Опыт 1.Получение аммиака и растворение его в воде

Соберите прибор, изображенный на рис. 4. На бумажном листе или в чашке Петри стеклянной палочкой смешайте гранулированную натронную известь и сухой хлорид аммония, взятые примерно в равных количествах. Гранулы натронной извести растирать и дробить не следует, так как это помешает прохождению газа.

Поместите полученную смесь (примерно 1/3 пробирки) в совершенно сухую, как и другие детали прибора, пробирку, закрепленную в штативе и, закрыв пробирку пробкой с газоотводной трубкой, нагревайте ее при помощи горелки. Образующийся газ соберите в пробирку-сборник, опрокинутую вверх дном. Собранный аммиак легко узнать по специфическому интенсивному запаху у отверстия пробирки-сборника.

Рисунок 4. Прибор для получения аммиака

Пробирку с собранным аммиаком осторожно снимите с трубки, опустите отверстием вниз в чашку с водой. Обратите внимание, как вода будет быстро подниматься вверх по пробирке. Закрыв пробирку под водой пальцем, выньте ее из чашки вместе с вошедшей в нее водой и возьмите пробу на фенолфталеин.

Почему при проведении опыта все детали прибора должны быть сухими? Почему пробирку-сборник следует держать опрокинутой вверх дном? Приведите пример газа, который можно было бы собирать, как аммиак, в сосуд, опрокинутый вверх дном, и газа, который обладал бы такой же высокой растворимостью, как и аммиак. Почему пробирку с реакционной смесью необходимо обязательно закреплять, слегка наклонив ее отверстием вниз? Напишите уравнение реакции получения аммиака. Какую окраску приобрел фенолфталеин? Почему? Почему уровень воды поднялся вверх по пробирке?

Опыт 2. Свойства аммиака

а) Нейтрализация аммиака

Налейте в одну пробирку 5 капель концентрированной соляной кислоты, в другую - концентрированного раствора аммиака. Затем одну стеклянную палочку окуните в раствор соляной кислоты, другую - в раствор аммиака. Вынув их из растворов, приблизьте палочки друг к другу так, чтобы они не соприкасались. Что происходит при сближении палочек? Каков состав образовавшегося продукта? Составьте уравнение реакции.

В пробирку с несколькими каплями разбавленного раствора аммиака внесите каплю метилового оранжевого и из пипетки аккуратно по каплям начинайте добавлять азотную кислоту. Добейтесь изменения окраски метилового оранжевого. Как и почему меняется окраска метилового оранжевого?

Поместите каплю раствора аммиака на предметное стекло и добавьте каплю раствора разбавленной серной кислоты. Выпарьте смесь, держа ее высоко над пламенем горелки. Убедитесь в том, что получилась сухая соль. Объясните, почему раствор аммиака реагирует с кислотами? Какая группа атомов играет роль катиона в солях? В чем сходство и в чем различие гидрата аммиака и других щелочей?

Опыт 3. Свойства солей аммония

а) Возгонка хлорида аммония

В пробирку внесите микрошпатель сухого хлорида аммония. На край пробирки поместите влажную фенолфталеиновую бумажку. Энергично нагрейте хлорид аммония. Обратите внимание на появление окраски фенолфталеина, а затем на ее исчезновение. Рассмотрите появившийся белый налет на стенках пробирки, а также посмотрите, осталась ли на дне пробирки помещенная туда соль.

Прекратите нагревание и дайте ответ на следующие вопросы. Почему окраска фенолфталеина сначала появилась, а потом исчезла? Каков состав белого налета на стенках пробирки? Почему исчезает соль, находившаяся на дне пробирки? Происходит ли в пробирке химический процесс? Если да, то напишите его уравнение. В чем сходство и различие между возгонкой хлорида аммония и йода? Сформулируйте определение – что такое возгонка хлорида аммония.

б) Термическое разложение карбоната аммония

В пробирку поместите микрошпатель сухого карбоната аммония и нагревайте в пламени горелки в течение 2-3 минут, добиваясь полного исчезновения соли из пробирки. Почему исчезла соль? Каковы продукты происшедшей реакции?

