304_p1456_C14_7730

горизонтальной части П-образной трубки. Наблюдайте изменение цвета раствора в пробирке. Сравните время, в течение которого изменится цвет раствора в пробирке в первом и во втором случаях. Составьте уравнения реакций. Какое строение имеет молекула озона?

6.1.3. Водород

Работа с водородом требует большой осторожности! Водород горюч и в смеси с кислородом и воздухом образует взрывчатую смесь. Если водород необходимо нагреть в приборе или поджечь при выходе из него, вытесните из прибора весь воздух, проверьте водород на чистоту (в присутствии преподавателя). Для этого наденьте на газоотводную трубку сухую пробирку вверх дном, через 10–15 сек. медленно снимите ее, закройте отверстие пробирки большим пальцем и поставьте на ее место вторую. Поднесите заполненную водородом пробирку, перевернутую вверх дном, к пламени горелки и, отняв палец, подожгите водород. Производите, меняя пробирку, проверку чистоты выделяющегося водорода до тех пор, пока собранный водород не будет загораться почти без звука. Только убедившись в чистоте выделяющегося водорода, можно поджигать его горящей лучиной у отверстия прибора, из которого он выделяется, или начать нагревание прибора (в присутствии преподавателя!).

6.1.3.1. Получение водорода.

А) Действие металла на воду.

Заполните пробирку до краев водой. Закрыв отверстие большим пальцем, опрокиньте ее в ванну с водой и в таком положении закрепите

влапке штатива. Заверните несколько кусочков металлического кальция

вмарлю и быстро, при помощи щипцов, подведите металл под пробирку. Определите, какой газ выделяется. Напишите уравнение реакции в молекулярной и электронно-ионной формах.

Б) Действие алюминия на щелочь. (Опыты проводить в вытяж-

ном шкафу!)

Положите в пробирку несколько кусочков алюминия, прилейте к ним 2–3 мл 20%-ного раствора едкого натра. Если реакция идет плохо, осторожно подогрейте. Определите, какой газ выделяется. Напишите уравнение реакции в молекулярной и электронно-ионной формах.

6.1.3.2. Свойства водорода

А) Приготовление гремучей смеси (опыт проводится в присутст-

вии преподавателя!).

Измерьте емкость пробирки и отметьте резиновым кольцом 1/3 ее объема. Налейте в пробирку воду и перенесите в ванну с водой. Одну

21

треть пробирки заполните кислородом из газометра и две трети – водородом из аппарата Киппа.

Закройте пробирку под водой большим пальцем, выньте ее из ванны, заверните полотенцем, поднесите к пламени горелки и, открыв отверстие пробирки, подожгите газовую смесь. Что происходит? Напишите уравнение реакции в молекулярной и электронно-ионной формах.

Б) Сравнение восстановительных свойств атомарного и молекулярного водорода.

В две пробирки налейте по 3 мл раствора серной кислоты (1:5) и по 0,5 мл раствора перманганата калия. В одну пробирку бросьте 2–3 кусочка цинка, в другую пропустите ток водорода из аппарата Кипа. В какой пробирке быстрее произойдет изменение окраски раствора? Составьте уравнения реакции происходящих процессов.

6.1.4. Пероксид водорода

6.1.4.1.Окислительные и восстановительные свойства пероксида водорода

А) В две пробирки налейте по 1–2 мл раствора пероксида водорода. Добавьте в первую 2 мл серной кислоты (1:5) и такой же объем йодида калия, во вторую 2–3 мл раствора едкого натра, немного раствора

Na[Cr(OH)4] и слегка нагрейте. Что происходит в обеих пробирках? Составьте уравнение реакций происходящих процессов. Какова роль пероксида водорода в них?

Б) Налейте в пробирку 1–2 мл раствора перманганата калия, 2 мл раствора серной кислоты (1:5), прилейте по каплям раствор пероксида водорода. Что наблюдается?

В) Налейте в пробирку 5 капель раствора нитрата серебра, добавьте по каплям 10%-ный раствор аммиака до растворения образующегося осадка. К полученному раствору прилейте по каплям 30%-ный раствор пероксида водорода. Что наблюдается?

Составьте электронно-ионные уравнения реакций. Какую роль играет пероксид водорода в опытах Б и В?

