Раздел ΙΙ. Лабораторный практикум

Матеріали до самостійної підготовки

Раздел ΙΙ. Лабораторный практикум

2.1. Приёмы работы в школьном химическом кабинете.

Для успешного выполнения химического эксперимента и реализации его функций будущий учитель химии должен уметь работать со стеклом, обрабатывать пробки, проводить монтаж приборов и проверять их готовность к работе. Такую подготовительную работу к эксперименту необходимо довести до уровня навыков, тщательно отрабатывая каждую операцию. Для этого студентам рекомендуется выполнить следующие задания.

Задание 1. Пользуясь учебниками [1, 3, 4], изучить приемы работы со стеклом и выполнить работу, которая включает отработку таких навыков: резание стеклянных трубок, оплавление концов трубок, сгибание трубок под разными углами, оттягивание трубок, проплавление отверстий в стеклянном сосуде.

Задание 2. Пользуясь указанными выше учебниками, изучить приемы обработки пробок и выполнить работу, которая предполагает отработку следующих навыков: подбор пробок к стеклянным приборам, обжимание пробок, сверление отверстий в пробках для газоотводных трубок разного диаметра.

Задание 3. Подготовить схемы указанных ниже приборов, провести их монтаж и проверить готовность к работе: прибора для получения и сбора газов, прибора для разделения смеси веществ, прибора для демонстрации разреженного воздуха в колбе, прибора для демонстрации электропроводности растворов электролитов, прибора для изучения процессов электролиза, а также процессов движения ионов в электрическом поле.

2.2. Химический эксперимент по неорганической химии.

Задание 1. Отработать технику и методику демонстрационных опытов

по получению, сбору газов и изучению их свойств.

Опыт 1. Получение кислорода разложением калий перманганата. Горение

углерода в кислороде.

Оборудование: лабораторный штатив, пробирки, пробка с газоотводной трубкой, кристаллизатор с водой, вата, стеклянная пластинка.

Реактивы: кристаллический калий перманганат, древесный уголь.

Ход эксперимента.

Получение кислорода нагреванием калий перманганата.

Сбор прибора. Прибор для получения газа состоит из пробирки и газоотводной трубки. Соберите прибор. Для этого плотно закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой, как бы вкручивая ее.

Проверьте прибор на герметичность. В невысокую посуду налейте воды на половину ее объема. Конец газоотводной трубки опустите в воду и согрейте пробирку рукой. Если соединение пробирки, пробки и газоотводной трубки герметично, то за несколько секунд из трубки появятся пузырьки воздуха.

Насыпьте в пробирку кристаллический порошок калий перманганата слоем в 1,5-2 см.. Положите в верхнюю часть пробирки рыхлый комочек ваты для того, чтобы твердое вещества во время опыта, распыляясь, не летело вместе с кислородом. Вата не должна соприкасаться со всей массой калий перманганата, иначе при нагревании она вспыхнет. Закройте пробирку пробкой с согнутой на конце газоотводной трубкой и закрепите ее в штативе с помощью лапки. В кристаллизатор, наполовину заполненный водой, переверните пробирку с водой накрытую стеклянной пластинкой, согнутый конец газоотводной трубки подведите под пробирку и нагрейте пробирку с калий перманганатом. Когда пробирка заполнится кислородом, закройте ее и достаньте с воды. Конец газоотводной трубки вынимайте с воды, не прекращая нагревание.

2КМnO₄→K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Горение углерода в кислороде.

Возьмите пинцетом кусочек древесного угля и раскалите его в пламени. Потом быстро внесите уголек в стакан с кислородом.

С+ О₂→СО₂

Наблюдайте горение уголька ярким пламенем.

Опыт 2. Состав воздуха

Оборудование:стеклянный колокол, кристаллизатор, крышка от тигля или фарфоровая чашка, пробка, пробка со стеклянной трубкой, химический стакан, лучинка, стеклянная палочка, газоотводная трубка.

Реактивы: в ода, фосфор, известковая вода.

