Вода. Растворы. Основания. Галогены

Вода. Растворы. Основания. Галогены

Лабораторная работа

Эксперимент по теме: "Вода. Растворы. Основания"

Опыт 1. Взаимодействие натрия с водой.

Оборудование и реактивы: Штатив с лапкой, пробирки, воронка, натрий, дистиллированная вода, скальпель, пинцет, фильтры, фенолфталеин, лучинка.

Ход работы: Пробирку с водой закрепляют вертикально в лапке штатива. В воду бросают очищенный при помощи фильтровальной бумаги и скальпеля кусочек металлического натрия величиной с полгорошины и накрывают пробирку воронкой. Выжидают некоторое время с целью заполнения водородом пробирки и воронки. Затем газ поджигают у конца воронки пламенем горящей лучинки. Когда весь натрий прореагирует, то в воду капают раствор фенолфталеина, чтобы показать образование щелочи (малиновая окраска). Пробирку заполняют водой так, чтобы остался свободный объем примерно на 1-2 см от края пробирки. Наблюдать и объяснить происходящие эффекты. Записать уравнение реакции.

Техника безопасности: Не трогать руками металлический натрий. Остатки натрия вместе с фильтровальной бумагой погрузить в кристаллизатор с водой.

Утилизация: Содержимое пробирки слить в емкость-нейтрализатор, т.е. в емкость со щелочным раствором.

Опыт 2. Взаимодействие натрия с водой в кристаллизаторе

Оборудование и реактивы: Кристаллизатор, фильтровальная бумага, металлический натрий, пластинка (крышка для кристаллизатора), зеркало, вода, скальпель, пинцет, фенолфталеин.

Ход работы: В кристаллизатор с водой и фенолфталеином помещают фильтровальную бумагу. На влажную фильтровальную бумагу бросают кусочек натрия размером 1/2 горошины. Накрывают кристаллизатор стеклянной пластиной. Подставляют зеркало и наблюдают происходящие явления (дети сидят за партой). Разъяснить происходящие явления.

Техника безопасности: Фильтровальную бумагу, на которой резали натрий, нельзя выбрасывать в мусорный ящик во избежание возникновения пожара. Нужно положить ее в кристаллизатор с водой, чтобы остатки натрия прореагировали с водой. Не брать руками металлический натрий. Пластина служит для предохранения от разбрызгивания жидкости в кристаллизаторе. Установку после демонстрации ставят под вытяжку.

Утилизация: см. опыт 1.

Опыт 3. Взаимодействие магния с водой

Оборудование и реактивы: Пробирка, штатив с лапкой, спиртовка, спички, порошок магния, речной песок, стеклянная палочка, стеклянная трубочка, мерная пипетка на 2 мл, противень с песком, дистиллированная вода.

Ход работы: В пробирку при помощи пипетки наливают около 1 мл воды так, чтобы не замочить водой внутренние стенки пробирки. Затем насыпают такое количество речного песка, чтобы поглотилась вся вода. В этом случае пробирку можно держать горизонтально. При помощи стеклянной трубочки в пробирку вносят немного порошка магния, располагая его у края отверстия пробирки. Пробирку закрепляют в лапке штатива дном немного выше отверстия. Сильно прогревают магний до воспламенения. Как только вспыхнет магний, нагревают влажный песок. Пары воды проходят над магнием. Магний эффектно взаимодействует с водой. Выделяющийся водород загорается, пламя выходит из отверстия пробирки. После прекращения реакции между магнием и водой пробирку охлаждают и разбирают. Написать уравнения реакций, объяснить наблюдаемые явления.

Техника безопасности: Под прибор подставляем противень во избежание возгорания магния на столе при растрескивании пробирки. Не держать спиртовку руками при нагревании магния и песка.

Утилизация. В результате опыта, образуется белый оксид магния: 2Мg+O2 =2MgO. Оксид собрать в склянку и использовать для демонстрации свойств основных оксидов: а) MgO+2HCI=MgCI2+H2O;

б) MgO+H2O=Mg(OH)2 - при нагревании в присутствии фенолфталеина появляется малиновая окраска (тема «Металлы главных подгрупп I-III групп периодической системы», IX класс).