6.1.4.2.Реакция открытия пероксида водорода.

Налейте в пробирку 2 мл раствора H2O2, 2 мл разбавленного рас-

твора серной кислоты, 0,5 мл эфира и добавьте несколько капель раствора хромата калия. В присутствии пероксида водорода в кислой среде хроматы (и бихроматы) образуют интенсивно окрашенные надхромовые кислоты. Составьте уравнение реакции. Какова роль эфирного слоя?

22

6.2. Галогены

6.2.1. Хлор

Все работы с хлором должны проводится в вытяжном шкафу. В случае отравления хлором пострадавшего следует немедленно вывести на свежий воздух и принять следующие меры: дать понюхать разбавленный раствор аммиака, этиловый спирт и приложить холодные компрессы на грудь и горло. В случае серьезного отравления вызвать скорую помощь.

6.2.1.1. Получение хлора.

Получите хлор путем взаимодействия MnO2, KMnO4, CaOCI2 с соляной кислотой в приборе, изображенном на рис. 5. Прибор должен быть собран точно по схеме. После наполнения трех склянок хлором пропустите выделяющийся хлор через: а) раствор сильно охлажденной щелочи, б) через 50%-ный раствор нагретого едкого кали.

Выделившиеся кристаллы отфильтруйте на воронке с фильтрующим дном. Составьте уравнения реакций.

Рис. 5. Прибор для получения хлора: 1 – колба Вюрца; 2 – капельная воронка; 3, 4 – фильтры; 5–7 – промывалки; 8 – газоотводящая трубка; 9 – склянка

23

6.2.1.2. Свойства хлора.

А) В наполненную ранее хлором склянку внесите порошок сурьмы. Наблюдайте происходящее явление. Составьте уравнение реакции.

Б) В следующую склянку с хлором внесите красный фосфор (предварительно подожженный). Что происходит? Составьте уравнение реакции.

В) В третью склянку внесите окрашенную ткань. Что наблюдаете?

6.2.1.3. Хлорная вода и ее свойства.

А) Насытьте 5–10 мл дистиллированной воды хлором. Отметьте цвет и запах (осторожно!) полученного раствора. Какие вещества присутствуют в хлорной воде? Напишите уравнение реакции и ее константу равновесия. Испытайте действие полученной хлорной воды на раствор индиго и окрашенную ткань. Что наблюдается? Какое вещество производит белящее действие?

Б) Налейте в пробирку 2–3 мл хлорной воды и прибавьте по каплям раствор гидроксида натрия. Как объяснить исчезновение окраски и запаха хлорной воды? Какое влияние оказывает щелочь на сдвиг равновесия в реакции между хлором и водой? Сформулируйте принцип Ле Шателье.

Добавьте в пробирку разбавленный раствор серной кислоты до кислой реакции, изменился ли запах раствора? Напишите уравнение реакции. Объясните полученные результаты. Как можно получить хлорноватистую кислоту (в растворе)? Какие типы превращений характерны для хлорноватистой кислоты? Какие условия способствуют преобладанию того или иного вида превращений?

6.2.1.4. Свойства бертолетовой соли. (Опыты про-

водить в вытяжном шкафу!)

А) В маленькую фарфоровую чашку положите несколько кристаллов бертолетовой соли и осторожно смочите их 3–4 каплями 96%-ного раствора серной кислоты. Что наблюдается? Проделайте аналогичный опыт с концентрированной соляной кислотой. Что наблюдается в этом случае? Напишите уравнения реакций. Какие продукты образуются при взаимодействии бертолетовой соли со щавелевой кислотой?

Б) Отвесьте 0,5 г мелкокристаллической бертолетовой соли и смешайте палочкой (осторожно!) с равным количеством сахарной пудры. Высыпьте смесь в фарфоровую чашку (под тягой!) и смочите ее двумятремя каплями концентрированной серной кислоты. Что происходит? На какие свойства бертолетовой соли указывают проделанные опыты?

6.2.2. Йод

24

6.2.2.1. Свойства йода.

А) В маленькую фарфоровую чашку поместите несколько кристаллов полученного сухого йода и порошка алюминия и осторожно перемешайте (опыт проводить в вытяжном шкафу!). В приготовленную смесь внесите каплю воды при помощи длинной трубки или палочки. Что наблюдается? Какую роль играет вода в данном опыте? Напишите уравнение реакции.

