Химический практикум (стр. 1 )

министерство образования Российской

Федерации

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени

, ,

ХИМИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ

Учебное пособие

Рыбинск, 2010

УДК 541.18

, Судакова практикум: Учебное пособие. - РГАТА – Рыбинск, 2010. – 111с.

В практикуме представлены лабораторные работы по основным разделам курса «Химия». Теоретические и практические вопросы рассматриваются в тесной взаимосвязи. Приведены задачи для самопроверки полученных знаний.

Предназначаются для студентов первого курса нехимических специальностей всех форм обучения.

СОСТАВИТЕЛИ:

Кандидат химических наук, доцент

Кандидат химических наук, доцент

Доктор технических наук, профессор

ОБСУЖДЕНО

На заседании кафедры ХЭиБЖ

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

1.  Кафедра органической и неорганической химии ГОУ ВПО «Ярославский государственный педагогический университет им. », зав. кафедрой, д. х.н., профессор

2.  Д. т.н., профессор ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико -

технологический университет»

РЕКОМЕНДОВАНО

Методическим Советом РГАТА им.

Оглавление

Введение. 3

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 Классы неорганических соединений. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 Определение эквивалентной массы металла. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 Реакции окисления – восстановления. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 Скорость химических реакций. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5 Приготовление растворов и определение их концентрации. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 Растворы электролитов. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7 Гидролиз солей. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8 Комплексные соединения. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9 Электрохимические процессы.. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10 Измерение ЭДС гальванического элемента и определение изменения энергии Гиббса токообразующей реакции. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11 Электролиз. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12 Действие кислот и щелочей на металлы.. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №13 Химические свойства элементов, используемых в производстве радиоматериалов. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14 Соединения d-элементов. 3

Библиографический список. 3

Введение

Настоящий химический практикум включает в себя не только указания к выполнению лабораторных работ, но и конкретные вопросы по теоретическим основам, поиск ответов на которые способствует развитию мышления и более осознанному выполнению эксперимента. Такая постановка лабораторного практикума, по нашему мнению, должна приблизить выполнение отдельного опыта к самостоятельному исследованию. Кроме вопросов, практикум содержит задачи для индивидуальной работы и самоконтроля.

Химический практикум охватывает все основные разделы программы курса химии: классы неорганических соединений, основные законы, химическую кинетику и равновесие, энергетику химических процессов, растворы, окислительно-восстановительные и электрохимические процессы, свойства элементов, простых и комплексных соединений.

В процессе выполнения лабораторных работ студенты приобретают навыки обращения с веществом, знакомятся с химическими и физико-химическими методами исследования и лабораторными измерительными приборами. Большая часть лабораторных опытов рассчитана на их индивидуальное выполнение.

Перед лабораторным занятием студент заранее должен изучить соответствующий теоретический раздел в учебнике, конспекте лекций и методическое описание лабораторной работы. По выполнению работы должен составить отчет, в котором указываются.

1.  Номер работы и ее название.

2.  Дата выполнения.

3.  Цель работы.

4.  Теоретические основы.

5.  Наблюдения и измерения, проводимые в ходе выполнения опытов, расчеты, выводы.

По окончании работы оформленный отчет представляется преподавателю для проверки. Тетрадь для лабораторных отчетов должна быть подписана (указаны фамилия и инициалы студента, группа, название дисциплины). Записи должны быть выполнены четко и аккуратно.

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Ознакомиться с инструкцией по технике безопасности, которая вывешивается в лаборатории и специально изучается под руководством преподавателя во вступительной беседе.

2. Опыты можно начинать только после внимательного ознакомления с руководством к данной лабораторной работе и выяснения всех непонятных вопросов у преподавателя.

3. Приступая к выполнению любого опыта, следует ясно представить все детали его проведения и принять необходимые меры предосторожности.

4. Следует бережно расходовать материалы, реактивы, воду, электроэнергию. Для опыта необходимо брать минимальное количество реактивов.

5. Все ёмкости с реактивами после отбора необходимого количества реагентов следует сразу закрывать пробками, которые нельзя путать.

6. Категорически запрещается ставить ёмкости с реактивами на книги и тетради.

7. Все работы с вредными и пахучими веществами проводятся в вытяжном шкафу.

8. В лаборатории категорически запрещается принимать пищу, не разрешается курить и громко разговаривать.

9. Уходя из лаборатории, необходимо убрать рабочее место.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Классы неорганических соединений

1.  Цель работы: ознакомиться с основными классами неорганических соединений и научиться доказывать их химические свойства.

2.  Основы теории

1.1. Основные классы неорганических соединений

К основным классам неорганических соединений относятся оксиды, гидроксиды [1] (основания), кислоты и соли.

Оксиды – это бинарные химические соединения, состоящие из атомов какого-либо элемента и кислорода. Оксиды, способные образовывать соли при взаимодействии с кислотами или основаниями, называются солеобразующими. Они подразделяются на основные, кислотные и амфотерные. Несолеобразующих оксидов немного (N2O; NO; CO и др.), они не взаимодействуют ни с кислотами, ни с основаниями.

