Лабораторна робота №1

Пояснювальна записка

Методичний посібник призначений для лабораторних робіт з предмету „Хімія” для студентів першого курсу спеціальностей: 5.07010602, 5.05070205, 5.03050401, 5.05090101, 5.05010201, 5.05050302, що навчаються за навчальною програмою, яка передбачає 60 аудиторних годин, з них 10 годин відведено на лабораторні заняття.

Перш ніж виконувати досліди потрібно чітко визначити мету даної роботи, уважно прочитати її опис, умови та порядок проведення, підібрати потрібні реактиви, матеріали, посуд. У процесі виконання досліду потрібно суворо дотримуватися інструкції та правил охорони праці.

2. Вимоги техніки безпеки під час проведення лабораторних робіт

При проведенні лабораторних робіт слід неухильно виконувати правила роботи і дотримуватися техніки безпеки згідно „Інструкції з безпеки та охорони праці при проведенні лабораторних робіт в кабінеті хімії”, розроблені згідно „Державного нормативного акту України про охорону праці” і дотримуватися загальних правил.

1. Ретельно готуватися до роботи.

2. Усі склянки з реактивами повинні бути закриті пробками.

3. Скляний посуд повинен бути без тріщин і чистий.

4. Забороняється зливати кислоти і органічні розчини у раковину. Усі залишки необхідно зливати у спеціально відведений посуд.

5. Не входити до лабораторії у верхньому одязі, не класти на хімічні столи портфелі та інші непотрібні речі.

6. Кожний, хто працює в лабораторії повинен знати, де розміщені засоби пожежотушіння, і уміти ними користуватися.

7. Кожний, хто працює в лабораторії, повинен знати, де знаходиться аптечка і уміти застосовувати потрібні засоби для надання першої допомоги потерпілому.

8. При попаданні на шкіру кислот або лугів негайно обмивають уражене місце великою кількістю води, потім 3% розчином NaHCO₃ (у випадку кислоти) і 3% розчином CH₃COOH

Лабораторна робота №1

Тема: Хімічні властивості розведеного розчину сульфатної кислоти. Виявлення сульфат-йонів у розчині.

Мета: Ознайомитись з хімічними властивостями розбавленого розчину сульфатної кислоти: дією кислоти на індикатори, взаємодією з металами, основами, солями. Навчитись визначати сульфат-іони в розчині - при взаємодії їх з розчинними солями барію.

Для роботи необхідні:

реактиви: метилоранж, розчин лугу NaОН, карбонат натрію, (карбонат кальцію), магній, сульфат натрію, нітрат натрію, хлорид барію ВаСl₂, розчин розбавленого розчину сульфатної кислоти.

обладнання і хімічний посуд: штатив з пробірками, пробірки, лакмусовий папірець.

Теоретичні відомості:

Сульфатна кислота Н₂SO₄ (безводна, 100%-ва) - важка безбарвна оліїста рідина. Вона нелетка, запаху немає, надзвичайно гігроскопічна, активно вбирає вологу. Добре розчинна у воді, при чому ця реакція екзотермічна і супроводжується виділенням великої кількості теплоти, що може призвести до закипання води і розбризкування кислоти. Необхідно пам'ятати таке правило при приготуванні розчинів сульфатної кислоти: не можна воду доливати до концентрованої сульфатної кислоти! Для розбавлення кислоту треба доливати до води невеликими порціями.

Хімічні властивості розбавленого розчину сульфатної кислоти відрізняється від властивостей концентрованого розчину.

Розбавлена сульфатна кислота виявляє всі хімічні властивості, характерні для кислот.

1. Зміна кольору індикатора.

Індикатори (лакмус і метилоранж) змінюють своє забарвлення в кислотах. Це пояснюється дисоціацією кислот і утворенням 'кислотного середовища.

2. Дисоціація кислоти.

Сульфатна кислота двохосновна, належить до сильних кислот. У водних розчинах вона дисоціює за двома ступенями:

I ступінь Н₂ SO₄ = Н⁺ + НSO₄^- - гідрогенсульфат-іон

II ступінь Н₂ SO4 = 2Н⁺ + SO₄^{- -} -сульфат-іон

3. Взаємодія з основами - реакція нейтралізації:

2 NaОН + Н₂ SО₄ = Na₂SО₄ + 2Н₂O

2 моль 1 моль сульфат натрію вода

Якщо розчину лугу не вистачає для нейтралізації цієї кислоти, то сіль, що утворюється, буде кислою.

