Получение коллоидных растворов (стр. 2 из 2)
Опыт № 6. Эндотермические реакции
Оборудование и реактивы: Прибор для электролиза, две пробирки, два кристаллизатора, раствор NaOH (массовой долей 5-8 %), изогнутые газоотводные трубки, железные электроды.
Ход работы: Примером эндотермической реакции может стать разложение воды электрическим током. Собирают установку согласно рис. 5. U-образную трубку заполнить на 2/3 объема раствором NaOH, закрыть отверстия трубки пробками с железными электродами.
Рис. 5. Демонстрация эндотермической реакции разложения воды.
Две пробирки наполняют дистиллированной водой и опрокидывают вверх дном в кристаллизаторы с водой. В пробирки подводят изогнутые газоотводные трубки от электролизера. Прибор подключают к источнику тока. Наблюдают образование и накопление газов в пробирках (следует обратить внимание на соотношение их объемов). Отключить внешний источник энергии, реакция разложения заканчивается без подвода внешней энергии. Написать уравнение электролиза раствора NaOH.
Утилизация. Раствор щелочи в U-образной трубке использовать повторно, добавив более концентрированный раствор NaOH (контроль по показаниям ареометра).
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Опыт № 1. Получение комплексных соединений
Оборудование и реактивы: Пробирки, разбавленные растворы: AlCl3, NaOH, AgNO3, NH4OH, NaCl, CuSO4, раствор NaCl насыщенный, NH4OH (конц.).
Ход работы: Провести химические процессы согласно уравнениям реакций:
1). AlCl3 + 3NaOH®Al(OH)3↓ + 3NaCl--- добавляют раствор щелочи в недостатке.
Al(OH)3↓ + NaOH®Na[Al(OH)4] --- добавляют раствор щелочи в небольшом избытке.
2). AgNO3 + NH4OH®NH4NO3 + AgOH↓ --- добавляют в недостатке разбавленный раствор гидроксида аммония.
2AgOH↓®Ag2O + H2O --- наблюдают частичное самопроизвольное разложение AgOH, смесь темнеет.
Ag2O + 4NH4OH®2[Ag(NH3)2]OH + 3H2O -- добавляют избыток концентрированного раствора гидроксида аммония. Получили «аммиачный раствор оксида серебра».
3). AgNO3 + NaCI®AgCl↓ + NaNO3 -- используют предельно разбавленные растворы исходных веществ. Хлорид серебра должен получиться в виде суспензии, а не творожистого осадка. К небольшой части этой суспензии (0,5–1 мл) добавить избыток насыщенного раствора хлорида натрия. Наблюдают растворение осадка:
AgCl↓ + NaCl®Na[AgCl2 ]
Последняя реакция может проводиться на кафельной пластине.
4). CuSO4 + 2NH4OH®Cu(OH)2↓+ (NH4)2SO4 --- добавляют недостаток разбавленного раствора гидроксида аммония.
Cu(OH)2↓+ 4NH3 ® [Cu(NH3)4](OH)2 – гидроксид тетраамминмеди (II); (добавляют избыток концентрированного раствора аммиака).
Или: CuSO4 + 4NH3 ® [Cu(NH3)4]SO4 --- сульфат тетраамминмеди (II) синего цвета.
Утилизация. Полученный аммиакат меди оставить для демонстрации опыта “Разложение перекиси водорода” в качестве катализатора. Избыток аммиаката меди, накопленный в лаборатории, слить в стакан, добавить малыми порциями раствор серной кислоты массовой долей 5-10% (Осторожно! Сильное разогревание!). Происходит разрушение аммиаката, раствор приобретает голубую окраску сульфата меди. Полученную смесь сульфата меди и сульфата аммония можно использовать вновь для демонстрации получения аммиаката меди. Для этого следует добавить в емкость раствор щелочи. После нейтрализации раствора кислоты, система приобретает вновь синее окрашивание.
В пробирку с тетрагидроксоалюминатом натрия пропустить углекислый газ, выпадает осадок Al(OH)3: Na[Al(OH)4] + CO2 = Al(OH)3↓+ NaHCO3.
Осадок промыть и высушить. Аналогично утилизируют раствор Na2[Zn(OH)4] при получении комплексного соединения из гидроксида цинка: Na2[Zn(OH)4]+ 2CO2 = Zn(OH)2↓ + 2NaHCO3.
Комплексное соединение серебра – аммиачный раствор оксида серебра в дальнейшем использовать в качестве реактива для обнаружения альдегидов. Дихлороаргентат натрия поместить в склянку для сбора серебросодержащих остатков.
