ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2. «Решение экспериментальных задач по неорганической химии».

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2.
«Решение экспериментальных задач по неорганической химии».
Цели урока: совершенствовать практические умения и навыки выполнения химического
эксперимента, соблюдая правила ОТ и ТБ; научить применять знания теории темы в
решении экспериментальных задач.
Оборудование: набор реактивов, универсальный индикатор, спиртовка, пробирки,
держатель для пробирок; наборы для определения веществ по вариантам.
Ход урока.
І. Организационный момент.
Постановка целей и задач. Инструктаж по выполнению практической работы по заданиям с
соблюдением правил ОТ и ТБ; все реакции записываются в молекулярном и ионном виде;
работа парная.
ІІ. Выполнение заданий.
Задача 1.
Дана смесь, состоящая из хлорида калия и сульфата железа (ІІІ). Проделайте опыты, при
помощи которых можно определить хлорид-ионы Cl- и ионы железа Fe3+.
Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярном, полном и сокращенном
ионном виде.
Условие проведения опыта.
Раствор, приготовленный из смеси солей хлорида калия и сульфата железа (ІІІ), не должен
быть концентрированным, так как при определении хлорид-ионов Cl- из
концентрированного раствора смеси солей выпадет осадок хлорида серебра AgCl, но и
белый кристаллический осадок сульфата серебра Ag2SO4.
Запомни! Растворы солей серебра образуют с сульфат-ионами SO42- ,белый
кристаллический осадок Ag2SO4, выпадающий только из концентрированных растворов.
Решение задачи.
Ионы,
содержащиеся в
растворе
SO42-,ClK+, Fe3+
Реактивы
Ag+
↓ белый
−
Сущность реакций:
1. Cl- + Ag+ = AgCl↓;
2. Fe3+ + 3 CNS- ↔ Fe(CNS)3.
кроваво-красное
окрашивание
CNS−
кроваво-красное окрашивание
Сущность реакции соли Fe3+ с роданидом калия KCNS или роданидом аммония
NH4CNS написана упрощенно: практически Fe3+ с CNS- в зависимости от
концентрации реагирует с образованием разных комплексных ионов. При большом
избытке роданид-ионов образуются наряду с Fe(CNS)3 другие железороданидные
комплексы: тетра-, пента- и гексароданиды.
Соединение Fe(CNS)3 – слабый электролит, поэтому его формула записывается в
молекулярном виде. Это вещество растворимо в воде.
При осуществлении качественной реакции на Fe3+ следует помнить, что избыток
ионов CNS- усиливает кроваво-красное окрашивание.
Ход опыта.
1. Приготовить разбавленный раствор смеси солей KCl и Fe2(SO4)3.
2. Раствор отфильтровать.
3. В две пробирки поместить по 2-3 капли исследуемого раствора.
4. В одну пробирку прилить 1-2 капли разбавленного раствора AgNO3 .
5. В другую пробирку – 1 каплю разбавленного раствора KCNS.
Задача 2.
Выданы вещества: кристаллогидрат сульфата меди (ІІ), карбонат магния,
гидроксид натрия, железо, соляная кислота, хлорид железа (ІІІ).
Пользуясь этими веществами, получите:
а) гидроксид железа (ІІІ);
б) гидроксид магния;
в) медь.
Ход опыта.
а) Получение гидроксида железа (ІІІ).
Способ 1. К расвору хлорида железа (ІІІ) прилить раствор гидроксида натрия. Наблюдать
образование бурого студенистого осадка гидроксида железа (ІІІ).
Осадок гидроксида железа (ІІІ) отфильтровать и промыть на фильтре водой. (Можно осадок
перенести в фарфоровый тигель и высушить, не прокаливая, т.е. не доводить до разложения.)
Примечание. Осажденный гидроксид железа (ІІІ) при выдерживании под щелочным
раствором переходит в соединение FeO(OH): соединение стехиометрического состава
Fe(OH)3 не выделено.
Способ 2. Гидроксид железа (ІІІ) можно получить по схеме:
Fe → FeCl2 → Fe(OH)2↓ → Fe(OH)3↓.
(Правильно говорить о способе образования гидроксида железа (III) по данной схеме, а не о
получении его.)
Ход опыта.
Железные опилки, взятые в избытке (!), растворить в разбавленной соляной кислоте. Для
ускорения реакции смесь можно нагреть (лучше на водяной бане), затем охладить и
отфильтровать. К свежеприготовленному раствору хлорида железа (II) прилить раствор
гидроксида натрия. Наблюдать образование студенистого осадка гидроксида железа (II),
имеющего зеленоватый оттенок. Гидроксид железа (II) на воздухе легко окисляется в
гидроксид железа (III): образуется студенистый осадок бурого цвета.