Б) Налейте в две пробирки воду и опустите в них по одному кристаллу йода. Содержимое пробирок сильно взболтайте. Какова растворимость йода в воде? Какие молекулы и ионы содержатся в йодной воде? Напишите уравнение реакции взаимодействия йода с водой.

Оставьте одну пробирку для сравнения, во вторую пробирку прилейте раствор йодида калия и сильно взболтайте. Что происходит? Образованием какого вещества объясняется увеличение растворимости йода? Напишите уравнение реакции.

В) К 2–3 мл йодной воды прилейте 1 N раствор щелочи до исчезновения окраски раствора. Полученный раствор подкислите серной кислотой. Что при этом наблюдается? Объясните происходящие явления. Напишите уравнение реакции.

Г) Налейте в ряд пробирок по 2–3 мл йодной воды и добавьте в них по 2–3 капли органических растворителей (бензол, хлороформ, бензин, сероуглерод, четыреххлористый углерод). Содержимое пробирок взболтайте и отметьте окраску слоя органического растворителя. В чем заключается сущность закона распределения?

6.2.2.2. Свойства йодидов.

К разбавленному раствору йодида калия прибавьте при помешивании небольшими порциями хлорную воду. Чем объяснить сначала появление, а затем исчезновение темно-бурой окраски? Составьте уравнения реакций.

6.2.3. Сравнение восстановительных свойств гало- генид-ионов

А) В три пробирки (сухие) поместите небольшое количество кристаллических хлорида калия, бромида калия, йодида калия, и прилейте к ним одинаковый объем концентрированной серной кислоты. В каких пробирках произошло изменение окраски раствора? Чем можно объяснить? Составьте соответствующие уравнения реакций.

Б) В одну пробирку внесите 3–5 капель раствора йодида калия, в другую – такое же количество раствора бромида натрия. В обе пробирки добавьте по 2–3 капли раствора хлорида железа (+3). В каком случае изменилась окраска раствора и почему? Составьте уравнение реакции

25

происходящего процесса. Чем объяснить различную восстановительную способность галогенид – ионов?

6.3.Сера

6.3.1.Восстановительные и окислительные свойст-

ва серы

А) Налейте в пробирку 2–3 мл концентрированной азотной кислоты, всыпьте немного порошка серы и нагревайте до кипения. Затем раствор охладите и добавьте к нему раствор хлорида бария. Что наблюдается?

Б) Смешайте в пробирке 5–6 железных стружек с 2–3 г порошка серы и подогрейте. Благодаря выделению большого количества тепла начавшаяся реакция продолжается без подогревания. Какую роль в этих процессах играет сера? Напишите уравнения реакций для опытов А и Б.

6.3.2. Свойства сероводорода и его производных

Налейте в четыре пробирки бромную воду, хлорную воду, подкисленные растворы перманганата калия и бихромата калия. Добавьте 1–2 мл раствора сульфида натрия Na2S. Что происходит? Составьте уравнения реакций. На какие свойства сероводорода и его производных указывают происходящие явления?

Испытайте водный раствор сульфида натрия на лакмус. Что наблюдается? Познакомьтесь по учебнику с константами диссоциации сероводородной кислоты.

6.3.3. Свойства сернистой кислоты

6.3.3.1.В пробирки налейте по 5 мл хлорной воды, бромной воды и подкисленных серной кислотой растворов перманганата калия и бихромата калия. Прилейте в пробирки немного раствора соли сернистой ки-

слоты. Что происходит? Напишите уравнения происходящих реакций. Какие свойства проявляет при этом ион SO32-?

6.3.3.2.Налейте в пробирку 1–2 мл раствора Na2S и раствора соли сернистой кислоты. Что происходит? Какие свойства в данном случае проявляет сульфит-анион? А какие вещества образуются при взаимодействии газообразных сернистого ангидрида и сероводорода? Напишите уравнение реакций.

6.3.4. Свойства серной кислоты

6.3.4.1. Действие серной кислоты на органические вещества.

А) Приготовьте 2–3 мл раствора серной кислоты (1:1). Смочив конец стеклянной палочки этим раствором, сделайте надпись на листке

26

белой бумаги. Осторожно нагревая, высушить бумагу. Что происходит? На какие свойства серной кислоты указывают проделанные опыты?