Опыт № 2. Каталитическое разложение пероксида водорода в присутствии ионов меди, аммиаката меди и каталазы
Оборудование и реактивы: Пробирки, раствор перекиси водорода (10%), раствор сульфата меди (5%), раствор аммиаката меди, раствор каталазы (мясная или картофельная вытяжка).
Ход работы: Для проведения опыта необходимо приготовить растворы каталазы и аммиаката меди. Для приготовления каталазы необходимо свежий мясной фарш залить водой, тщательно перемешать и отжать. Отжатую жидкость профильтровать, фильтрат использовать для опыта. Для приготовления аммиаката меди нужно к раствору сульфата меди (II) прилить избыток концентрированного раствора аммиака:
CuSO4 + 4NH3 ® [Cu(NH3)4]SO4 --- сульфат тетраамминмеди (II).
В три пробирки с раствором перекиси водорода (по 1 мл) добавляют: в первую – 0,2 мл раствора CuSO4, во вторую – несколько капель раствора [Cu(NH3)4]SO4, в третью – 0,2 мл «раствора» каталазы. Наблюдают разную каталитическую активность веществ, используемых в качестве катализаторов.
Рис. 6. Каталитическое разложение H2O2.
Техника безопасности. Не допускать попадания раствора перекиси водорода на кожу и одежду. Осторожно добавлять аммиакат меди к перекиси водорода. Реакция идет бурно.
Утилизация. Все растворы в пробирках перенести в емкость–нейтрализатор.
Опыт № 3. Экзотермические реакции
Оборудование и реактивы: Пробирка или железная банка, сульфат меди (кристал.), железный порошок, вода, стеклянная палочка.
Ход работы: В пробирку или железную банку внести хорошо перемешенные сульфат меди и железный порошок в соотношении количества вещества 1:1. Смесь смочить водой до кашицеобразного состояния и перемешать стеклянной палочкой. Пробирка сильно нагревается за счет тепла экзотермической реакции: CuSO4 + Fe®FeSO4 + Cu.
Утилизация. Растворить смесь в воде. Отфильтровать. Осадок металлического железа с медью высушить, поместить в сухую склянку и герметично закрыть пробкой. Смесью металлов можно воспользоваться для демонстрации коррозии контакта Fe–Cuв нейтральной или слабокислой среде.
Для этого: а) Немного смеси внести в пробирку с водой на 1 – 2 суток. Появляются бурые продукты коррозии:
А-ôFe0 – 2 ē®Fe2+;
К+ôСuô 2H2O + 4ē + O2® 4 OH-
Далее: Fe2+ + 2OH- ®Fe(OH)↓2; 4 Fe(OH)2↓ + O2 + 2H2O® 4Fe(OH)↓3.
б) Немного смеси внести в очень слабый раствор соляной кислоты. Через некоторое время также образуется бурый осадок:
А-ôFe0 – 2 ē®Fe2+; К+ôCuô 2H+ + 2ē ®H2;
Далее: Fe2+ + 2Cl-®FeCl2; 4FeCl2 + O2 + 2H2O® 4FeOHCl2;
FeOHCl2 + 2H2O ® Fe(OH)3↓ + 2HCl.
После демонстрации опытов по коррозии слить все в раковину. В фильтрат, содержащий растворы CuSO4 и FeSO4, (см. выше) внести железный предмет, например, хорошо очищенный гвоздь. Далее утилизацию проводят по схеме, описанной в работе № 2, опыт № 5, VIII класс.
Опыт № 4. Смещение химического равновесия гидролиза NaHCO3
Оборудование и реактивы: Гидрокарбонат натрия, химический стакан, вода, электрическая плитка, ложечка для сжигания.
Ход работы: В кипящую воду в химическом стакане прибавляют ложечку кристаллического гидрокарбоната натрия. Происходят следующие процессы:
NaHCO3 ®Na+ + HCO-3 – диссоциация
HCO-3 + HOH®H2CO3 + OH- - гидролиз аниона HCO-3
NaHCO3 + HOH ® NaOH + CO2 + H2O.
Повышение температуры оказывает влияние на смещение химического равновесия гидролиза в сторону образования продуктов реакции CO2 и H2O. Бурное выделение газа свидетельствует о полном смещении химического равновесия гидролиза NaHCO3. Объясните, почему повышение температуры смещает равновесие гидролиза вправо?
Утилизация. Содержимое стакана со щелочным раствором перенести в емкость–нейтрализатор.