Подгруппа углерода (стр. 2 из 3)
Опыт № 8. Получение кремневой кислоты
Оборудование и реактивы: Пробирка, стеклянная палочка, химический стакан, раствор силиката натрия, раствор соляной кислоты.
Ход работы: В пробирку к 1 мл раствора силиката натрия (разбавляют конторский клей в соотношении 1:1) приливают 0,5 мл раствора соляной кислоты (1:1). Содержимое пробирки перемешивают стеклянной палочкой. Получают гель кремневой кислоты. Надо избегать избытка соляной кислоты. При иных соотношениях растворов кислоты и соли получается золь кремневой кислоты.
Техника безопасности: Быстро вымыть пробирку с гелем кремневой кислоты, чем предотвратим ее затвердевание.
Опыт № 9. Выделение кремневой кислоты из силикатов угольной кислотой
Оборудование и реактивы: Аппарат Киппа, пробирка, химический стакан, мрамор, соляная кислота (1:2), 10 % раствор силиката натрия, шпатель.
Ход работы: Зарядить аппарат Киппа на получение углекислого газа (рис. 27). В пробирку налить раствор силиката натрия и пропустить ток углекислого газа из аппарата Киппа. Через 3-5 мин. в пробирке выпадает гель кремневой кислоты. Кремневая кислота вытесняется из раствора ее соли слабой угольной кислотой. Объясните явления и запишите уравнения реакций.
Рис. 27. Получение кремневой кислоты.
Техника безопасности: Быстро вымыть пробирку с гелем кремневой кислоты во избежание его затвердевания.
Утилизация. Содержимое пробирок в опыте № 8 и 9 сливают в раковину, в них отсутствуют токсичные вещества. Отработанную соляную кислоту в аппарате Киппа утилизируют по схеме в теме: “ Вода. Растворы. Основания.”, VIII класс, опыт № 8.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ТЕМА: ”МЕТАЛЛЫ”
Опыт № 1. Электролиз раствора хлорида меди CuCI2
Оборудование и реактивы: Штатив с лапкой, резиновые прокладки, U-образная трубка, выпрямитель, угольные электроды, 5 % раствор хлорида меди, раствор крахмального клейстера, 5% раствор KI.
Ход работы: Опыт проводят в U-образной трубке с угольными электродами (рис. 28). В U-образную трубку наливают раствор хлорида меди, в каждое колено трубки помещают угольный электрод и герметично закрывают. Включают ток от аккумулятора или от сети через выпрямитель (U=10В). Через 2-3 мин. на катоде появляется налет меди. Пипеткой взять жидкость из анодной части U-образной трубки и добавить к ней несколько капель раствора KI и крахмала (предварительно отключить прибор от электропитания).
Рис. 28. Электролиз раствора хлорида меди.
Наблюдается изменение окраски на синий цвет. Написать уравнения процессов, объяснить наблюдаемые явления.
Техника безопасности: 1. Не допускать попадания хлора в атмосферу класса.
2. Разбирать прибор под тягой при получении больших количеств хлора.
3. С электроприбором работать, не касаясь оголенных проводов.
Утилизация. При описанной методике выполнения опыта раствор хлорида меди можно использовать многократно.
Опыт № 2. Электролиз раствора йодида калия
Оборудование и реактивы: Штатив с лапкой, резиновые прокладки, U-образная трубка, выпрямитель, угольные электроды, 5 % раствор йодида калия, крахмал, фенолфталеин.
Ход работы: Прибор такой же, как в опыте №1. В U-образную трубку наливают раствор йодистого калия и опускают угольные электроды. Включают ток от сети через выпрямитель. По окончании электролиза из трубки, где находится катод, взять пипеткой пробу на щелочь с фенолфталеином. Появляется малиновая окраска. Из трубки, где находится анод, отбираем пипеткой пробу раствора на обнаружение иода с крахмалом. В присутствии йода крахмал синеет. Объяснить наблюдаемые явления, написать уравнения реакций.
Утилизация. Раствор иодида калия приобретает коричневую окраску от растворенного в нем йода. Использовать его повторно не представляется возможным. Полученную смесь нейтрализуют несколькими каплями раствора соляной кислоты (контроль по лакмусовой бумаге). Используют раствор для обнаружения непредельных углеводородов, а также для получения йода: 2KI + Cl2® 2KCl + I2¯. Для получения прозрачного раствора иодида калия к смеси из U-образной трубки добавляют порошок цинка и сильно встряхивают: Zn + I2®ZnI2. Избыточной порошок цинка отфильтровывают. Полученный раствор смеси иодида калия и иодида цинка можно использовать для демонстрации процесса электролиза.
Опыт № 3. Электрохимический ряд напряжений металлов
а) Вытеснение водорода металлами из кислот
Оборудование и реактивы: 5 пробирок, штатив для пробирок, шпатель, раствор соляной кислоты (1:3); металлы: магний, алюминий, железо, медь, цинк. Все металлы в виде порошка.
