Опыт взаимодействие щелочных металлов с водой
Щелочные металлы: литий, натрий, калий — очень активны. На воздухе они реагируют с кислородом и водяными парами, поэтому их хранят под слоем керосина. Литий — самый легкий из всех металлов, он легче керосина. Извлечем кусочек лития из керосина, очистим его. Литий достаточно твердый по сравнению с другими щелочными металлами и с трудом режется ножом. Поместим кусочек лития в чашку Петри, наполненную водой. Литий энергично реагирует с водой с выделением водорода и образованием щелочи — гидроксида лития. При добавлении капли раствора фенолфталеина в чашку Петри появляется малиновая окраска. Натрий — более мягкий металл, легко режется ножом. Срез натрия — серебристо-белый, быстро тускнеет на воздухе. Кусочек натрия помещаем на поверхность воды. Попадая в воду, натрий плавится и начинает быстро двигаться по поверхности воды, подгоняемый пузырьками выделяющегося водорода. Кусочек натрия уменьшается на глазах. В процессе реакции также образуется щелочь — гидроксид натрия. С калием нужно обращаться очень осторожно. На воздухе он может самовозгораться. Кусочек калия поместим в чашку Петри с водой. Калий так энергично реагирует с водой, что выделяющийся в реакции водород загорается. В целях безопасности чашку Петри следует накрыть стеклянной пластинкой. Из трех щелочных металлов наиболее активным является калий.
Оборудование: чашки Петри, фильтровальная бумага, пинцет, скальпель.
Техника безопасности. Соблюдать правила работы со щелочными металлами. Кусочки металлов, используемых в опыте, не должны быть больше рисового зерна.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Источник
Опыты по химии. Щелочные и щелочно-земельные металлы
Взаимодействие щелочных металлов с водой
Щелочные металлы: литий, натрий, калий — очень активны. На воздухе они реагируют с кислородом и водяными парами, поэтому их хранят под слоем керосина. Литий — самый легкий из всех металлов, он легче керосина. Извлечем кусочек лития из керосина, очистим его. Литий достаточно твердый по сравнению с другими щелочными металлами и с трудом режется ножом. Поместим кусочек лития в чашку Петри, наполненную водой. Литий энергично реагирует с водой с выделением водорода и образованием щелочи — гидроксида лития. При добавлении капли раствора фенолфталеина в чашку Петри появляется малиновая окраска. Натрий — более мягкий металл, легко режется ножом. Срез натрия — серебристо-белый, быстро тускнеет на воздухе. Кусочек натрия помещаем на поверхность воды. Попадая в воду, натрий плавится и начинает быстро двигаться по поверхности воды, подгоняемый пузырьками выделяющегося водорода. Кусочек натрия уменьшается на глазах. В процессе реакции также образуется щелочь — гидроксид натрия. С калием нужно обращаться очень осторожно. На воздухе он может самовозгораться. Кусочек калия поместим в чашку Петри с водой. Калий так энергично реагирует с водой, что выделяющийся в реакции водород загорается. В целях безопасности чашку Петри следует накрыть стеклянной пластинкой. Из трех щелочных металлов наиболее активным является калий.
2 Li + 2 H2O = 2 LiOH + H2
2 Na + 2 H2O = 2 NaOH + H2
2 K + 2 H2O = 2 KOH + H2
Оборудование: чашки Петри, фильтровальная бумага, пинцет, скальпель.
Техника безопасности. Соблюдать правила работы со щелочными металлами. Кусочки металлов, используемых в опыте, не должны быть больше рисового зерна.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Горение кальция на воздухе
Кальций — серебристо-белый очень твердый металл. Ввиду высокой химической активности его хранят под слоем керосина. Для того чтобы поджечь кальций на воздухе, нужна очень высокая температура. В присутствии кислорода кальций загорается при более низких температурах. Извлечем кальций из керосина, промокнем керосин фильтровальной бумагой. Опустим кусочек кальция в расплавленный нитрат калия. Как известно, нитрат калия при нагревании разлагается с выделением кислорода:
2КNO3= 2KNO2 + O2
Внесем кальций вместе с небольшим количеством нитрата калия в пламя горелки. Кальций загорается кирпично-красным пламенем. Основным продуктом горения кальция на воздухе является оксид кальция:
2Са + О2 = 2СаО
Оборудование: тигельные щипцы, горелка, шпатель.
