Опыт 2. Взаимодействие щелочных металлов с водой
(Опыт проводить в защитных очках под тягой)
Кусочек натрия из опыта 1 поместите в кристаллизатор, наполненный дистиллированной водой с 3-4 каплями фенолфталеина. Почему при растворении натрия кусочек его превратился в шарик и при этом вспыхивает? Запишите наблюдения и уравнения реакций.
2Na + 2H2O ® 2NaOH + H2
2H2 + O2 ® 2H2O
NaOH ® Na+ + OH-
Опыт 3. Окрашивание пламени газовой горелки летучими солями щелочных и щелочноземельных металлов
Перед началом работы очистите нихромовую проволоку. Для этого опустите конец проволоки в колбу с концентрированной соляной кислотой, которая специально приготовлена для этой цели и находится в вытяжном шкафу, затем прокалите проволоку на газовой горелке до исчезновения окрашивания пламени. Если пламя продолжает окрашиваться, смочите проволоку в соляной кислоте еще раз и опять прокалите ее.
Конец очищенной проволоки смочите дистиллированной водой и опустите в сухую соль. При этом часть кристаллов соли останется на конце проволоки. Внесите ее в пламя газовой горелки. Проведите опыт с солями лития, натрия, калия, кальция, стронция, бария. Запишите в рабочую тетрадь, в какой цвет окрашивается пламя горелки.
Опыт 4. Взаимодействие кальция и магния с водой
а) Проведите реакцию кальция с водой, в которую добавлено несколько капель фенолфталеина. Запишите уравнение реакции и сравните химическую активность кальция и натрия. Почему фенолфталеин стал малиновым?
Ca + 2H2O ® Ca(OH)2 + H2
б) Опустите кусочек магния в пробирку с дистиллированной водой. Добавьте 3-4 капли фенолфталеина. Взаимодействует ли магний с холодной водой? Нагрейте пробирку до кипения. Запишите наблюдения и уравнения реакций.
Mg + 2H2O ® Mg(OH)2 + H2
Опыт 5. Определение рН раствора тетрабората натрия
С помощью универсального индикатора определите рН раствора тетрабората натрия. Напишите уравнение реакции гидролиза соли.
Na2B4O7 + H2O D NaHB4O7 + NaOH
Опыт 6. Получение борно-этилового эфира
(опыт проводится в вытяжном шкафу)
В фарфоровую чашку поместите немного кристаллов тетрабората натрия, прилейте 1-2 мл этанола С2Н5ОН и несколько капель концентрированной H2SO4. Выделяющийся в результате реакции борно-этиловый эфир подожгите. Обратите внимание на цвет пламени. Запишите наблюдения и уравнения реакций получения борно-этилового эфира.
H3BO3 + 3C2H5OH ® B(OC2H5)3 + 3H2O
Опыт 7. Свойства алюминия
а) В две пробирки поместите по кусочку алюминия. Налейте в первую пробирку раствор HCl (2н), во вторую - раствор H2SO4 (2н). Если реакция не начинается, нагрейте пробирки. Запишите наблюдения и уравнения реакций. Как алюминий реагирует с кислотами?
2Al + 6HCl ® 2AlCl3 + 3H2
2Al + 3H2SO4 ® Al2(SO4)3 + 3H2
б) В пробирку положите несколько алюминиевых стружек и прилейте раствор гидроксида натрия (20%). Во вторую пробирку с алюминием прилейте раствор гидрата аммиака (25%). Запишите наблюдения и уравнения реакций.
2Al + 2NaOH + 6H2O ® 2NaAl(OH)4 + 3H2
Опыт 8. Амфотерные свойства гидроксида алюминия
К раствору соли алюминия прилейте по каплям раствор гидроксида натрия (2н) до образования осадка. Полученный осадок разделите на три части. Одну часть обработайте разбавленной HCl (2н), другую - избытком NaOH (2н), третью - раствором аммиака (25%). Запишите наблюдения и уравнения реакций.
AlCl3 + 3NaOH ® Al(OH)3¯ + 3NaCl
Al(OH)3¯ + 3HCl ® AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3¯ + NaOH ® Na[Al(OH)4]
Al(OH)3¯ + NH3´H2O ¹
Задачи и упражнения
1. Напишите уравнения реакций получения и химических свойств следующих гидроксидов: а) NaOH; б) Ca(OH)2; в) Al(OH)3; г) KOH; д) Mg(OH)2; е) Be(OH)2.