Процесс можно ускорить, если поместить пробирку с осадком Fe(OH)2 в водяную баню:
Fe(OH)2 + О2 (воздух) + Н2О → Fe(OH)3.
восстановитель
окислитель
Более точно сущность этого процесса выражается уравнением:
4 Fe(OH)2 (суспензия) +О2 (воздух) = 4FeO(OH)↓ + 2Н2О.
Примечание. Если в число выданных веществ включить раствор пероксида водорода (3%ный раствор Н2О2 можно приобрести в аптеке), то из гидроксида железа (II) получить
гидроксида железа (III) можно по реакции:
2 Fe(OH)2 + Н2О2 = 2 Fe(OH)3.
Для этого к осадку Fe(OH)2 следует добавить 1-2 капли Н2О2. Реакция протекает
практически мгновенно.
б) Получение гидроксида магния Mg(OH)2.
Гидроксид магния можно получить по схеме:
MgCO3 → MgCl2 → Mg(OH)2↓.
в) Получение меди.
CuSO4(р-р) + Fe = FeSO4(р-р)+Сu.
Задача 3.
В трех пробирках без надписей даны кристаллические вещества: а) сульфат аммония; б)
нитрат меди (IІ); в) хлорид железа (IІI).
Опытным путем определите, какие вещества находятся в каждой из пробирок. Составьте
уравнения соответствующих реакций.
Ход рассуждений.
Способ 1. Из трех данных кристаллических веществ два вещества окрашены:
Cu(NO3)2·6Н2О – синий; FeCl3·6Н2О – желто-коричневый. На основании этих данных
можно определить, в каких пробирках находятся вещества. Затем, используя качественные
реакции на соответствующие катионы и анионы, доказать состав каждого вещества.
Сущность реакций:
а) Fe3+ + 3ОН- = Fe(OH)3↓ бурый;
NH4+ + ОН- → NH3↑ + Н2О
б) Cl- + Ag+ = AgCl↓ белый;
SO42- + Ва2+ = ВаSO4↓ белый.
Доказательство наличия иона Cu2+ в водном растворе соли Cu(NO3)2.
Сущность реакции:
Cu2+ + 2ОН- = Cu(OH)2↓ голубой.
Способ 2. Данные кристаллические вещества можно определить опытным путем, не
используя дополнительные реактивы.
Данные вещества
Условия
Нагревание
(NH4)2SO4(т)
ц
↑ специфический запах
↑ бурый, специфический запах, образование
черного остатка
исключение
Cu(NO3)2(т)
FeCl3(т)
Уравнение реакций:
1. (NH4)2SO4 → 2NH3↑ + Н2SO4 ( или NH4НSO4).
2. 2Cu(NO3)2 → 2CuО + 4NO2↑ + O2↑.
Разложение соли (NH4)2SO4 (белое кристаллическое вещество).
Несколько кристаллов соли поместите в пробирку, нагрейте. При 357◦С соль
плавиться, разлагается, отщепляя аммиак, который можно обнаружить, используя
влажную универсальную индикаторную бумагу, и по запаху.
Разложение соли Cu(NO3)2 (синее кристаллическое вещество).
Несколько кристалликов соли поместите в пробирку, закрепив ее в
пробиркодержателе, нагрейте в горизонтальном положении.
При температуре >170◦С соль плавится, разлагается, образуется газ бурого цвета NO2,
на дне пробирки остается вещество черного цвета – оксид меди (IІ).
Задача 4.
В пронумерованных пробирках даны твердые вещества.
Определите, в какой пробирке находится каждое из веществ:
а) сульфат натрия, сульфид натрия, сульфит натрия;
б) карбонат калия, сульфат калия, хлорид аммония;
в) сульфат аммония, сульфат алюминия, нитрат калия.
а) Решение задачи (один из возможных вариантов).
Данные вещества
Na2S(т)
Na2SO3(т)
Na2SO4(т)
Реактив
HCl
ц
↑ резкий, специфический
запах
↑ резкий, специфический
запах
−
Вывод
№1
№2
№3 (искл.)
Уравнения реакций:
1. Na2S + 2HCl(разб) = 2NaCl + H2S↑;
2. Na2SO3 + 2HCl(разб) = 2NaCl + SO2↑ + Н2О;
3. Na2SO4 + HCl ≠.
Примечания.
1.
Сухие вещества сульфид натрия Na2S и сульфит натрия Na2SO3 не подлежат
длительному хранению, поэтому перед проведением практической работы следует
проверить результативность указанных опытов.
