Правила Техники безопасности

Основные классы

Неорганических

Соединений

Лабораторный практикум

Министерство образования и науки Российской Федерации

Балтийский государственный технический университет «Военмех»

А.А. Барунин, В.Н. Лебедев,
А.А. Фатина

Основные классы

неорганических

соединений

Лабораторный практикум

Санкт-Петербург

УДК 546-3(076)

Б26

Барунин, А.А. Основные классы неорганических соединений: лабораторный практикум / А.А. Барунин, В.Н. Лебедев, А.А. Фатина; Балт. гос. техн. ун-т. – СПб., 2016. – 30 с. Практикум содержит теоретические сведения, цели и порядок выполнения лабораторной работы по курсу «Химия», правила техники безопасности. Дополнительно приведены шаблон отчета по работе и пример его заполнения. Предназначен для студентов 1-го курса технических специальностей.

К44

УДК 546-3(076)

Р е ц е н з е н т канд. техн. наук, проф. каф. «Двигатели и энергоустановки летательных аппаратов» БГТУ Л.П. Юнаков

Утверждено

редакционно-издательским

советом университета

ã БГТУ, 2016

ã Авторы, 2016

Правила Техники безопасности

К лабораторной работе допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности, что оформляется записью в специальном журнале и закрепляется подписями студентов и лиц, проводивших инструктаж.

Правила поведения в химической лаборатории

1. Не разрешается входить в химическую лабораторию в верхней одежде.

2. Запрещается в лаборатории принимать пищу, пить, жевать жевательную резинку, хранить продукты и напитки.

3. При выполнении работы необходимо соблюдать последовательность операций, перечисленных в ее описании, и указания преподавателя. Запрещается проводить в помещении лаборатории работы, не связанные непосредственно с выполнением учебного задания.

4. При работе следует соблюдать тишину, экономить реактивы, бережно относиться к оборудованию, мебели, посуде.

5. По окончании работы необходимо вымыть химическую посуду, привести рабочее место в порядок, перед уходом − вымыть руки.

Правила работы с реактивами

1. Все работы с концентрированными кислотами и щелочами проводить в вытяжном шкафу в присутствии и с разрешения преподавателя.

2. Концентрированные растворы (в первую очередь кислоты) при разбавлении водой всегда приливать к воде, а не наоборот.

3. При нагревании пробирок не направлять отверстие пробирки на себя или соседа.

4. Опасные продукты реакции сливать только в соответствующие банки в вытяжном шкафу.

5. Неизрасходованные реактивы не выливать обратно в склянки для хранения.

Действия при попадании реактивов на кожу или одежду

При попадании на кожу или одежду разбавленных растворов солей, кислот, щелочей, нужно смыть реактивы сильной струей холодной воды.

Концентрированные кислоты способны быстро разъедать органические вещества, ткань, бумагу, кожу. Щелочи тоже являются агрессивными веществами и вызывают химический ожог. При работе с ними необходимо соблюдать меры предосторожности.

1. При контакте с сильными кислотами и щелочами промыть место контакта сильной струей холодной воды, сообщить о произошедшем преподавателю, при необходимости обратиться к врачу.

2. При попадании на кожу концентрированной серной кислоты сначала удалить ее с кожи сухой хлопчатобумажной тканью и лишь затем промыть сильной струей воды.

3. При химических ожогах глаз многократно промыть их струей воды. В случае необходимости открыть глаза чистыми руками. Не применять никаких нейтрализующих жидкостей! При поражении глаз химическими веществами после тщательного промывания немедленно обратиться к врачу.

Краткие сведения из теории

Среди неорганических соединений можно выделить четыре основных класса: простые вещества, оксиды, гидроксиды и соли.

Простые вещества состоят из одного химического элемента. Примеры − АІ, І₂, О₂. Оксиды − это соединения элементов (металлов или неметаллов) с кислородом. Гидроксиды по составу отличаются от оксидов на одну или несколько молекул воды, а химически ведут себя так же, как оксиды. Соли образуются при взаимодействии некоторых оксидов (или гидроксидов) между собой и состоят из катиона металла и аниона в виде кислотного остатка.

В данной лабораторной работе мы будем исследовать кислотно-основные свойства гидроксидов.

Классификация гидроксидов

По кислотно-основным свойствам гидроксиды разделяют на основные (основания), амфотерные и кислотные (кислородсодержащие кислоты). К кислотам также относятся водные растворы HCl, HBr, HI, H₂S.

К основаниям относят гидроксиды, которые при электролитической диссоциации образуют гидроксо-ион ОН^–:

KOH ⇆ K⁺ + OH^–

Mg(ОН)₂⇆ Mg(ОН)⁺ + OH^– (первая ступень)

Mg(OH)⁺⇆ Mg²⁺+OH^– (вторая ступень)

Основные гидроксиды образуют металлы со степенью окисления +1, +2.

Кислоты при диссоциации отщепляют ион Н⁺:

H₂SO₄ ⇆ H⁺ + HSO^–₄ (первая ступень)

HSO⁻₄ ⇆ H⁺+ SO^2–₄ (вторая ступень)

Кислотные гидроксиды – это гидроксиды неметаллов и металлов с высокой степенью окисления +5, +6, +7.