Б) В стакан емкостью 50 мл поместите 16 г сахарной пудры, смочите ее водой до состояния густой кашицы, и затем прилейте 8 мл концентрированной серной кислоты. Быстро перемешайте массу стеклянной палочкой и наблюдайте происходящее явление. Какие газообразные вещества при этом получаются?

6.3.4.2. Действие серной кислоты на неметаллы.

В две пробирки налейте 2–3 мл 96%-ного раствора серной кислоты, внесите в одну из них небольшой кусочек серы, в другую – угля и осторожно нагрейте (под тягой!). Что происходит? Напишите уравнения реакций.

6.3.4.3. Действие серной кислоты на металлы Налейте в пробирку 2–3 мл концентрированного раствора серной

кислоты и опустите в нее несколько кусочков железной проволоки. Что наблюдается? Осторожно нагрейте пробирку. Происходит ли теперь ка- кое-либо изменение? Какие свойства проявляет серная кислота в этом случае? В чем различие действия концентрированной и разбавленной серной кислоты на металлы? Чем объясняется большая сила и устойчивость серной кислоты по сравнению с сернистой кислотой?

6.3.5. Свойства тиосульфата натрия

А) Положите на крышку тигля несколько кристаллов тиосульфата натрия и сначала осторожно, а затем сильно нагрейте. Что наблюдается? Напишите уравнение реакции. Докажите, какие вещества образовались при распаде тиосульфата натрия.

Б) Налейте в пробирку 3–4 мл хлорной воды и прибавьте по каплям раствор тиосульфата натрия до исчезновения запаха хлора. Напишите уравнение реакции. Почему тиосульфат натрия называется «антихлором»?

В) Проделайте аналогичный опыт с йодной водой. Напишите уравнение реакции.

Почему при взаимодействии хлорной и йодной воды с тиосульфатом натрия получаются различные продукты окисления серы? Что образуется при действии бромной воды на тиосульфат натрия? Какое техническое название имеет тиосульфат?

6.3.6. Окислительные свойства персульфатов

В пробирку налейте 5–6 капель 2 М раствора азотной кислоты, 2 капли 10%-ного раствора сульфата марганца (+2), каплю раствора нитрата серебра (для чего?) и всыпьте несколько кристаллов персульфата

27

калия. Раствор нагрейте до кипения. Что наблюдается? Составьте уравнение реакции.

6.4. Азот

Опыты 6.4.1 и 6.4.3.1. демонстрационные, готовятся студентами по заданию преподавателя.

6.4.1. Получение и свойства азота

Соберите прибор (рис. 6) и проверьте его на герметичность. Насыпьте в пробирку 1–2 г измельченного нитрита натрия, прилейте по каплям 2–3 мл концентрированного раствора хлорида аммония и осторожно (почему?) нагрейте. Соберите выделяющийся газ и проверьте, поддерживает ли он горение. Напишите уравнение реакцииполучения азота.

А) В пробирку внесите 2–3 капли бромной воды и 1–3 капли концентрированного раствора аммиака. Как изменяется окраска раствора? Составьте уравнение реакции.

Б) Внесите в пробирку 1–2 капли раствора перманганата калия, 3– 5 капель концентрированного раствора аммиака. Полученную смесь слегка подогрейте. Как изменяется окраска раствора? Составьте уравнение реакции.

6.4.2.2. Свойства гидразина и гидроксиламина.

А) В две пробирки налейте по 5 мл воды и внесите в них 2–3 капли гидразина, гидразингидрата или несколько кристаллов сульфата гидразина. В одну пробирку прибавьте несколько капель йодной воды. Что наблюдается? Напишите уравнение реакции. В другую пробирку добавьте растворы хлорида меди (II) и щелочи. Осторожно нагрейте содержимое пробирки. Что происходит? Напишите уравнение реакции. Какими свойствами обладают соединения гидразина?

Б) Растворите несколько кристаллов солянокислого гидроксиламина в 4–5 мл воды. Испытайте раствор на лакмус. Прилейте несколько капель йодной воды. Что происходит? На какие свойства гидроксиламина указывает данная реакция?

28

Каково строение гидразина, гидразингидрата, сульфата гидразина и гидроксиламина? Проявляют ли данные соединения окислительные свойства?