Основные оксиды – это оксиды, которые при взаимодействии с водой образуют основания, например:

Na2O + H2O = 2NaOH

CaO + H2O = Ca(OH)2

При взаимодействии с кислотами или кислотными оксидами образуют соли:

MgO+H2SO4 = MgSO4 + H2O

BaO+CO2 = BaCO3

Кислотные оксиды – это оксиды, которые при взаимодействии с водой образуют кислоты, например:

N2O5+H2O = 2HNO3

SO2+H2O = H2SO3

При взаимодействии с основаниями или основными оксидами образуют соли:

P2O5 + 3Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2+3H2O

SO3+CuO = CuSO4

Амфотерные оксиды образуют соли при взаимодействии как с кислотами, так и с основаниями (BeO, Al2O3, ZnO, SnO, PbO, Cr2O3), например:

Al2O3 + 6 HCl 2AlCl3 + 3H2O

Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O

Если реакция протекает в растворе щелочи, то образуется комплексная соль. Комплексообразователем является катион алюминия Al3+:

Al2O3 + 6 NaOH + 3H2O ® 2Na3[Al(OH)6]

Кислоты – химические соединения, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. Кислоты делятся на кислородсодержащие: HNO2, HNO3, H2SO3, H2SO4, H2CO3, H2SiO3, H3PO4 и т. д. и бескислородные: HCl, HBr, HI, H2S. По числу атомов водорода в молекуле различают кислоты одноосновные, например, хлороводородная (соляная) HCl, азотная HNO3; двухосновные, например: серная H2SO4, сернистая H2SO3; трехосновные (ортофосфорная H3PO4) и т. д.

В водных растворах кислоты диссоциируют на катионы водорода и анионы кислотного остатка, например:

H2SO4 « H+ + HSO4­-

HSO4- « H+ + SO42-

Суммарный процесс диссоциации:

H2SO4 « 2H+ + SO42-

Кислоты взаимодействуют с основаниями или основными оксидами с образованием соли и воды, например:

H2SO4 + 2NaOH ® Na2SO4 + 2H2O

2HCl + BaO ® BaCl2 + H2O

Основания состоят из металла и гидроксогрупп групп ОН-, число которых равно валентности металла. Общая формула оснований Мe(ОН)n. Количество гидроксильных групп в молекуле основания определяет его кислотность. Растворимые основания называют щелочами. Их можно получить взаимодействием соответствующих металлов или оксидов с водой, например:

2K + 2H2O ® 2KOH + H2

Na2O + H2O ® 2NaOH

Основания взаимодействуют с кислотами или с кислотными оксидами с образованием соли и воды, например:

NaOH + HNO3 ® NaNO3 + H2O

Ca(OH)2 + CO2 ® CaCO3 + H2O

В водных растворах основания диссоциируют на катионы основного остатка и анионы гидроксогрупп:

Ba(OH)2= ВаOH++OH-

BaOH+ = Ba2+ + OH-

Ba(OH)2 ® Ba2+ + 2OH– суммарный процесс

Малорастворимые основания получают действием растворов щелочей на растворы солей, например:

CuSO4 + 2NaOH ® Cu(OH)2¯ + 2Na2SO4

Амфотерные гидроксиды способны диссоциировать в вводных растворах как по типу кислот, так и по типу оснований, например:

3H+ + [Al(OH)6]3– « Al(OH)3 « Al3+ + 3OH–

Амфотерные гидроксиды могут взаимодействовать как с кислотами, так и щелочами с образованием соли, например:

2Al(OH)3 + 3H2SO4 ® Al2(SO4)3 + 6H2O

Al(OH)3 + 3NaOH ® Na3[Al(OH)6]

Соли – это продукты взаимодействия кислот с основаниями. Соли бывают средние (нормальные), кислые и основные. Средние соли состоят из катиона металла и аниона кислотного остатка:

Al2(SO4)3 ® 2Al3+ + 3SO42–

Средние соли могут быть получены полным замещением катионов водорода в кислоте на катионы металла:

3NaOH + H3PO4 ® Na3PO4 + 3H2O

Кислые соли являются продуктом неполного замещения катионов водорода в многоосновной кислоте на катионы металла.

H3PO4 + 2NaOH ® Na2HPO4 + 2H2O

изб. недост. гидрофосфат натрия

Кислые соли могут также быть получены при действии многоосновной кислоты на среднюю соль, образованную этой же кислотой:

BaCO3 + H2CO3 ® Ba(HCO3)2

гидрокарбонат бария

Кислые соли, как правило, диссоциируют ступенчато.

Na2HPO4 ® 2Na+ + HPO42–

Диссоциация аниона кислотного остатка по второй ступени проходит незначительно и этот процесс обратим: