 |
Техника безопасности при работе в химической лаборатории
|
|
|
|
Помещение химической лаборатории должно быть просторным и светлым. Лаборатория должна быть снабжена необходимыми приборами и оборудованием. В каждой лаборатории должна быть хорошая вентиляция, необходимо наличие вытяжного шкафа, в котором проводят работы с использованием дурно пахнущих или ядовитых соединений, а также обжиг различных веществ. В специальных вытяжных шкафах хранят легколетучие, вредные, дурно пахнущие и легковоспламеняющиеся вещества (кислоты и щелочи, органические жидкости и др.). В лаборатории также необходимы водопровод, канализация, проводка электрического тока. Лаборатория должна иметь установку для дистилляции воды, так как все опыты нужно проводить только с использованием дистиллированной воды. Кроме рабочих столов в лаборатории должны быть письменные столы, шкафы и тумбочки для хранения посуды и реактивов, приборные столы для установки различных приборов.
При работе в химической лаборатории необходимо соблюдать следующие правила:
Работа должна быть предварительно спланирована учащимся и одобрена преподавателем.
На лабораторном столе во время работы не должно быть посторонних предметов.
В лаборатории следует работать в хлопчатобумажном халате, волосы должны быть убраны.
Строго запрещается принимать в лаборатории пищу.
До и после выполнения работы необходимо вымыть руки.
Работать нужно аккуратно, результат опыта зависит от чистоты проведения эксперимента.
Все опыты с ядовитыми и пахучими веществами выполнять в вытяжном шкафу.
Химические реактивы брать только шпателем, пинцетом или ложечкой (не руками!).
Неизрасходованные реактивы не высыпать и не выливать обратно в те сосуды, откуда они были взяты.
|
|
|
Работу с твердыми щелочами проводить только в защитных очках и перчатках.
Жидкости переливать через химические воронки. Склянку, из которой переливают жидкость, необходимо держать этикеткой к руке во избежание её порчи.
При нагревании растворов и веществ в пробирке необходимо использовать держатель. Отверстие пробирки должно быть направлено в сторону от себя и других работающих.
Нельзя наклоняться над сосудом, в котором происходит нагревание или кипячение жидкости.
При необходимости определить запах выделяющихся при реакции газов нужно легким движением ладони направить струю газа от горла сосуда к себе и осторожно вдохнуть.
При разбавлении концентрированных кислот и щелочей небольшими порциями приливать кислоту (или концентрированный раствор щелочи) в воду, а не наоборот.
Опасные продукты реакции сливать только в соответствующие банки в вытяжном шкафу.
Со всеми возникающими вопросами сразу же обращаться к преподавателю.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
РЕАКЦИИ ОБМЕНА В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ.
Теоретическая часть
Между кислотами, основаниями и солями реакции обмена в водных растворах протекают, если одним из продуктов реакции является осадок, вода или газ.
Если к раствору хлорида кальция прилить раствор карбоната натрия, то выпадет осадок карбоната кальция. Это свидетельство протекания реакции обмена:
CaCl2 + Na2CO3 = 2NaCl + CaCO3↓
AgNO3 + NaCl = NaNO3 + AgCl↓
Вообще взаимодействие двух солей возможно, если обе соли, вступающие в реакцию, растворимы в воде, но из продуктов реакции хотя бы одна соль выпадает в осадок.
Однако если соли, вступающие в реакцию, и соли, являющиеся предполагаемыми продуктами реакции, хорошо растворимы в воде, то считается, что реакция обмена не протекает.
С другой стороны, если обе соли нерастворимы в воде, то они друг с другом не реагируют.
При взаимодействии карбоната натрия с соляной кислотой образуется угольная кислота и хлорид натрия. Угольная кислота легко распадается на углекислый газ и воду, поэтому реакция обмена происходит:
|
|
|
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑
Вообще реакции между солью и кислотой протекают, если образуются нерастворимые соли и кислоты или кислота разлагается с выделением газа (или сама является газом, например H2S).
К реакциям обмена относятся реакции нейтрализации, когда взаимодействуют щелочи и кислоты. В результате образуется соль и вода. При этом соль может быть как растворимой в воде, так и не растворимой (выпадать в осадок):
KOH + HNO3 = KNO3 + H2O
Ba(OH)2 + H2SO4 = BaSO4↓ + H2O
Реакции между солями и основаниями могут протекать лишь в случае, если основание — это щелочь:
CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH)2 + 2NaCl
Экспериментальная часть
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: экспериментально осуществить реакции ионного обмена в растворах электролитов, протекающие до конца.
ОБОРУДОВАНИЕ И РЕАКТИВЫ: штатив с пробирками, раствор хлорида меди (II), раствор гидроксида натрия, раствор хлорида железа (III), раствор хлорида бария, раствор сульфита натрия, раствор карбоната натрия, раствор соляной кислоты или серной кислоты, раствор нитрата натрия, фенолфталеин.
ОПЫТ 1. РЕАКЦИИ, ИДУЩИЕ С ОБРАЗОВАНИЕМ ОСАДКА.
В пробирку внесите 3 мл раствора хлорида меди (II) и добавьте немного раствора гидроксида натрия. Что наблюдаете? Объясните, почему образовался осадок. Составьте уравнение реакций в молекулярном и ионно-молекулярном видах.
ОПЫТ 2. РЕАКЦИИ, ИДУЩИЕ С ВЫДЕЛЕНИЕМ ГАЗОВ.
В одну пробирку налейте 3-4 мл сульфита натрия, во вторую – такой же объем раствора карбоната натрия. В каждую из них добавьте столько же соляной кислоты. Встряхните содержимое пробирок. Осторожно понюхайте. Составьте уравнение реакций в молекулярном и ионно-молекулярном видах.
ОПЫТ 3. РЕАКЦИИ, ИДУЩИЕ С ОБРАЗОВАНИЕМ МАЛОДИССОЦИИРУЮЩЕГО ВЕЩЕСТВА.
В пробирку налейте 3-4 мл раствора гидроксида натрия. Добавьте 2-3 капли фенолфталеина. Что наблюдаете? Добавьте несколько капель соляной или серной кислоты до обесцвечивания. Объясните, почему исчезает окраска раствора. Составьте уравнение реакций в молекулярном и ионно-молекулярном видах.
ОПЫТ 4. РЕАКЦИИ, НЕ ПРОТЕКАЮЩИЕ В РАСТВОРАХ.
|
|
|
В пробирку внесите 3-4 капли раствора хлорида железа (III) и добавьте столько же раствора нитрата натрия. Наблюдается ли реакция? Составьте уравнение реакций в молекулярном и полном ионном виде.
Задания.
1. Проделайте реакции, которые выражаются следующими ионными уравнениями:
а) Fe3+ + 3OH- =Fe(OH)3↓
б) Ва2+ + СО32- = ВаСО3↓
2. Какие реакции ионного обмена доходят до конца?
3. Укажите, какие из приведенных ниже пар могут вступать в реакцию в водной среде:
а) карбонат калия и гидроксид бария;
б) карбонат натрия и серная кислота;
в) нитрат калия и хлорид натрия;
г) сероводородная кислота и гидроксид калия.
Напишите уравнения протекающих реакций в молекулярном и ионно-молекулярном видах. Объясните, почему они протекают.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ
Теоретическая часть
Химическое взаимодействие ионов соли с ионами воды, приводящее к образованию слабого электролита и сопровождающееся изменением рН раствора, называется гидролизом солей.
Любую соль можно представить как продукт взаимодействия кислоты и основания. Тип гидролиза соли зависит от природы основания и кислоты, образующих соль. Возможны 3 типа гидролиза солей.
Гидролиз по аниону идет, если соль образована катионом сильного основания и анионом слабой кислоты.
Например, соль СН3СООNa образована сильным основанием NaOH и слабой одноосновной кислотой СН3СООН. Гидролизу подвергается ион слабого электролита СН3СОО–.
Ионно-молекулярное уравнение гидролиза соли:
СН3СОО– + НОН ⇄ СН3СООН + ОН–
Ионы Н+ воды связываются с анионами СН3СОО– в слабый электролит СН3СООН, ионы ОН– накапливаются в растворе, создавая щелочную среду (рН>7).
Молекулярное уравнение гидролиза соли:
CH3COONa + H2O ⇄ CH3COOH + NaOH
Гидролиз солей многоосновных кислот протекает по стадиям, образуя в Ачестве промежуточных продуктов кислые соли.
Например, соль K2S образована сильным основанием КОН и слабой двухосновной кислотой H2S. Гидролиз этой соли протекает в две стадии.
1 стадия: S2– + HOH ⇄ HS– + OH–
K2S + H2O ⇄ KHS + KOH
|
|
|
2 стадия: HS– + HOH ⇄ H2S + OH–
KHS + H2O ⇄ H2S + KOH
Реакция среды щелочная (pH>7), т.к. в растворе накапливаются ОН–-ионы. Гидролиз соли идет тем сильнее, чем меньше константа диссоциации образующейся при гидролизе слабой кислоты. Таким образом, водные растворы солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой, характеризуются щелочной реакцией среды.
