенты проводят реакции соляной кислоты с порошкообразными оксидом и гидроксидом кальция.
2. Записывают уравнения реакций с указанием агрегатных состояний исходных веществ и продуктов реакции.
3. Отмечают наблюдения - растворение порошков и наблюдаемое во обоих случаях (непредвиденное) явление выделения пузырьков газа (↑). Делают предположение о возможности выделения СО2 за счет протекания побочной реакции разложения карбоната, который содержится в порошках в виде примеси. Записывают уравнение реакции образования примеси карбоната и его разложения кислотой.
3. Делают обобщающий вывод по двум реакциям о том, что минеральные кислоты действительно могут реагировать с основными оксидами и основаниями с образованием солей и воды. Следует учитывать, что эти реакции могут сопровождаться побочными процессами вследствие наличия примесей карбонатов в исходных веществах.