2. Закончить уравнения реакций:
| Na + H2O ® | NaOH + Cl2O7 ® |
| NaH + HCl ® | Na3PO4 + H2O D |
| Na2O + H2SO4 ® | NaOH + Al2O3  |
| NaOH + Zn(OH)2 | NaOH + Si + H2O® |
| NaOH + Zn + H2O ® | NaH + H2O ® |
3. Закончить уравнения реакций:
| Ca + H2O ® | Ca(OH)2 + CO2 ® |
| CaCO3 + CO2 + H2O ® | Ca(OH)2 + Cl2 ® |
| Ca(HCO3)2 | CaO + C |
| Ba(OH)2 + N2O3 ® | CaH2 + HCl ® |
| CaCl2 + Na2CO3 ® | Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ® |
4. Закончить уравнения реакций:
| Al + Fe3O4 | Al2O3 + NaOH |
| Al(OH)3 + NaOH ® | Al2S3 + H2O ® |
| AlCl3 + NaOH(избыток) ® | Na3[Al(OH)6] + HCl(избыток) ® |
| Al + NaOH ® | Al + HNO3(конц.) ® |
| H3BO3 + NaOH ® | Na2B4O7 + H2SO4 ® |
| B + HNO3(конц.) ® | H3BO3 + C2H5OH + H2SO4(конц) ® |
5. Напишите уравнения реакций следующих превращений:
a) Na ® NaOH ® Na2CO3 ® Na2SO4 ® NaCl ® NaNO3 ® NaNO2
б) Ca ® Ca(OH)2 ® CaCO3 ® Ca(HCO3)2 ® CaCO3 ® CaO ® Ca(OH)2 ® CaCl2
в) Al ® AlCl3 ® Al(OH)3 ® Al2O3 ® Al ® Na3[Al(OH)6] ® Al2(SO4)3
6. При обработке смеси гидроксида калия и гидрокарбоната калия избытком раствора соляной кислоты образовалось 59,6 г хлорида калия и выделилось 4,48 л газа (н.у.). Определите массовую долю гидрокарбоната калия в исходной смеси.
7. При взаимодействии 3,42 г щелочного металла с водой образовалось 448 см3 водорода (н.у.). Какой металл вступил в реакцию?
8. После электролиза раствора хлорида натрия получили раствор, содержащий 20 г гидроксида натрия. Газ, выделившийся на аноде, пропустили через 664 мл раствора иодида калия с массовой долей 0,10 и плотностью 1,10 г/мл. Определите массу образовавшегося осадка.
9. Определите минимальную массу раствора гидроксида натрия с массовой долей 0,20, необходимого для извлечения алюминия из 1 кг его смеси с медью, если известно, что при действии соляной кислоты на 10,0 г этой смеси выделяется 6,72 л газа (н.у.).
10. При электролизе водного раствора хлорида алюминия масса вещества, полученного на катоде, составила 8,93 г. Сколько литров (н.у.) газа выделилось на аноде?
11. Через электролизер, содержащий 300 мл 22,4% раствора гидроксида калия с плотностью 1,2 г/мл, пропустили электрический ток. Определите массовую долю раствора гидроксида калия после отключения тока, если известно, что на катоде выделилось (н.у.) 89,6 л газа.
12. В каком объеме воды с плотностью, равной 1 г/мл, надо растворить кристаллогидрат Na2SO4×10H2O, чтобы приготовить 2 л 15% раствора сульфата натрия с плотностью r = 1,14 г/мл?
13. После прокаливания 50 г смеси сульфата натрия, карбоната аммония и хлорида калия ее масса уменьшилась на 9,8 г. Полученный остаток растворили в воде и добавили избыток раствора хлорида бария. Масса выпавшего осадка составила 46,6 г. Определите массовую долю хлорида калия в исходной смеси.
14. При полном гидролизе смеси карбидов кальция и алюминия образуется смесь газов, которая в 1,6 раз легче кислорода. Определите массовую долю карбида кальция в исходной смеси.
15. Соль А окрашивает пламя горелки в фиолетовый цвет, а соль Б - в желтый цвет. Раствор соли В дает белый осадок с раствором соли А, желтый осадок с раствором соли Б и белый творожистый осадок с раствором нитрата серебра. Назовите соли А - В, напишите уравнения реакций. Определите массу взятого для перекристаллизации раствора соли А, если при охлаждении насыщенного при 60оС раствора соли А до 0оС выкристаллизовалось 65,1 г соли А. При этом растворимость соль при 60оС равна 18,2 г, а при 0оС равна 7,35 г.
Лабораторная работа 10
ЭЛЕМЕНТЫ IVA и VA ГРУПП
Теоретические вопросы
1. Электронное строение атомов элементов IVA и VA групп. Характерные степени окисления, примеры соединений в данных степенях окисления.
2. Изменение неметаллических свойств в группах и периодах на примере соединений IVA и VA групп.
3. Углерод. Оксиды углерода. Угольная кислота. Карбонаты и гидрокарбонаты.
4. Кремний. Оксид кремния. Кремниевая кислота. Силикаты. Стекло.
5. Азот. Аммиак. Оксиды азота. Азотистая и азотная кислоты. Нитриты и нитраты.
6. Фосфор. Фосфиды. Фосфин. Оксиды фосфора. Фосфористая и фосфорная кислоты. Фосфиты и фосфаты.
7. Минеральные удобрения. Микроудобрения.
Экспериментальная часть