2.
Для эксперимента можно использовать не только твердые вещества, но и растворы
данных солей. В этом случае для ускорения реакций растворы веществ можно нагреть,
лучше на водяной бане ( в стакане с горячей водой).
3.
В качестве реактива можно использовать не только соляную, но и серную кислоту.
б) Решение задачи (один из возможных вариантов).
Данные вещества
K2CO3(т)
K2CO4(т)
NH4Cl(т)
Реактив
HCl
↑ц
−
−
Нагревание
Х
Вывод
№1
№2 (искл.)
№3
−
возгонка с резким
запахом
*- заметно выделение белого дыма и образование налета соли на холодных стенках
пробирки.
*
Уравнения реакций:
1. K2CO3(т) + 2HCl = 2KCl + Н2О + CO2↑;
2. NH4Cl
NH3↑ + HCl↑.
в) Решение задачи (один из возможных вариантов).
Данные вещества
(NH4)2SO4(т)
Al2(SO4)3(т)
KNO3(т)
Условия
Нагревание, использование угля
ц
↑ резкий, специфический запах
−
↑ц
з
Вывод
№1
№2 (искл.)
№3
Уравнения реакций:
1. (NH4)2SO4
2NH3 + Н2SO4;
2. 2KNO3
2KNO2 + О2↑.
Проведение эксперимента:
Для опыта возьмите кристаллические вещества: сульфат аммония, сульфат
алюминия, нитрат калия. Поместите их в три пробирки, нагрейте на спиртовке.
Соль (NH4)2SO4 при 357◦ разлагается, плавится, отщепляя NH3↑. Аммиак можно
определить по запаху, доказать его образование легко, используя влажную
универсальную индикаторную бумажку: рН ≈ 10.
Соль KNO3 плавится, разлагается. При появлении пузырьков кислорода в
пробирку бросают кусочек угля. Он ярко горит.
Кристаллы соли Al2(SO4)3 остаются без изменений, при данных условиях соль не
разлагается.
Тетрадь учащихся.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2.
«Решение экспериментальных задач по неорганической химии».
1 вариант.
Оборудование: набор реактивов (AgNO3, NaOH, смесь хлорида калия и сульфата железа
(ІII), (NH4)2SO4, Cu(NO3)2, FeCl3, нитрит калия KNO3, сульфат алюминия Al2(SO4)3),
универсальный индикатор, спиртовка, пробирки, держатель для пробирок.
Ход опыта
Задача 1. Данную
смесь хлорида калия и
сульфата железа (ІII)
разделили на две
пробирки. В одну
прилили AgNO3.
В другую прилили
раствор NaOH.
Задача 3. Отлили из
каждой пробирки
образец растворов и
прилили к ним раствор
NaOH.
Задача 4.
в) Отлили из каждой
пробирки образец
растворов и прилили к
Наблюдение
Уравнение реакции
Вывод
Выпадение
белого осадка
AgCl. Реакция
подтвердила
наличие в
растворе ионов
хлора Cl-.
Выпадение
бурого осадка
Fe(OH)3.
Реакция
подтвердила
наличие в
растворе смеси
ионов железа
Fe3+.
KCl + AgNO3→ KNO3+ AgCl↓
K++Cl-+Ag++NO3- → AgCl↓+K++ NO3Ag++Cl- → AgCl↓(белый)
В одной
пробирке
выпадение
осадка бурого
цвета, там был
FeCl3.
Во второй
пробирке
выпадение
осадка голубого
цвета, там был
Cu(NO3)2.
В третьей
пробирке
выделение
аммиака с
характерным
запахом, там
был (NH4)2SO4.
В одной
произошло
выделение газа с
характерным
FeCl3+3NaOH→ Fe(OH)3↓+3NaCl
Fe3++3Cl-+3Na++3OH-→ Fe(OH)3↓+
3Na++3ClFe3++3OH-→ Fe(OH)3↓(бурый)
№2
Cu(NO3)2+2NaOH→Сu(OH)2↓+2NaNO3
Cu2++2NO3-+2Na++2OH-→
Сu(OH)2↓+2Na++2NO3Cu2++2OH-→ Сu(OH)2↓(голубой)
№1
(NH4)2SO4+2NaOH→Na2SO4+2NH3↑+2H2O
2NH4++SO42-+2Na++2OH-→2Na++ SO42+2NH3↑+2H2O
2NH4++2OH-→2NH3↑(запах)
№3
(NH4)2SO4+2NaOH → Na2SO4+2NH3↑+H2O
2NH4++SO42-+2Na++2OH- → 2Na++ SO42-+
NH3↑+ H2O
NH4+ + OH- → NH3↑+ H2O
№1
Fe2(SO4)3 + 6NaOH → 2Fe(OH)3↓ +
3Na2SO4
2Fe3+ + 3SO42- + 6Na+ + 6OH- →
2Fe(OH)3↓+6Na+ +3SO42
2Fe3+ + 6OH- →2Fe(OH)3(бурый)
ним раствор NaOH.