в) Качественная реакция на ион аммония

В пробирку поместите 5-7 капель раствора сульфата аммония, добавьте 1 - 2 капли концентрированного раствора щелочи и приготовьте влажную лакмусовую или фенолфталеиновую бумажку. Начинайте нагревать содержимое пробирки, держа у отверстия влажную фенолфталеиновую бумажку, не касаясь ею краев пробирки.

Изменила ли окраску фенолфталеиновая бумажка? Почему? Сделайте вывод о том, какая реакция является качественной на ион аммония, а также об относительной химической устойчивости солей аммония по сравнению с другими солями.

Опыт 4. Получение оксида азота (II)

В пробирку положите несколько кусочков мелкой медной стружки и прилейте 2 мл азотной кислоты (разб. 1:1). Вставьте пробку с газоотводной трубкой для собирания газа над водой, укрепите прибор в штативе, слегка опустив дно пробирки. Опустите конец газоотводной трубки в кристаллизатор с водой. Опрокиньте в кристаллизатор 2-3 заполненные водой пробирки для собирания газа над водой. Начинайте нагревать прибор. После начала нагревания, когда смесь закипит, можно собирать газ в пробирке-сборнике. Соберите 1-2 пробирки газа. Выньте конец газоотводной трубки из воды и прекратите нагревание прибора.

Изучите свойства собранного оксида азота (II). Для этого, закрыв под водой пальцем одну из пробирок с газом, выньте ее из кристаллизатора, поместите позади нее белый лист бумаги и откройте пробирку на воздухе. Внимательно следите за изменением окраски газа. Какого он стал цвета? Почему? Рассмотрите раствор в приборе. Изменилась ли его окраска? Почему? Напишите уравнение реакции получения оксида азота (II), составьте электронный баланс и расставьте коэффициенты. Укажите окислитель и восстановитель. Можно ли собрать оксид азота (II) не над водой, а вытеснением воздуха? Вычислите эквивалентную массу азотной кислоты в данной реакции.

Опыт 5. Получение оксида азота (IV)

Соберите прибор, изображенный на рисунке 2. Детали прибора должны быть сухими. О каком свойстве оксида азота (IV) говорит это предупреждение? Какой способ собирания оксида азота (IV) следует использовать в опыте: вытеснение воздуха или воды? Почему? Легче или тяжелее воздуха оксид азота (IV)?

В прибор поместите несколько крупинок медной стружки и добавьте 0,5 мл концентрированной азотной кислоты. Нагревать прибор не надо. Вставьте пробку с газоотводной трубкой нужной формы. Конец трубки опустите в сухую пробирку, установленную вертикально отверстием вверх. Внимательно следите за образованием бурого газа - оксида азота (IV), выделение которого постепенно ускоряется, так как продукты реакции оказывают на нее каталитическое действие. Такие процессы называют автокаталитическими.

После того как пробирка заполнится оксидом азота (IV), аккуратно выньте конец газоотводной трубки из пробирки и опрокиньте пробирку в кристаллизатор с водой. Наблюдайте 2-3 минуты за повышением уровня воды в пробирке, а также обратите внимание на окраску раствора в приборе. Если газ выделяется слишком бурно, оберните конец газоотводной трубки влажным кусочком ваты. Почему вода поднимается вверх по пробирке и на каком свойстве оксида азота (IV) основана предложенная мера предосторожности? Почему в опрокинутой в воду пробирке бледнеет, а затем исчезает окраска газа?

Выньте из ванны пробирку вместе с вошедшей водой, закрыв под водой отверстие пробирки пальцем. Испытайте пробу полученного раствора метиловым оранжевым. Какую окраску приобретает индикатор? Происходит ли при растворении оксида азота (IV) химическая реакция? Если да, то напишите ее уравнение. Является ли реакция оксида азота (IV) с водой окислительно-восстановительной? Если да, то найдите окислитель и восстановитель. Напишите схему окислительно-восстановительной реакции получения оксида азота (IV). Составьте электронный баланс и расставьте коэффициенты. Рассчитайте эквивалентную массу азотной кислоты в реакции получения оксида азота (IV).