Ход эксперимента:

Стеклянный колокол размечают на шесть равных по объему частей. Делают это следующим образом: колокол закрывают резиновой пробкой и наполняют водой, объем которой измеряют переливанием ее в мерный цилиндр. Далее рассчитывают число миллилитров, равное 1/6 объема колокола. Например, объем колокола равен 2,4 л, значит, 1/6 его объема равна: 2,4л:6 = 0,4 л. Теперь в колокол наливают найденное количество миллилитров воды, делая каждый раз пометку ее уровня при помощи воскового карандаша или наклеиванием цветных полосок бумаги, которые покрывают парафином. Подготовленный стеклянный колокол ставят в большой кристаллизатор, открывают резиновую пробку и приливают в кристаллизатор воды до первого деления. Колокол вынимают из воды и на ее поверхность опускают большую корковую пробку, на которую кладут крышку от тигля или фарфоровую чашечку с небольшим количеством фосфора. Фосфора надо брать столько, чтобы он соединился с кислородом, находящимся в объеме колокола, примерно 0,25 г на 1 л объема колокола. При очень большом количестве фосфора сразу выделяется слишком много теплоты; воздух сильно расширяется и часть его пробулькивает через воду. Для поджигания фосфора сильно накаляют конец стеклянной палочки, которым дотрагиваются до фосфора. Горло колокола быстро закрывают резиновой пробкой (закрыть плотно, чтобы не проходил воздух!). Колокол постепенно наполняется белым дымом – фосфор(V) оксидом, который затем растворяется в воде. Минут через 10 – 15, когда рассеется белый дым и охладятся газы под колоколом, вода поднимется примерно на 1/5 объема колокола.

Для исследования оставшихся газов в чашку наливают воды до ее уровня под колоколом, что необходимо для предотвращения затягивания при открывании пробки в сосуд окружающего воздуха. Далее на короткое время пробку вынимают, а содержимое исследуют горящей лучинкой, которая в нем гаснет. Для доказательства того, что оставшийся газ – азот, быстрым движением пробка заменяется другой со вставленной в нее газоотводной трубкой, конец которой опускают в стакан с небольшим количеством известковой воды. При подливании воды в кристаллизатор газы, находящиеся под колоколом, пробулькивают через известковую воду, но никакого помутнения не наблюдается.

Опыт 3. Получение водорода. Горение водорода.

Оборудование: пробирки, горелка, предметное стекло, тигельные щипцы.

Реактивы: разбавленная сульфатная или хлоридная кислота, цинк.

Ход эксперимента.

В пробирку на ¼ ее объема наливают разбавленную кислоту и кладут 3-4 кусочка цинка. Подождав до вытеснения из нее воздуха, получающийся водород поджигают. В оставшейся после реакции жидкости доказывают присутствие растворенного цинк сульфата или хлорида, что делают путем выпаривания капель раствора на стеклянной пластинке.

При получении большого количества водорода для изучения его свойств применяют приборы, например, аппарат Киппа.

Испытание водорода на чистоту.

Перед поджиганием водорода у конца газоотводной трубки прибора, из которого его получают, или перед сбором его в цилиндр для демонстрации горения необходимо предварительно убедиться в его чистоте. В противном случае при проведении опыта может произойти сильный взрыв.

Для испытания водорода на чистоту им наполняют пробирку путем вытеснения воздуха (держать вертикально вверх дном), которую вдали от прибора подносят к пламени горелки. Если слышится резкий взрыв, то это означает, что водород смешан с воздухом. В этом случае нельзя поджигать водород непосредственно у прибора, так как может произойти сильный взрыв.

Необходимо повторно испытать водород на чистоту.

Горение водорода.

Получают и поджигают проверенный на чистоту водород, пламя направляют внутрь стакана. Наблюдают запотевание стенок стакана.

Опыт 4. Получение карбон (IV)оксида в лаборатории и изучение его свойств.

Оборудование: аппарат Киппа, пробирка, лучинка, химические стаканы, индикаторная бумага, два химических стакана, свечка.

Реактивы: мрамор, раствор хлоридной кислоты, вода, лакмус.

Ход эксперимента.

В аппарат Киппа кладут мрамор и наливают раствор хлоридной кислоты (1: 1). Собирают газ в пробирку или колбу, стоящую вниз дном.

В пробирку с собранным карбон (IV) оксидом вносят горящую лучинку - она затухает.

Взаимодействие карбон (IV) оксида с водой.

Описание порядка выполнения опыта:

- в стакан наливают воду;

- при помощи универсального индикатора определяют рН раствора, водородный показатель для дистиллированной воды равен 6;

- пропускают через воду поток углекислого газа;

- повторно при помощи универсального индикатора определяют рН раствора. Цвет индикатора изменился, рН равен 4;

- при растворении карбон (IV) оксида в воде образуется карбонатная кислота:

CO₂ + H₂O ⇆ H₂CO₃ ;

- при диссоциации угольной кислоты образуются ионы гидрогена, которые придают раствору кислую среду:

H₂CO₃ ⇆ HCO₃^- + H⁺

HCO₃^- ⇆ CO₃^2- + H⁺

Переливание карбон (IV) оксида из стакана в стакан.

На одном большом химическом стакане восковым карандашом ставят цифру 1, на другом – 2. Стакан 1 заполняют карбон (IV) оксидом путем вытеснения воздуха. Из стакана 1, словно жидкость, переливают карбон (IV) оксид в стакан 2. Затем с помощью горящей лучины убеждаются в том, что карбон (IV) оксид находится в стакане 2.

Опыт 5. Получение гидроген хлорида и изучение его свойств.

Оборудование: колба Вюрца, газоотводная трубка, стакан, капельная воронка, штатив, газовая горелка, толстостенная склянка.

Реактивы: натрий хлорид, концентрированная сульфатная кислота, вода, синий лакмус, аргентум (Ι) нитрат.

Ход эксперимента

Получение гидроген хлорида.

Для получения гидроген хлорида необходимо собрать прибор, который состоит из колбы Вюрца, закрепленной в лапке штатива, которую закрывают капельной воронкой. В колбу насыпают 15-20 г натрий хлорида. Из капельной воронки приливают концентрированную сульфатную кис­лоту. Реакция начинается без нагревания. Для ускорения ее колбу подогревают. Нужно следить за тем, чтобы масса реагирующих веществ несильно пенилась, иначе она будет переброшена в при­емник для собирания газов. Гидроген хлорид, как газ более тяжелый, чем воздух, собирают в сосуд, расположенный отверстием вверх. Газоотводную трубку опускают до дна сосуда. Выделение белого тумана у выхода сосуда показывает, что он заполнился гидроген хлоридом. Когда необходимый для опыта сосуд заполнится гидроген хлоридом, то следует прекратить нагревание колбы, а конец газоотводной трубки опустить в колбу с водой, чтобы поглощать выделяющийся газ. Газоотводную трубку не следует опускать в воду, ее держат близко над поверхностью воды, иначе в случае прекращения выделе­ния гидроген хлорида вода может быть переброшена в колбу.

Свойства гидроген хлорида.

а) Растворимость гидроген хлорида в воде очень велика. При комнатных условиях в 1 объеме воды растворяется 500 объемов гидроген хлорида. Для демонстрации этого свойства цилиндр с гидроген хлоридом опускают в чашку с водой. Вода устремляется в него и почти полностью его заполняет. Раствор разделяют на две части. В одну приливают раствор синего лакмуса или опускают лакмусовую бумажку. В другую добав­ляют раствор аргентум (Ι) нитрата, чтобы доказать наличие хлорид­ов. Таким образом, будет показано, что раствор гидроген хлорида в воде - это хлоридная кислота.

б) После выяснения сущности процесса растворения гидроген хлорида учащимся может быть продемонстрирован опыт «фонтан». Для этого большую толстостенную склянку заполняют гидроген хлоридом и закрывают хорошо подобранной резиновой проб­кой с газоотводной трубкой, которую опускают в сосуд с водой, под­крашенной раствором синего лакмуса. Конец трубки закрывают под водой указательным пальцем и, не отнимая палец, опрокидывают склянку дном вниз. Встряхивают ее несколько раз так, чтобы нес­колько капель воды из газоотводной трубки попали в склянку (паль­цем все время плотно прижимать отверстие трубки!). Теперь снова опрокидывают склянку вверх дном и газоотводную трубку опускают в сосуд с водой, подкрашенной синим лакмусом. Под водой отнимают палец от газоотводной трубки. Вследствие того что в каплях воды, попавших в склянку из газоотводной трубки, растворится много гидроген хлорида, то в склянке создается разреже­ние и жидкость под атмосферным давлением образует фонтан в колбе. Раствор становится красным. Опыт можно проводить не только в склянке, но и в круглодонной толстостенной колбе. Для опыта нельзя брать тонкостенную посуду, так как она может быть раздавлена атмосферным давле­нием.

Опыт 6. Получение аммиака в лаборатории. Растворение аммиака в воде.

Оборудование: плоскодонная колба, круглодонная колба, пробирки, пробки с газоотводными трубками, кристаллизатор, пробки, горелка, зажим Мора, лабораторный штатив, фарфоровая чашка.

Реактивы: нашатырный спирт, аммоний хлорид, кальций гидроксид, фенолфталеин, вода.

Ход эксперимента.

Получение аммиака.

Вариант 1. Получение аммиака нагреванием нашатырного спирта.

В колбе нагревают нашатырный спирт, он разлагается на аммиак и воду. В пробку колбы вставляют довольно длинную трубку, которая служит не только для выхода аммиака, но и для конденсации образующихся водяных паров. Аммиак собирают в опрокинутый вверх дном цилиндр или колбу.

Вариант 2.

Аммоний хлорид и кальций гидроксид приблизительно в одинаковых объемах перемешайте в фарфоровой чашке. Полученную смесь высыпьте в сухую пробирку (приблизительно 1/3 пробирки), закройте ее пробкой с газоотводной трубкой и закрепите в лапке штатива так, чтобы дно пробирки было немного выше отверстия. На газоотводную трубку прибора наденьте сухую пробирку, перевернутую вверх дном.

Пробирку со смесью нагрейте сначала всю, а потом в том месте, где находится смесь. Когда пробирка, надетая на газоотводную трубку, наполнится газом (его запах будет слышно в воздухе возле прибора), медленно снимите ее, не переворачивая, закройте отверстие пробкой и сохраните для следующего опыта.

Растворение аммиака в воде.

Вариант 1.

Пробирку с аммиаком, полученным в предыдущем опыте, опустите отверстием вниз в кристаллизатор с водой. Откройте пробку под водой. Вода поднимется в пробирку. Когда перестанет подниматься, закройте пробирку под водой пробкой и выньте из кристаллизатора. К полученному раствору добавьте несколько капель фенолфталеина.

Вариант 2. Аммиачный «фонтан».

Аммиаком заполните круглодонную колбу. Плотно закройте ее пробкой с газоотводной трубкой, пережатой зажимом Мора. После этого колбу разместите над кристаллизатором с водой, в которую предварительно добавьте несколько капель фенолфталеина. Конец газоотводной трубки погрузите в воду и снимите с нее зажим. Вода в виде «фонтана» поднимется в колбу.

Опыт 7. Взаимодействие аммоний гидроксида с хлоридной кислотой. Дым без огня.

Оборудование: Химические стаканы, пипетки

Реактивы: концентрированный раствор аммиака, концентрированная хлоридная кислота.

Ход эксперимента.

В один химический стакан нальем несколько капель концентрированного раствора аммиака, а во второй – несколько капель концентрированной хлоридной кислоты. Стаканы поднесем друг к другу. При этом появляется белый дым – образуются кристаллики аммоний хлорида:

NH₃ + HCl →NH₄Cl

Опыт 8. Получение сульфур (ΙV) оксида и изучение его свойств.

Оборудование: колбы, горелки, цилиндры, лучинки, кристаллизатор с водой, пробка с капельной воронкой, стеклянная пластинка.

Реактивы: натрий сульфит, концентрированная сульфатная кислота.

Ход эксперимента.

Получение сульфур (IV) оксида.

Для опыта собирают такой же прибор, как и для получения, гидроген хлорида (см. опыт 2).

а). Колбу с твердым натрий сульфитом закрывают пробкой с капельной воронкой. При подливании концентрированной сульфатной кислоты выделяется сульфур(ΙV) оксид. Реакция идет без нагревания.

б). К меди (стружки, опилки или проволока) подливают концентрированную сульфатную кислоту и нагревают. Собирают сульфур(ΙV) оксид вытеснением воздуха в сосуд, стоящий вниз дном.

Растворение SО₂ в воде.

Поставить цилиндр отверстием вверх и заполнить его сульфур(ΙV) оксидом. Полноту заполнения контролируют, как и с углекислым газом – горящая лучина в оксиде гаснет. Цилиндр закрывают стеклянной пластинкой и отверстием вниз опускают в кристаллизатор с водой. При покачивании цилиндра постепенно в него заходит вода.

2NaHSО₄+H₂SО₄→Na₂SО₄+2SО₂↑+2H₂О;

Cu+2H₂SО₄→CuSО₄+SО₂↑+2H₂О

H₂О+SО₂→H₂SО₃

Задание 2. Отработать технику и методику демонстрационных опытов по изучению термической нестойкости некоторых сложных и простых веществ.

Опыт 1. Соли аммония. Разложение аммонии хлорида.

Оборудование: пробирки, пробиркодержатели, горелки.

Реактивы: нашатырь (аммоний хлорид).

Ход эксперимента.

В пробирке нагреть небольшое количество нашатыря. При этом выделяется белый дым и образовывается налет соли на холодных ее стенках, так как получившиеся при разложении аммоний хлорида газы снова соединяются.

NH₄Cl → NH₃ + HCl

Опыт 2. Разложение солей нитратной кислоты тяжелых металлов.

Оборудование: пробирки, пробиркодержатели, горелки.

Реактивы: плюмбум (ΙΙ) нитрат (кристаллический).

Ход эксперимента.

В пробирку кладут несколько кристаллов плюмбум (ΙΙ) нитрата и нагревают их на пламени. Выделяется бурый нитроген (IV) оксид.

Соли нитратной кислоты тяжелых металлов при нагревании разлагаются на оксид металла, нитроген (IV) оксид и кислород (например, плюмбум, купрум, феррум нитраты и др.).

Pb(NO₃)₂ =4NO₂+2PbO+O₂↑

Опыт 3. Разложение солей нитратной кислоты легких металлов.

Оборудование: пробирки, штатив, горелка.

Реактивы: калий нитрат, кусочек угля, кристаллики серы.

Ход эксперимента.

Пробирку на 1/5 ее объема заполняют калий нитратом и вертикально закрепляют в лапке штатива. Соль расплавляют и, когда появятся пузырьки кислорода, в пробирку бросают кусочек угля. Он ярко горит, бегая по расплавленной поверхности нитрата. После этого в пробирку опускают кристаллики серы, которые горят ослепительно ярко.

2KNO₃ → 2KNO₂ + O₂

Опыт 4. Разложение карбонатов при нагревании.

Оборудование: тигельные щипцы, фарфоровая чашка, пробирка.

Реактивы: мрамор, вода, фенолфталеин.

Ход эксперимента.

Тигельными щипцами кусочек мрамора, лучше с тонкими и острыми краями, вносят на 4-5 минут в пламя горелки. Прокаленный кусочек кладут в фарфоровую чашку и поливают небольшим количеством воды (2-3 мл), которую далее испытывают раствором фенолфталеина; за счет гидратации образующегося кальций оксида получается щелочь, чем и объясняется розовый цвет жидкости, обусловленный изменившейся окраской индикатора.

Исключение в этом отношении представляют нормальные карбонаты щелочных металлов, которые при таких условиях не подвергаются термическому разложению.

Опыт 5. Термическое разложение гидрокарбонатов.

Оборудование: пробирка с пробкой и газоотводной трубкой, штатив.

Реактивы: гидрокарбонат натрия, кальций гидроксид.

Ход эксперимента.

В пробирке с пробкой и газоотводной трубкой нагревают немного гидрокарбоната. При пропускании выделяющегося при этом газа через известковую воду наблюдают помутнение. На стенках пробирки появляются капли воды. Прокаливают гидрокарбонат до образования чистого карбоната, который при дальнейшем нагревании не разлагается.

Опыт 6. Превращение красного фосфора в белый.

Оборудование: пробирки, стеклянная палочка, газовая горелка, пробиркодержатель, штатив.

Реактивы: красный фосфор.

Ход эксперимента.

В сухую пробирку кладут красного фосфора в объеме полгорошины и до самого дна опускают стеклянную палочку. Сильно нагревают дно пробирки, где находится красный фосфор. Сначала появляется белый дымок – это фосфора (V) оксид, образовавшийся за счет окисления фосфора кислородом воздуха пробирки. При дальнейшем нагревании на холодных внутренних стенках пробирки появляются желтоватые капельки белого фосфора. Он осаждается также на стеклянной палочке, опущенной в пробирку. После прекращения нагревания пробирки из нее вынимают стеклянную палочку, на которой загорается белый фосфор. Если концом стеклянной палочки вновь дотронуться до внутренних стенок пробирки, где находится белый фосфор, и снова вынуть палочку на воздух, происходит повторная вспышка.

Ввиду опасности работы с фосфором в школе не проводят с ним лабораторных опытов. Учитель только сам демонстрирует опыт превращения красного фосфора в белый.

Опыт 7. Особенности плавления серы.

Оборудование: пробирка, пробиркодержатель, химический стакан.

Реактивы: сера, вода.

Ход эксперимента.

В пробирку положить мелкие кусочки серы. Пробирку взять пробиркодержателем и нагреть серу до плавления. При дальнейшем нагревании сера темнеет и начинает загустевать, в этот момент пробирку можно на мгновение опрокинуть отверстием вниз, и сера не выльется. Еще при более сильном нагревании сера снова разжижается. Кипящую серу выливают в стакан или кристаллизатор с водой, делая при этом круговое движение. В воде застывает пластическая сера. Если ее вынуть из воды, то она растягивается подобно резине.

Задание 3. Отработать технику и методику демонстрационных опытов по изучению свойств активных металлов.

Опыт 1. Взаимодействие натрия с водой.

Оборудование: пробирка, фильтровальная бумага, штатив, воронка.

Реактивы: вода, натрий, фенолфталеин.

Ход эксперимента.

Пробирку, которая на 2/3 заполнена водой, закрепляют вертикально в штативе и бросают в воду очищенный при помощи фильтровальной бумаги кусочек натрия.

Поджигают водород у конца воронки. Когда весь натрий прореагирует, то в воду капают фенолфталеин.

Опыт 2. Взаимодействие кальция с водой.

Оборудование: кристаллизатор с водой, напильник, пробирка с водой.

Реактивы: кусочек кальция, фенолфталеин.

Ход эксперимента

Кусочек кальция зачищают напильником, небольшой кусочек бросают в кристаллизатор с водой и накрывают его пробиркой с водой. Последнюю целесообразно заполнить водой только на 2/3 объёма, чтобы водород перемешался с воздухом и при сгорании бал слышен хлопок. Выделяющийся водород заполняет пробирку. Его поджигают. В воду добавляют раствор фенолфталеина.

Опыт 3. Окисление алюминия на воздухе.

Оборудование: пробирки, стеклянная палочка, фильтровальная бумага.

Реактивы: гранулы алюминия или алюминиевая проволока, алюминиевая фольга, раствор натрий гидроксида, гидраргирум (ΙΙ) нитрат, вода, раствор купрум (ΙΙ) сульфат.

Ход эксперимента.

а) Алюминий энергично окисляется на воздухе, если удалить с его поверхности пленку алюминий оксида и создать условия, при которых она не будет возникать. Для этого в пробирку кладут кусочек алюминия и приливают раствор натрий гидроксида. Через 2 минуты раствор сливают, алюминий тщательно промывают водой и опускают в раствор гидраргирум (ΙΙ) нитрат. Через 2 – 3 минуты алюминию вынимают из этого раствора, промывают водой и протирают досуха фильтровальной бумагой.

Алюминий вытесняет ртуть из её соли, на поверхности образуется амальгама алюминия, препятствующая образованию плотной пленки алюминий оксида. Поэтому алюминий окисляется на воздухе, постепенно разрушается.

б) На алюминиевую фольгу наносят 1 – 2 капли раствора натрий гидроксида. Стеклянной палочкой раствор щелочи растирают по поверхности фольги. Через 2 – 3 минуты щелочь смывают водой, на фольгу наносят несколько капель медного купороса. По истечении 2 -3 минут фольгу промывают водой и тщательно протирают бумагой. Алюминий начинает окисляться.

Опыт 4. Взаимодействие алюминия с водой.

Оборудование: пробирка.

Реактивы: амальгамированный алюминий, вода.

Ход эксперимента.

Алюминий, лишенный оксидной пленки, вытесняет гидроген из воды. Для этого амальгамированный алюминий, оставшийся от предыдущего опыта, опускают в пробирку с водой. Сразу же появляются пузырьки водорода. На дне пробирки осаждаются хлопья алюминий гидроксида.

Задание 4. Отработать технику и методику демонстрационных опытов по изучению химических свойств сульфатной, нитратной кислот, получению силикатной кислоты.

Опыт 1. Свойства сульфатной кислоты:

Оборудование: химический стакан, лучинка, бумага.

Реактивы: сульфатная кислота концентрированная и разбавленная, вода, сахарная пудра.

Ход эксперимента.

а) Обугливание лучины. Сульфатная кислота разрушает древесину, отнимая воду и выделяя свободный карбон, при опускании лучинки в концентрированную кислоту наблюдается ее обугливание. После ополаскивания в воде лучинку демонстрируют учащимся.

б) Обугливание бумаги. На бумаге что-нибудь пишут или рисуют разбавленным раствором сульфатной кислоты. После осторожного нагревания над пламенем вода испаряется, а сульфатная кислота делается концентрированной, вследствие чего бумага обугливается и на ней появляется надпись или рисунок.

в) Обугливание концентрированной сульфатной кислотой сахара. В стакан на 100-150 мл кладут 10 г сахарной пудры. Приливают 1 мл воды до образования густой кашицы; после этого к сахару приливают 5 мл концентрированной сульфатной кислоты. После перемешивания сахар обугливается, а получившийся уголь частично окисляется в карбон (IV) оксид за счет восстановления сульфатной кислоты до сернистого газа. Выделяющиеся газообразные продукты вспучивают всю массу, которая выходит из стакана.

Опыт 2. Окислительные свойства нитратной кислоты.

Оборудование: фарфоровая чашка, пипетка, лучинка, пробирки, стакан с крышкой.

Реактивы: концентрированная нитратная кислота (с массовой долей кислоты 0,60), разбавленная нитратная кислота, опилки, сульфатная кислота, скипидар, гидроген сульфидная вода.

Ход эксперимента

Измельченные опилки в небольшой фарфоровой чашке нагревают до начала обугливания и приливают к ним с помощью пипетки 1,5мл концентрированной нитратной кислоты. Опилки сразу загораются (осторожно!).

Для демонстрации горения угля в нитратной кислоте также следует использовать концентрированную кислоту. В пробирку, закрепленную в штативе (в руках не держать!), наливают 4 – 5мл нитратной кислоты, доводят до кипения и вносят в неё небольшой уголёк. Уголёк загорается и сгорает. Если к нитратной кислоте дотронуться тлеющей лучинкой, то она сразу вспыхивает.

Для демонстрации возгорания скипидара в нитратной кислоте используют широкий стакан, на дно которого насыпают песок и ставят на него фарфоровую чашку, со смесью концентрированной нитратной и сульфатной кислот в объёмных соотношениях 1:1. Когда к этой смеси по каплям добавляют скипидар (осторожно!), то каждая капля загорается.

Нитратная кислота окисляет и неорганические вещества. В пробирку с нагретой разбавленной нитратной кислотой приливаю немного гидроген сульфидной воды. Вследствие реакции выпадает сера и образуется нитроген (ΙΙ) оксид, который на воздухе окисляется.

Опыт 3. Получение геля силикатной кислоты.

Оборудование: пробирки, стеклянные палочки, штатив

Реактивы: силикат натрия, соляная кислота, дистиллированная вода.

Ход эксперимента.

В пробирке к раствору натрий силиката с массовой долей растворенного вещества 10% (разбавленный соответственно 1:1 раствор продажного растворимого стекла или специально приготовленный раствор из сухой соли) приливают половину объема разбавленной хлоридной кислоты (1:1). Быстро перемешивают палочкой. Выпадает гель кислоты. Надо избегать избытка кислоты. Пробирку с полученной силикатной кислотой можно перевернуть вверх дном и показать, что гель при этом не выливается.

Задание 5. Отработать технику и методику демонстрационных опытов по изучению растворов электролитов.

Опыт 1. Исследование веществ и их растворов на электропроводность

Оборудование: пять стеклянных стаканчиков вместимостью 100 мл, прибор для опытов по химии с электрическим током, фильтровальная бумага, стеклянные палочки,

Реактивы: дистиллированная вода, ледяная ацетатная кислота, натрий хлорид и натрий гидроксид (кристаллические), сахар.

Ход эксперимента.

Поместите в пять стаканов следующие вещества: в первую натрий хлорид, во вторую – натрий гидроксид, в третью – сахар, в четвертую – ледяную ацетатную кислоту и в пятую – дистиллированную воду. Проверьте электропроводность этих веществ с помощью прибора (во всех случаях лампочка не загорится). После этого в 4 сосуда с вышеперечисленными веществами долейте немного дистиллированной воды из пятого сосуда. Содержимое стаканчиков размешайте стеклянными палочками. Проверьте электропроводность полученных растворов (после каждой проверки необходимо тщательно промывать концы электродов). В стаканчиках с растворами натрий хлорида, натрий гидроксида, ацетатной кислоты круг между электродами замкнется и лампочка на устройстве загорится, но в первых двух случаях ярче, чем в третьем случае – растворе ацетатной кислоты. При помещении электрода в раствор сахара лампочка не загорается. Затем приготовить растворы ацетатной кислоты разной концентрации и повторить опыт с ними. Отметить разную интенсивность свечения лампочки.

Опыт 2. Движение ионов в электрическом поле.

Оборудование: стеклянная палочка, электрическая печь, выпрямитель тока, кодоскоп, чашка с электродами, стаканчик.

Реактивы: картофельный крахмал, NaCl, K₂Cr₂O₇, Na₂SO₄.

Ход опыта:

Заварить крахмальный клейстер густоты сметаны в стаканчике. При заваривании добавить немного NaCl электролита. Остывший крахмал поместить в чашку с двумя электродами, которые соединяется с выпрямителем тока. Выпрямитель включить в сеть. Чашку поместить на кодоскоп. В чашку с заваренным крахмалом на равных расстояниях от электродов поместить кристаллики K₂Cr₂O₇. В результате их растворения появляется оранжевое кольцо от иона Cr₂O₇^2-. Через некоторое время от кристалликов потянутся оранжевые язычки в сторону анода. На втором электроде наблюдается выделение пузырьков газа, который выделяется в результате электролиза Н₂О.

Опыт 3. Электролиз купрум (ΙΙ) хлорида.

Оборудование: U-образная трубка, угольные электроды, соединительные провода, выпрямитель с напряжением 12В.

Реактивы: раствор купрум (ΙΙ) хлорид с массовой долей 0,05.

Ход эксперимента

В U-образную трубку наливают раствор купрум (ΙΙ) хлорид с массовой долей 0,05. В раствор опускают угольные электроды и включают электрический ток от выпрямителя с напряжением 12В. Что наблюдается на катоде и аноде? Как продемонстрировать выделение хлора?

Задание 6. Отработать технику и методику демонстрационных опытов по изучению закона сохранения массы веществ.

Опыт 1. Реакции между растворами.

Оборудование: технохимические весы, разновесы, химические стаканы.

Реактивы: раствор купрум (II) сульфат, натрий гидроксид.

Ход эксперимента.

На весах уравновешивают два стакана с растворами, в один из которых налито 10-15 мл раствора купрум (II) сульфата, а в другой – раствор натрий гидроксида. Далее проводят химическую реакцию, для чего раствор купрум (ΙΙ) сульфата вливают в раствор натрий гидроксида. Химические стаканы возвращают на чашку весов. Равновесие не нарушается, а наличие признаков химической реакции (выпадение осадка) показывает, что она произошла.

Опыт 2. Разложение малахита.

Оборудование: горелка, песок, прибор Ландольта. весы Беранже.

Реактивы: купрум (ΙΙ) гидроксокарбонат, кальций гидроксид (известковая вода).

Ход эксперимента.

В одно колено прибора Ландольта кладут немного основного купрум (ΙΙ) карбоната (малахита), а в другое – наливают раствор известковой воды. Отверстие прибора закрывают пробкой и взвешивают на весах. Затем прибор закрепляют в штативе и осторожно нагревают то колено, где находится малахит. Соль чернеет, на стенках прибора образуются капельки воды, а известковая вода мутнеет. После охлаждения прибора его снова устанавливают на весах – обнаруживают неизменность его массы после прокаливания малахита.

Задание 7. Отработать технику и методику занимательных опытов.

Опыт 1. «Волшебная палочка».

Оборудование: фарфоровая чашка, стеклянные палочки, пипетки, лопаточка, свеча или спиртовка

Реактивы: калий перманганат (сухой), концентрированная сульфатная кислота.

Ход эксперимента.

0,5 г кристаллического перманганата калия поместить в фарфоровую чашку и прилить к нему немного (несколько капель) концентрированной сульфатной кислоты. Смесь перемешать стеклянной палочкой. Происходит реакция:

2 KMnO₄ + H₂SO₄ → K₂SO₄ + H₂O + Mn₂O₇

Образующийся Mn₂O₇ медленно разлагается по следующей схеме:

2 Mn₂O₇→ 4 MnO₂ + О₂

В ходе реакции образуется также небольшое количество озона. Стеклянную палочку обмакнуть в манган (VΙΙ) оксид и дотронуться ею до фитиля спиртовки. Спиртовка сразу же загорается.

Опыт 2. «Дым без огня».

Оборудование: тигель, стакан.

Реактивы: концентрированный раствор нашатырного спирта, раствор хлоридной кислоты.

Ход эксперимента.

Тигель с концентрированным раствором нашатырного спирта (1 – 2мл), прикрывают стаканом, смоченным раствором хлоридной кислоты. Наблюдают выделение белого дыма из образовавшегося аммоний хлорида.

Опыт 3. «Вулкан».

Оборудование: асбестовая сетка, стеклянная палочка, горелка, лист бумага, ступка с пестиком.

Реактивы: аммоний дихромат.

Ход эксперимента.

На демонстрационном столе расстилают большой лист бумаги, на которую кладут асбестовую сетку с тонко измельченным в ступке аммоний дихроматом, насыпанном в виде горки. В пламени горелки раскаляют стеклянную палочку и дотрагиваются ею к верхней части горки аммоний дихромата. Сразу же наступает реакция разложения, которая сопровождается “ извержением вулкана “ в виде искр и разбрасывающихся частичек хром (ΙΙΙ) оксида темно-зеленого цвета. Сущность происходящего процесса может быть представлена следующим уравнением реакции:

(NH₄)₂Cr₂O₇ = Cr₂O₃ + N₂ + 4H₂O.

2.3. Химический эксперимент по органической химии.

Задание 1. Отработать технику и разработать методику демонстрационных опытов по получению и изучению свойств углеводородов.

Оборудование:пробирки, цилиндры, кристаллизатор, колба, колокол.

Реактивы:обезвоженный натрий ацетат, натронная известь, известковая вода, бромная вода, раствор калий перманганата, этиловый спирт, сульфатная кислота, речной песок, кальций карбид, бензол, толуол, нитратная кислота.