В опыте с соляной кислотой - кислоту брать в небольшом избытке. Полученная смесь HCI и MgCI2 используется для демонстрации опытов: а) кислота + металл: 2HCI(MgCI2) + Mg = MgCI2+H2;

б) основание + кислота: Mg(OH)2+2HCI(MgCI2) = MgCI2+2H2O;

в) соль + кислота: MgCO3+2HCI(MgCI2) = MgCI2+CO2+H2O.

Далее растворы MgCI2 отфильтровать и использовать в качестве реактива; магний, Mg(OH)2 и MgCO3 высушить и поместить в соответствующие склянки.

Опыт 4. Приготовление растворов с заданной молярной концентрацией

Оборудование и реактивы: Весы с разновесом, мерная колба на 200 мл, воронка сульфат натрия кристаллический, дистиллированная вода.

Ход работы: Приготовить раствор сульфата натрия объемом 200 мл молярной концентрацией 0,5 моль/л.

Дано:

Сm = 0,5 моль/л

Vр-ра = 0,2 л

Найти: m (Na2SO4) - ?

Решение: Mr (Na2SO4) = 142

М (Na2SO4) =142 г./моль

Сm = v (Na2SO4) / Vр-ра (л)

v = m / M

Cm = m (Na2SO4) / M. 1 /Vр-ра (л)

m = Cm. Vр-ра. M = 0,5 моль/л. 0,2 л. 142 г./моль=14,2 г

Сульфат натрия массой 14,2 г переносят в колбу на 200 мл с помощью воронки и растворяют в небольшой порции воды. При постоянном перемешивании раствора в колбе постепенно объем воды доводят до метки 200 мл.

Опыт 5. Приготовление растворов с заданной массовой долей растворенного вещества

Оборудование и реактивы: Весы с разновесом, химический стакан, стеклянная палочка, шпатель, хлорид натрия, мерный цилиндр.

Ход работы: Приготовить раствор хлорида натрия массой 150 г. массовой долей 5%.

Дано: Решение:

m (р-ра) = 150 г. %(NaCl) = m (NaCl).100% / m (р-ра)

%(NaCl) = 5% m(NaCl) = %(NaCl). m (р-ра) / 100%

Найти: m(NaCl) = 7,5 г

m(NaCl) - ? m(H2O) = 150 - 7,5 = 142,5 г

m(H2О) - ? V (H2О) =142,5 г / 1г/мл = 142,5 мл

Хлорид натрия массой 7,5 г помещают в химический стакан. Отмерить 142,5 мл воды. Добавить в стакан с хлоридом натрия массой 7,5 г воды объемом 142,5 мл. Размешать стеклянной палочкой с резиновым наконечником.

Утилизация. Готовят необходимые для лаборатории растворы.

Опыт 6. Очистка воды перегонкой

Оборудование и реактивы: Круглодонная колба, газоотводная трубка, стакан, электрическая плитка, вода, загрязненная почвой, ткань.

Ход работы: Собрать прибор как показано на рис. 19. На трубку повесить ткань, периодически смачивать ее холодной водой. Избыток воды стекает в кристаллизатор. Чтобы вода не стекала по трубке, на нее надевают пробку. Круглодонную колбу с загрязненной водой нагревают на плитке. Чистая (дистиллированная) вода собирается в химический стакан.

Техника безопасности: Перед включением плитки проверить целостность шнура и вилки.

Опыт 7. Взаимодействие кальция с водой

Оборудование и реактивы: Кристаллизатор, цилиндр, кальций, фильтры, пинцет, скальпель, стеклянная пластинка, спиртовка, спички, лучина, фенолфталеин.

Ход работы: В кристаллизатор с водой ставят вверх дном цилиндр, заполненный водой. Кусочек кальция, очищенный от продуктов окисления, немного прополаскивают в воде пинцетом и подводят его в цилиндр с водой. В кристаллизатор капают фенолфталеин. Кальций взаимодействует с водой, в цилиндре накапливается водород. После полного заполнения цилиндра водородом, его закрывают под водой стеклянной пластинкой, переворачивают и ставят на стол. На вытянутой руке подносят к краю открытого цилиндра горящую лучину. Наблюдают загорание водорода. Объяснить наблюдаемые эффекты взаимодействия кальция с водой. Записать уравнение реакции.