Техника безопасности. Соблюдать правила пожарной безопасности. На рабочем столе поместить теплоизолирующую прокладку.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Жесткость воды
Жесткость воды обусловлена ионами кальция и магния. Природная вода всегда содержит соли магния и кальция. Сравним свойства жесткой и свободной от солей дистиллированной воды. В колбы с жесткой и дистиллированной водой добавим мыльный раствор. Закроем колбы и взболтаем их. В колбе с дистиллированной водой образуется обильная пена. В колбе с жесткой водой появились нерастворимые в воде соединения кальция и магния. Вот поэтому в жесткой воде мыло не мылится.
С17H35COONa → C17H35 COO — + Na +
Оборудование: колбы, химические стаканы, пипетка.
Техника безопасности. Опыт безопасен.
Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Приготовление жидкого сплава натрия и калия
Свойства сплавов отличаются от свойств исходных металлов. При комнатной температуре натрий и калий – твердые вещества. Температура плавления натрия 97,8 °С, температура плавления калия 63, 5 °С. Сейчас вы увидите, что сплав натрия и калия при комнатной температуре – жидкость.Сплав получается при плотном контакте натрия и калия. Из-за высокой активности металлов действие происходит в стакане с керосином. Прижмем кусочки металлов друг к другу и слегка потрем. На дно стакана падают капли жидкого сплава. Мы увидели, что температура плавления сплава оказалась ниже температуры плавления исходных металлов.
Оборудование: пинцет, скальпель, стакан химический, фильтровальная бумага.
Техника безопасности. Соблюдать правила работы со щелочными металлами.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Самовозгорание цезия на воздухе
Цезий – чрезвычайно активный щелочной металл. Он имеет серебристо-белый цвет, при обычной температуре вязкую, пастообразную консистенцию. Температура плавления цезия 28,7 °С. Из за высокой активности металл хранят в запаянных стеклянных ампулах. Цезий реагирует с водой со взрывом. На воздухе цезий мгновенно воспламеняется. Если раздавить ампулу цезия, то мы увидим легкий дымок. Соприкоснувшись с кислородом воздуха цезий сгорел. При сгорании цезия образуются не оксиды, а пероксиды и надпероксиды цезия.
2Сs + O2 = Cs2O2
Сs + O2 = CsO2
Оборудование: щипцы, огнезащитная прокладка.
Техника безопасности. При разбивании ампулы с цезием использовать защитный экран, работать только в защитных очках.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Способы устранения жесткости воды
В природной воде растворены соли кальция и магния. Это гидрокарбонаты и сульфаты. Покажем два способа осаждения гидрокарбонатов для уменьшения жесткости воды. Первый способ – кипячение. При кипячении* растворимые гидрокарбонаты переходят в нерастворимые карбонаты, и жесткость воды уменьшается.
Второй способ – добавление известковой воды. При добавлении известковой воды гидрокарбонаты переходят в карбонаты и вода становится более мягкой.
Но жесткость воды зависит еще и от сульфатов кальция и магния. Сульфаты кальция и магния можно удалить с помощью карбоната натрия. При добавлении карбоната натрия сульфаты переходят в нерастворимые карбонаты кальция и магния.
CaSO4 + Na2CO3= CaCO3 ↓+ Na2SO4
Теперь мы знаем, как уменьшить жесткость воды. Накипь внутри чайника ‑ это осадок карбонатов кальция и магния с примесью сульфата кальция. Накипь можно удалить со стенок, используя разбавленный раствор уксусной кислоты.
Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, химические стаканы, пипетка, спиртовка, шпатель, держатель для пробирок.
Техника безопасности.
Требуется соблюдение правил обращения с нагревательными приборами.
Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Источник
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.
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?
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.
Опыт 5. Определение рН раствора тетрабората натрия
С помощью универсального индикатора определите рН раствора тетрабората натрия. Напишите уравнение реакции гидролиза соли.
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.
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?
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.
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.
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:
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 см 3 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 60 о С раствора соли А до 0 о С выкристаллизовалось 65,1 г соли А. При этом растворимость соль при 60 о С равна 18,2 г, а при 0 о С 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.
Источник