аммиачным
запахом – это
сульфат
аммония
(NH4)2SO4.
Во второй
пробирке
произошло
выпадение
осадка, который
растворим в
щелочи – это
сульфат
алюминия
Al2(SO4)3.
В третьей
пробирке
находился
нитрит калия
KNO3.
Al2(SO4)3 +6NaOH→ 2Al(OH)3↓+3Na2SO4
2Al3++3SO42-+6Na++6OH- → 2Al(OH)3↓+
6Na++ 3SO422Al3+ + 6OH- → 2Al(OH)3↓
Al(OH)3↓ + NaOH → Na[Al(OH)3]
№2
№3 (искл.)
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2.
«Решение экспериментальных задач по неорганической химии».
2 вариант.
Оборудование: набор реактивов (FeCl3, NaOH, Fe, MgCO3, HCl, CuSO4, Na2SO4, Na2SO3,
Na2S, K2SO4, NH4Cl, K2CO3, NaOH), универсальный индикатор, спиртовка, пробирки,
держатель для пробирок.
Ход опыта
Задача 2. а) прилили к
раствору FeCl3 раствор
щелочи – NaOH.
Наблюдение
Получили
Fe(OH)3, бурый
осадок.
Уравнение реакции
FeCl3+3NaOH→ Fe(OH)3↓+3NaCl
Fe3++3Cl-+3Na++3OH-→
Fe(OH)3↓+3Na++3ClFe3++3OH-→Fe(OH)3↓
б) в две стадии:
растворение MgCO3 в
HCl.
К полученному
раствору прилили
раствор NaOH.
Получили
MgCl2.
MgCO3+2HCl→ MgCl2+H2O+CO2↑
MgCO3+2H++2Cl-→Mg2++2Cl-+H2O+
CO2↑
MgCO3+2H+→ Mg2++H2O+ CO2↑
MgCl2+2NaOH→ Mg(OH)2↓+ 2NaCl
Mg2++2Cl-+2Na++2OH-→ Mg(OH)2↓+
Na++2ClMg2++2OH-→ Mg(OH)2↓
в) Обработали железо
раствором CuSO4.
Получили медь.
Задача 4.
а) Отлили из каждой
пробирки образец
вещества. Добавили к
каждому образцу
раствор НСl.
В двух
пробирках
произошло
выделение газа.
В одной – газ с
запахом
сероводорода
(тухлых яиц) –
это сульфид
натрия Na2S.
В другой
пробирке
выделился газ с
резким
удушливым
запахом – оксид
серы SO2 – это
сульфит натрия
Na2SO3.
В третьей
пробирке ничего
не произошло –
это сульфат
натрия Na2SO4.
В пробирке
произошло
Задача 4.
б) Отлили из каждой
Получили
Mg(OH)2↓
Вывод
CuSO4+Fe→FeSO4 +Cu
Cu2++ SO42-+Fe→Fe2++ SO42-+Cu
Cu2++ Fe → Fe2++ Cu
Na2S + 2НСl → 2NaCl + H2S↑
2Na++S2-+2H++2Cl-→2Na++2Cl-+ H2S↑
S2- + 2H+ → H2S↑
№1
Na2SO3 + 2НСl → 2NaCl + H2O + SO2↑
2Na++ SO32-+ 2H++2Cl-→2Na++2Cl+SO2↑
SO32- + 2H+ → SO2↑
№2
3 (искл.)
K2CO3+ 2НСl → 2KCl+H2O+CO2↑
2K++CO32-+2H++2Cl-→2K++2Cl-+
№1
пробирки образец
вещества. Добавили к
каждому образцу
раствор НСl.
К оставшимся двум
пробиркам прилили
NaOH.
выделение газа –
это карбонат
калия K2CO3.
H2O+CO2↑
CO32-+2H+ → H2O+CO2↑
В одной
произошло
выделение газа с
характерным
аммиачным
запахом – это
хлорид аммония
NH4Cl.
NH4Cl+ NaOH → NaCl+NH3↑+ H2O
NH4++Cl-+Na++OH- → Na++ Cl-+
NH3↑+ H2O
NH4+ + OH- → NH3↑+ H2O
В другой
находился
сульфат калия
K2SO4.
№3
№2 (искл.)