Техника безопасности: 1. Не брать руками металлический кальций.

2. Фильтровальную бумагу с очистками и кусочками металлического кальция после работы поместить в кристаллизатор.

Утилизация: Раствор гидроксида кальция слить в емкость-нейтрализатор.

Опыт 8. Взаимодействие углекислого газа с твердым едким натром

Оборудование и реактивы: Круглодонная колба, стеклянная трубка, зажим, твердый гидроксид натрия, вода, фенолфталеин, аппарат Киппа, заряженный для получения углекислого газа, фарфоровая ступка с пестиком, весы с разновесом, шпатель.

Ход работы: Колбу заполняют углекислым газом, закрывают пробкой со стеклянной и резиновой трубкой с зажимом. В колбу высыпают 2-3 г. измельченного в ступке под вытяжкой едкого натра. Закрывают колбу пробкой и несколько раз энергично встряхивают. Колба начинает разогреваться, стенки отпотевают - углекислый газ прореагировал с едким натром. Для доказательства этого конец газоотводной трубки опускают в сосуд с водой и фенолфталеином, открывают под водой зажим, вода энергично входит в колбу (эффект фонтана). Объяснить наблюдаемые явления, записать уравнение реакции, определить тип реакции.

Техника безопасности: Колбу с твердым гидроксидом натрия и углекислым газом лучше завернуть в плотную ткань, т. к. при встряхивании колба может разбиться. Размельчать твердый едкий натр в ступке под вытяжкой.

Утилизация: 1. Щелочной раствор едкого натра и карбоната натрия в колбе слить в емкость - нейтрализатор. 2. Отработанную соляную кислоту из аппарата Киппа или лабораторного прибора для получения газов, где содержится HCI и продукт взаимодействия СаСl2, можно утилизировать, добавив кусочки мрамора до прекращения выделения углекислого газа. Далее раствор фильтруют, выпаривают, кристаллы кристаллогидрата хлорида кальция используют в лаборатории. Смесь соляной кислоты с хлоридом кальция можно использовать и как кислоту в реакциях (добавлять небольшой избыток реактивов):

2 HCl(CaCl2) + Сa(OH)2 =СаСl2 + 2H2О

2HCl(CaCl2) + CaO =CaCl2 + H2О

2HCl(CaCl2) + СaCO3 = СаСl2 + CО2 + H2О

Осадки Са(OH)2, СаО, CaCO3 после фильтрования использовать для нейтрализации кислых смесей. Для этого поместить осадки в двух - или трехлитровую банку с надписью: «Нейтрализатор кислых смесей». Сюда в дальнейшем сливать все щелочные смеси, образующиеся в ходе экспериментов, а также трудно перерабатываемые смеси солей тяжелых металлов, например, смесь Рb(NO3)2, СuSO4. В щелочной среде катионы солей образуют нерастворимые осадки:

Pb(NO3)2 + Ca(OH)2 =Pb(OH)2 + Сa(NO3)2

CuSO4+ Ca(OH)2=Сu(OH)2+CaSO4

Опыт 2. Получение хлора. Демонстрация окраски

Оборудование и реактивы: Пробирка демонстрационная, хлоркальциевая трубка с активированным углем, шпатель, перманганат калия кристаллический, концентрированная соляная кислота.

Ход работы. Хлор получают взаимодействием перманганата калия с соляной кислотой в демонстрационной пробирке. Помещают 0,5 ложечки для сжигания KMnO4 в пробирку и заливают соль соляной концентрированной кислотой. Быстро закрывают пробирку пробкой с трубкой и активированным углем. Наблюдают на белом фоне зеленоватую окраску хлора.

Техника безопасности: Установку мыть под вытяжкой или на улице, вылив содержимое в кристаллизатор с известковой водой.