Ход работы: Берут пять пробирок с раствором соляной кислоты и в каждую из них помещают порошки цинка, магния, алюминия, железа и меди в равных порциях. В первых четырех пробирках идет интенсивное выделение водорода (интенсивность выделения уменьшается от магния к железу). В пробирке с медью выделение водорода не происходит. Написать соответствующие уравнения реакций. Объяснить, почему реакция с алюминием идет вначале очень медленно.
Утилизация. Во все пробирки добавить при полном растворении в них указанных металлов соответствующие оксиды или гидроксиды в небольшом избытке. Затем растворы фильтруют, остатки добавленных оксидов и гидроксидов промывают, сушат и используют вновь. Полученные растворы MgCl2, AlCl3, ZnCl2 используют в лаборатории. Раствор FeCl2 и FeCl3 в пробирке с железом помещают в нейтрализатор. Медь из раствора соляной кислоты фильтрованием отделяют от кислоты. Медь и кислоту используют вновь.
б) Вытеснение металла из раствора соли другим металлом
Оборудование: Три пробирки, штатив для пробирок, шпатель, разбавленные растворы: нитрата свинца (II), сульфата меди, нитрата серебра; металлы: цинк, железо, медь (в виде предметов).
Ход работы: В одну пробирку наливают раствор нитрата свинца, во вторую – сульфата меди, в третью – нитрата серебра. В первую пробирку опускают кусочек цинка, во вторую железный гвоздь и в третью – медную проволоку. Через некоторое время в первой пробирке обнаруживаются блестящие, рыхлые кристаллы свинца; во второй пробирке – хлопья меди и в третьей – блестящее, серебряное покрытие. Написать соответствующие уравнения реакций, сделать выводы.
Техника безопасности: Вымыть тщательно руки при попадании растворов солей свинца, меди, серебра.
Утилизация. Отделить кусочки металлов от растворов солей, очистить от осажденных на них свинца, меди и серебра механически, металлы использовать вновь. Растворы солей использовать многократно, поместив их в соответствующие склянки с этикеткой: PbNO3 + ZnNO3; CuSO4 + FeSO4; AgNO3 + Cu (NO3)2.
Опыт № 4. Химическая коррозия
Вариант (а): Оборудование: Тигельные щипцы, спиртовка, спички, медная и железная пластинки, наждачная бумага.
Ход работы: С помощью наждачной бумаги хорошо очищают медную и железную пластинки. Каждую из них берут тигельными щипцами и нагревают в течение 2-3 мин. в пламени спиртовки. Медная пластинка покрывается темным налетом (CuO), а железная – окалиной (Fe 3O4). При повышенной температуре происходит взаимодействие металлов с кислородом воздуха – процесс химической коррозии.
Вариант (б): Оборудование: Тигельные щипцы, спиртовка, спички, медная пластинка, молоток.
Ход работы: Складывают вдвое тонкую медную пластину и сплющивают ее молотком (особенно тщательно по краям). Пластинку берут тигельными щипцами и нагревают в пламени спиртовки до образования темного налета оксида меди. Когда пластинка остынет, ее разворачивают и рассматривают. Внутри пластинки черного оксида меди нет, т.к. эта часть пластинки не соприкасалась с кислородом воздуха.
Опыт № 5. Электрохимическая коррозия
1. Оборудование и реактивы: Штатив с пробирками, раствор серой кислоты (1:5), цинк (гранулы), медная проволока, шпатель.
Ход работы: В пробирку на 1/3 объема наливают раствор серной кислоты и помещают одну гранулу цинка. Наблюдают выделение газа водорода. Далее дотрагиваются до цинка медной проволокой. Реакция идет более энергично, выделяются более крупные пузырьки газа. Написать соответствующие уравнения реакций, объяснить наблюдаемые явления.
Утилизация. Использовать раствор серной кислоты в следующем опыте.
2. Оборудование и реактивы: Штатив с пробирками, раствор серой кислоты (1:5), цинк (гранулы), раствор сульфата меди массовой долей 5 %.
Ход работы: В пробирку наливают раствор серной кислоты и помешают гранулу цинка. Наблюдают выделение газа водорода. Затем в эту пробирку приливают раствор сульфата меди. Идет бурное выделение пузырьков газа. Написать соответствующие уравнения реакций, объяснить наблюдаемые явления.
Утилизация: Оставить содержимое пробирки до полного обесцвечивания раствора: Zn + CuSO4®Cu + ZnSO4. Отделить фильтрованием кусочек цинка с осевшей на нем медью. Промыть, высушить медь и цинк. В фильтрат (H2SO4 и ZnSO4) добавить оксида, гидроксида или карбоната цинка до прекращения их растворения в кислоте. Избыток твердых веществ отделить от раствора сульфата цинка и использовать реактивы в лаборатории.
3. Оборудование и реактивы: Химический стакан на 200 мл, крышка со вставленными в нее электродами (медным и цинковым), гальванометр, раствор серной кислоты (1:5).
Рис. 29. Электрохимическая коррозия цинка в кислой среде.
Ход работы: В стакан наливают раствор серной кислоты и накрывают крышкой с электродами (медный и цинковый), соединяют электроды с гальванометром, стрелка гальванометра отклоняется. Описать все происходящие процессы, написать уравнения реакций.
Утилизация. Раствор серной кислоты использовать многократно.