NaОН + Н₂ SО₄ = Na₂ SО₄ + 2Н₂O

1 моль 1 моль гідрогенсульфат натрію вода

4. Взаємодія з оксидами металів.

Сульфатна кислота реагує з основними та амфотерними оксидами, утворюючи солі.

MgO + Н₂ SО₄ = Mg SО₄ + Н₂O

5. Взаємодія з солями.

Сульфатна кислота сильна, одна з найстійкіших із відомих мінеральних солей, вступає в реакцію обміну з солями, утвореними слабкішими кислотами.

Na₂СО₃ + Н₂ SО₄ = Na₂SО₄ + СО₂↑ + Н₂О

Про наявність в розчинах сульфат-іонів можна судити по взаємодії цих розчинів з судити по взаємодії цих розчинів з солями барію (ВаС1₂ або Ва(NО₃)₂), при цьому випадає осад білого кольору, нерозчинний у воді і нітратній кислоті.

Хід роботи.

Дослід 1. Дія розчину кислоти на індикатори.

До 2 - 3 мл розбавленого розчину сульфатної кислоти додайте декілька крапель індикатора метилоранжу.

Що спостерігається? Як змінюється забарвлення індикатора? Про які властивості розбавленого розчину сульфатної кислоти свідчить її дія на індикатори? Як це можна пояснити з точки зору теорії електролітичної дисоціації. Напишіть рівняння дисоціації сульфатної кислоти.

Дослід 2. Реакція нейтралізації сульфатної кислоти.

До 1-2 мл розбавленого розчину сульфатної кислоти, передчасно забарвленого 2-3 краплями індикатору метилоранжу, додайте краплями гідроксид натрію.

Які зміни відбуваються з забарвленням індикатора? Поясніть ці зміни. Напишіть рівняння реакції в молекулярному повному та скороченому іонному вигляді.

Дослід 3. Взаємодія з активними металами.

Налийте в пробірку 2-3 мл розбавленого розчину сульфатної кислоти і опустіть в розчин шматочок цинку або магнію (трохи магнієвого порошка).

Який газ виділяється в результаті реакції? Які зміни відбуваються з металом? Напишіть рівняння реакції, методом електронного балансу проставте коефіцієнти в рівнянні реакції, визначте, що в цій реакції являється окисником, а що — відновником?

Дослід 4. Взаємодія з солями.

Додайте до шматочка крейди або розчину карбонату натрію 1-2 мл розчину розбавленої сульфатної кислоти.

Що спостерігаєте? Який газ виділяється в результаті реакції? Складіть рівняння реакції в молекулярній, повній іонній та скороченій формі.

Дослід 5. Якісна реакція на сульфат-іони.

Налийте в першу пробірку трохи розбавленої сульфатної кислоти, у другу розчину сульфату натрію, У третю - розчину нітрату натрію.

До кожної з пробірок додайте кілька крапель розчину хлориду барію (або нітрату барію). Що спостерігаєте?

До білого осаду, що утворився в двох пробірках (чому?) Додайте по кілька крапель розбавленої нітратної кислоти. Якщо осад не розчиняється, то це - сульфат барію ВаSО₄. Він свідчить про те, що в цих пробірках розчини містять сульфат-іони SО₄² . Складіть рівняння реакції в молекулярній, повній та скороченій іонних формах.

Контрольні запитання:

1. Які фізичні властивості сульфатної кислоти?

2. В чому проявляються гігроскопічні властивості сульфатної кислоти?

3. Яких правил техніки безпеки треба дотримуватись при приготуванн розчинів сульфатної кислоти?

4. Як дисоціює сульфатна кислота в розчинах?

5. Як змінюють своє забарвлення індикатори в розчині сульфатної кислоти?

6. Які метали взаємодіють з розчином розбавленої сульфатної кислоти?

7. Дати визначення реакції нейтралізації, напишіть цю реакцію дл; сульфатної кислоти.

8. Що являється реактивом на визначення сульфат-іонів в розчині?

9. Які два типа солей утворює сульфатна кислота?