Опыт 5. Вытеснение хлором иода и брома из растворов их солей

Оборудование и реактивы: Пробирка Вюрца с пробкой, две U-образные трубки, хлоркальциевая трубка с активированным углем, штатив, спиртовка, спички, соляная кислота (конц.), KMnO4 (кристал.), ложечка для сжигания, растворы KI и KBr массовой долей 5%.

Ход работы: Собирают прибор согласно рис. 26. Установка должна быть герметичной. В пробирку Вюрца (4) помещают одну - две ложечки для сжигания кристаллического KMnO4 и соляную кислоту (конц.), немного превышающую уровень соли. Пробирку быстро закрывают пробкой. Выделяющийся хлор проходит сквозь толщу раствора KI в первой U-образной трубке. Наблюдают появление коричневой окраски и образование темно - фиолетовых кристаллов иода. Далее хлор проходит через раствор KBr во второй U-образной трубке, вытесняет бром из соли. Раствор приобретает красновато-бурый цвет. Излишки хлора поглощаются активированным углем в хлоркальциевой трубке (3). Закончив опыт, установку переносят в вытяжной шкаф или на улицу, заливают слабым щелочным раствором для нейтрализации хлора и кислоты. Затем разбирают и моют детали установки.

Техника безопасности: Концентрированную соляную кислоту необходимого объема наливают в емкость в вытяжном шкафу и переносят на демонстрационный стол.

Утилизация: В первой по ходу хлора U-образной трубке получают иод:

2KI + Cl2 I2 + 2KCl.

Кристаллы йода оседают через некоторое время на дно трубки, а над осадком получается раствор йода в солевом растворе. Раствор йода слить в склянку и использовать для обнаружения непредельных углеводородов. Кристаллы йода промыть холодной водой, а затем растворить в спирте. Получим спиртовую настойку йода. Если необходим кристаллический йод, то йод высушивают на воздухе, затем переносят в склянку с плотно притертой пробкой. Во второй U-образной трубке получают бром:

2KBr + Cl2 Br2 + 2KCl.

Бром находится в растворе образовавшейся соли. Слить содержимое трубки в склянку. Использовать эту смесь для обнаружения непредельных углеводородов, предварительно разбавив ее водой. Полученную бромную воду можно использовать для демонстрации следующих окислительно-восстановительных реакций:

2NH3 + 3Br2 N2 + 6HBr;

H2S + Br2 S + 2HBr;

Na2S + Br2 S + 2NaBr.

После опытов слить растворы NaBr и HBr с осадка серы, использовать раствор вновь для получения брома: 2NaBr + Cl2 2NaCl + Br2..Утилизация смеси КMnO4 и HCI: см. опыт №1.

Опыт 6. Взаимодействие иода с алюминием и цинком.

Оборудование и реактивы: Фарфоровая ступка с пестиком, пипетка медицинская, шпатель, пробирка демонстрационная, порошок цинка и алюминия, пробка с двумя отверстиями, кристаллический иод, вода дистиллированная, стеклянная трубка с активированным углем, штатив с лапкой, резиновые прокладки.

Ход работы: Готовят смесь цинка (1 м.ч.) с иодом (4 м.ч.). В фарфоровой чашке смесь перетирается до порошкообразного состояния и переносится в пробирку-реактор. Пробирка-реактор закрывается пробкой со вставленной в нее пипеткой, в которую набрана вода. В другое отверстие вставлена трубка с адсорбентом. Пипеткой капают несколько капель воды на смесь в пробирке. Идет бурная реакция с выделением теплоты и возгонкой части иода в виде фиолетовых паров. Аналогично проводится опыт взаимодействия иода с алюминиевым порошком. Подсчитайте, согласно уравнения, массы иода и алюминия для проведения реакции. Напишите уравнения взаимодействия иода с цинком и алюминием.

Техника безопасности: Избегайте контакта кожи рук с иодом. Иод брать шпателем. Перемешивание смеси производить в вытяжном шкафу.

Утилизация: Пробирки после опыта залить известковой водой и перенести в емкость-нейтрализатор.