Амфотерные гидроксиды в зависимости от условий могут проявлять свойства, присущие и кислотам, и основаниям, т.е. диссоциировать с образованием как гидрид-ионов, так и гидроксо-ионов:

2ОН^– + Zn²⁺ ⇆ Zn(ОН)₂ ⇆ ZnО₂^2– + 2Н⁺

К амфотерным относятся гидроксиды металлов в степени окисления +3, +4 и несколько металлов в степени окисления +2 (Zn, Be, Sn, Pb).

Кислотно-основные свойства гидроксидов проявляются при взаимодействии с другими гидроксидами.

Основные гидроксиды взаимодействуют с сильными кислотами. Продуктами реакции являются соль и вода:

Mg(OH)₂↓ + 2HCl = MgCl₂ + 2H₂O

Mg(OH)₂↓ + 2H⁺ = Mg²⁺ + 2H₂O

Кислотные гидроксиды вступают в реакцию с растворимыми основаниями (щелочами) с образованием соли и воды:

2KOH + H₂SiO₃ = K₂SiO₃ + 2H₂O

2OH⁻ + H₂SiO₃ = SiO₃²⁺ + 2H₂O

Амфотерные гидроксиды растворяются и в кислотах, и в щело-чах. Для составления реакции растворения амфотерного гидроксида удобно представить его формулу как формулу кислоты (табл. 1).

Т а б л и ц а 1

Примеры амфотерных гидроксидов
и продукты их взаимодействия со щелочами

Степень окисления металла	Формула	Кислотный остаток	Пример соли	Гидроксокомплексная соль
Основание	Кислота
+2	Zn(OH)₂	H₂ZnO₂	ZnO₂²^–	K₂ZnO₂	K₂[Zn(ОН)₄]
+3	Cr(OH)₃	HCrO₂	CrO₂^–	KCrO₂	K[Cr(ОН)₄], K₃[Cr(ОН)₆]
+4	Sn(OH)₄	H₂SnO₃	SnO₃²^–	K₂SnO₃	K₂[Sn(ОН)₆]

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Порядок выполнения работы

Вариант 1

Опыт III. Титрование

В основе опыта III лежит реакция нейтрализации NaOH + HCl = = NaCl + H₂O.

Для проведения опыта при помощи бюретки отобрать 8 мл раствора NaOH (V_щ = 8 мл), поместить его в коническую колбу, добавить 2−3 капли раствора индикатора (метилоранж) и титровать раствором HCl (C_к = 0,1 моль/л) до изменения цвета индикатора с желтого на розовый при добавлении последней капли кислоты. Записать в таблицу объем раствора кислоты (V_к_i) израсходованный на реакцию нейтрализации. Опыт повторить три раза. Результаты измерений и расчетов также занести в таблицу.

Вариант 2

Опыт III. Титрование

В основе опыта III лежит реакция нейтрализации:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O.

Для проведения опыта при помощи бюретки отобрать 7 мл раствора NaOH (V_щ = 7 мл), поместить его в коническую колбу, добавить 2−3 капли раствора индикатора(метилоранж) и титровать раствором HCl (C_к = 0,1 моль/л) до изменения цвета индикатора с желтого на розовый при добавлении последней капли кислоты. Записать в таблицу объем раствора кислоты (V_к_i) израсходованный на реакцию нейтрализации. Опыт повторить три раза. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу.

Вариант 3.

Опыт III. Титрование

В основе опыта III лежит реакция нейтрализации:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

Для проведения опыта при помощи бюретки отобрать 6 мл раствора NaOH (V_щ = 6 мл), поместить его в коническую колбу, добавляют 2−3 капли раствора индикатора (метилоранж) титровать раствором HCl (C_к = 0,1 моль/л) до изменения цвета индикатора с желтого на розовый при добавлении последней капли кислоты. Записывать в таблицу объем раствора кислоты (V_к_i) израсходованный на реакцию нейтрализации. Опыт повторить три раза. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу.

Вариант 4

Опыт III. Титрование

В основе опыта III лежит реакция нейтрализации:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

Для проведения опыта при помощи бюретки отобрать 5 мл раствора NaOH (V_щ = 5 мл), поместить его в коническую колбу, добавить 2−3 капли раствора индикатора (метилоранж) и титровать раствором HCl (C_к = 0,1 моль/л) до изменения цвета индикатора с желтого на красный при добавлении последней капли кислоты. Записать в таблицу объем раствора кислоты (V_к_i) израсходованный на реакцию нейтрализации. Опыт повторить три раза. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу.

П Р И Л О Ж Е Н И Е 1

Опыт III. Титрование

Определение концентрации гидроксида натрия методом титрования соляной кислотой.

Уравнение реакции:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

Индикатор: метиловый оранжевый

Переход окраски: в щелочной среде – желтый, в кислой среде – красный

Проводим процесс титрования 3 раза, результат записываем в таблицу.

Студент(ка)___________________

Группа_________Дата__________

Таблица. Результаты измерений и расчетов опыта III