Гидролиз по катиону идет, если соль образована катионом слабого основания и анионом сильной кислоты. Например, соль CuSO4 образована слабым двухкислотным основанием Cu(OH)2 и сильной кислотой H2SO4. Гидролиз идет по катиону Cu2+ и протекает в две стадии с образованием в качестве промежуточного продукта основной соли.
1 стадия: Cu2+ + HOH ⇄ CuOH+ + H+
2CuSO4 + 2H2O ⇄ (CuOH)2SO4 + H2SO4
2 стадия: CuOH+ + HOH ⇄ Cu(OH)2 + + H+
(CuOH)2SO4 + 2H2O ⇄ 2Cu(OH)2 + H2SO4
Ионы водорода Н+ накапливаются в растворе, создавая кислую среду (рН<7). Чем меньше константа диссоциации образующегося при гидролизе основания, тем сильнее идет гидролиз.
Таким образом, водные растворы солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой, характеризуются кислой реакцией среды.
Гидролиз по катиону и аниону идет, если соль образована катионом слабого основания и анионом слабой кислоты. Например, соль CH3COONH4 образована слабым основанием NH4OH и слабой кислотой СН3СООН. Гидролиз идет по катиону NH4+ и аниону СН3СОО–:
NH4+ + CH3COO– + HOH ⇄ NH4OH + CH3COOH
Водные растворы такого типа солей, в зависимости от степени диссоциации образующихся слабых электролитов имеют нейтральную, слабокислую или слабощелочную среду.
При смешивании растворов солей, например CrCl3 и Na2S каждая из солей гидролизуется необратимо до конца с образованием слабого основания и слабой кислоты.
Гидролиз соли CrCl3 идет по катиону:
Cr3+ + HOH ⇄ CrOH2+ + H+
Гидролиз соли Na2S идет по аниону:
S2– + HOH ⇄ HS– + OH–
При смешивании растворов солей CrCl3 и Na2S происходит взаимное усиление гидролиза каждой из солей, так как ионы Н+ и ОН– образуют слабый электролит Н2О и ионное равновесие каждой соли смещается в сторону образования конечных продуктов: гидроксида хрома Cr(OH)3 и сероводородной кислоты H2S.
Ионно-молекулярное уравнение совместного гидролиза солей:
2Cr3+ + 3S2– + 6H2O = 2Cr(OH)3 + 3H2S
Молекулярное уравнение:
2CrCl3 + 3Na2S + 6H2O = 2Cr(OH)3 + 3H2S + 6NaCl
Соли, образованные катионами сильных оснований и анионами сильных кислот, гидролизу не подвергаются, так как ни один из ионов соли не образует с ионами Н+ и ОН– воды слабых электролитов. Водные растворы таких солей имеют нейтральную среду.
Экспериментальная часть
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: исследовать реакцию среды растворов солей, научиться составлять молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза солей.
|
|
|
ОБОРУДОВАНИЕ И РЕАКТИВЫ: штатив с пробирками, универсальная индикаторная бумага, метиловый оранжевый, фенолфталеин, лакмус, раствор карбоната натрия, раствор хлорида железа (III), раствор сульфата натрия, раствор сульфида калия, раствор хлорида натрия, раствор хромата калия, раствор хлорида меди (II).
ОПЫТ 1. ИСПЫТАНИЕ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ ИНДИКАТОРАМИ.
К 6-7 каплям раствора карбоната натрия прилейте 2-3 капли индикатора метилового оранжевого. Как изменился цвет? Испытайте раствор карбоната натрия другими индикаторами. Проведите аналогичные опыты с растворами других солей. Заполните таблицу, которая предлагается ниже.
| Растворы солей | Цвет индикатора | |||
| метиловый оранжевый | фенолфталеин | лакмус | универсальная индикаторная бумага | |
Для растворов солей, имеющих кислую или щелочную реакцию, составьте ионные и молекулярные уравнения.
Задания.
1. Что называется гидролизом соли?
2. Какие типы гидролиза вы знаете?
3. Даны формулы солей: AlCl3, Cs2CO3, (NH4)2SO3, NH4F.
Укажите, какие из них подвергаются гидролизу:
а) только по катиону;
б) только по аниону;
в) по катиону и аниону.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза солей.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
|
|
|