6.4.3. Кислородные соединения азота

6.4.3.1. Оксид азота (+1) и его свойства.

Соберите прибор по рис. 6. Поместите в пробирку 1–2 г нитрата аммония и осторожно нагрейте. Соберите над водой выделяющийся газ в две баночки. В одну баночку внесите ложечку с горящим фосфором, в другую – тлеющую лучинку. Как отличить закись азота от кислорода?

6.4.3.2. Свойства азотистой кислоты.

А) Налейте в пробирку раствор нитрита калия, подкислите его разбавленной серной кислотой и добавьте несколько капель перманганата калия. Что происходит? Напишите уравнение реакции. Сделайте аналогичный опыт с бихроматом калия. На какие свойства азотистой кислоты указывают эти реакции?

Б) К подкисленному раствору йодида калия добавьте несколько капель крахмала и раствора нитрита калия. Что наблюдается? Напишите уравнение реакции. Проделайте аналогичный опыт с бромидом калия, заменив крахмал органическим растворителем. Какую роль играет азотистая кислота в этих реакциях?

6.4.3.3. Свойства азотной кислоты (опыты прово-

дить под тягой!).

А) Налейте в фарфоровую чашку 1–2 мл концентрированной азотной кислоты. Добавьте 1–2 капли концентрированного раствора серной кислоты и осторожно, под тягой (окно опустить!), прибавьте к ней при помощи трубки или пипетки 2–3 капли чистого скипидара. Что наблюдается?

Б) Испытайте действие концентрированного раствора азотной кислоты на цинк и олово. Реакцию проведите в маленьких фарфоровых чашках при слабом нагревании (под тягой!). Напишите уравнения происходящих реакций.

В) Возьмите две пробирки, в одну из них поместите 2–3 кусочка цинка, в другую – такое же количество олова. Прилейте в обе пробирки по 5 мл 2%-ного раствора азотной кислоты и оставьте до следующего занятия. Как определить, что в данных условиях образовались соли аммония? Напишите уравнения реакций. На какие свойства азотной кислоты указывают проведенные опыты?

6.5. Фосфор

29

Фосфорные кислоты

6.5.1. Реакции на метафосфорную кислоту и ее со-

ли

А) Налейте в пробирку около 1 мл водного раствора белка и прибавьте к нему примерно такое же количество раствора метафосфорной кислоты. Что наблюдается?

Б) К раствору метафосфорной кислоты прилейте несколько капель нитрата серебра. Отметьте цвет выпавшего осадка. Испытайте отношение его к разбавленной азотной кислоте. Напишите уравнения реакций.

Вкакой среде может быть осажден метафосфат серебра?

6.5.2.Реакции на ортофосфорную кислоту и ее со-

ли

А) К раствору гидрофосфата натрия или фосфорной кислоты прилейте «молибденовую жидкость». Какой состав выпавшего осадка? Напишите уравнение реакции. Растворяется ли полученный осадок в азотной кислоте?

Б) Испытайте отношение нитрата серебра к раствору натриевой соли ортофосфорной кислоты. Отметьте цвет выделившегося осадка. Напишите уравнение реакций. Растворяется ли полученное вещество в 1

Nрастворе азотной кислоты?

6.5.3.Реакции на пирофосфорную кислоту и ее со-

ли

А) Испытайте действие раствора пирофосфорной кислоты на белок. Что наблюдается?

Б) К 2–3 мл раствора дигидропирофосфата натрия добавьте несколько капель раствора нитрата серебра. Что наблюдается? Растворяется ли полученное вещество в разбавленном растворе азотной кислоты? Напишите уравнения реакций.

6.6.Сурьма. Висмут

6.6.1.Получение и свойства гидроксидов сурьмы

(+3) и висмута (+3)

Возьмите четыре пробирки, в первую и вторую налейте по 1 мл раствора хлорида сурьмы (+3), в третью и четвертую – по 1 мл раствора хлорида висмута (+3) и по каплям прибавляйте во все пробирки раствор щелочи до выпадения белого осадка в каждой пробирке. Отцентрифугируйте осадки и отделите от них жидкость. Затем в первую и третью пробирки добавьте немного 2 М раствора соляной кислоты, во вторую и

30