Лабораторная работа
Эксперимент по теме: "Вода. Растворы. Основания"
Опыт 1. Взаимодействие натрия с водой.
Оборудование и реактивы: Штатив с лапкой, пробирки, воронка, натрий, дистиллированная вода, скальпель, пинцет, фильтры, фенолфталеин, лучинка.
Ход работы: Пробирку с водой закрепляют вертикально в лапке штатива. В воду бросают очищенный при помощи фильтровальной бумаги и скальпеля кусочек металлического натрия величиной с полгорошины и накрывают пробирку воронкой. Выжидают некоторое время с целью заполнения водородом пробирки и воронки. Затем газ поджигают у конца воронки пламенем горящей лучинки. Когда весь натрий прореагирует, то в воду капают раствор фенолфталеина, чтобы показать образование щелочи (малиновая окраска). Пробирку заполняют водой так, чтобы остался свободный объем примерно на 1–2 см от края пробирки. Наблюдать и объяснить происходящие эффекты. Записать уравнение реакции.
Техника безопасности: Не трогать руками металлический натрий. Остатки натрия вместе с фильтровальной бумагой погрузить в кристаллизатор с водой.
Утилизация: Содержимое пробирки слить в емкость-нейтрализатор, т.е. в емкость со щелочным раствором.
Опыт 2. Взаимодействие натрия с водой в кристаллизаторе
Оборудование и реактивы: Кристаллизатор, фильтровальная бумага, металлический натрий, пластинка (крышка для кристаллизатора), зеркало, вода, скальпель, пинцет, фенолфталеин.
Ход работы: В кристаллизатор с водой и фенолфталеином помещают фильтровальную бумагу. На влажную фильтровальную бумагу бросают кусочек натрия размером 1/2 горошины. Накрывают кристаллизатор стеклянной пластиной. Подставляют зеркало и наблюдают происходящие явления (дети сидят за партой). Разъяснить происходящие явления.
Техника безопасности: Фильтровальную бумагу, на которой резали натрий, нельзя выбрасывать в мусорный ящик во избежание возникновения пожара. Нужно положить ее в кристаллизатор с водой, чтобы остатки натрия прореагировали с водой. Не брать руками металлический натрий. Пластина служит для предохранения от разбрызгивания жидкости в кристаллизаторе. Установку после демонстрации ставят под вытяжку.
Утилизация: см. опыт 1.
Опыт 3. Взаимодействие магния с водой
Оборудование и реактивы: Пробирка, штатив с лапкой, спиртовка, спички, порошок магния, речной песок, стеклянная палочка, стеклянная трубочка, мерная пипетка на 2 мл, противень с песком, дистиллированная вода.
Ход работы: В пробирку при помощи пипетки наливают около 1 мл воды так, чтобы не замочить водой внутренние стенки пробирки. Затем насыпают такое количество речного песка, чтобы поглотилась вся вода. В этом случае пробирку можно держать горизонтально. При помощи стеклянной трубочки в пробирку вносят немного порошка магния, располагая его у края отверстия пробирки. Пробирку закрепляют в лапке штатива дном немного выше отверстия. Сильно прогревают магний до воспламенения. Как только вспыхнет магний, нагревают влажный песок. Пары воды проходят над магнием. Магний эффектно взаимодействует с водой. Выделяющийся водород загорается, пламя выходит из отверстия пробирки. После прекращения реакции между магнием и водой пробирку охлаждают и разбирают. Написать уравнения реакций, объяснить наблюдаемые явления.
Техника безопасности: Под прибор подставляем противень во избежание возгорания магния на столе при растрескивании пробирки. Не держать спиртовку руками при нагревании магния и песка.
Утилизация. В результате опыта, образуется белый оксид магния: 2Мg+O2 =2MgO.Оксид собрать в склянку и использовать для демонстрации свойств основных оксидов: а) MgO+2HCI=MgCI2+H2O;
б) MgO+H2O=Mg(OH)2 - при нагревании в присутствии фенолфталеина появляется малиновая окраска (тема «Металлы главных подгрупп I–III групп периодической системы», IX класс).
В опыте с соляной кислотой – кислоту брать в небольшом избытке. Полученная смесь HCI и MgCI2используется для демонстрации опытов: а) кислота + металл: 2HCI(MgCI2) + Mg = MgCI2+H2;
б) основание + кислота: Mg(OH)2+2HCI(MgCI2) = MgCI2+2H2O;
в) соль + кислота: MgCO3+2HCI(MgCI2) = MgCI2+CO2+H2O.
Далее растворы MgCI2отфильтровать и использовать в качестве реактива; магний, Mg(OH)2и MgCO3 высушить и поместить в соответствующие склянки.
Опыт 4. Приготовление растворов с заданной молярной концентрацией
Оборудование и реактивы: Весы с разновесом, мерная колба на 200 мл, воронка сульфат натрия кристаллический, дистиллированная вода.
Ход работы: Приготовить раствор сульфата натрия объемом 200 мл молярной концентрацией 0,5 моль/л.
Дано:
Сm= 0,5 моль/л
Vр-ра= 0,2 л
Найти: m (Na2SO4) – ?
Решение: Mr (Na2SO4) = 142
М (Na2SO4) =142 г./моль
Сm = v (Na2SO4) / Vр-ра (л)
v = m / M
Cm = m (Na2SO4) / M. 1 /Vр-ра (л)
m = Cm. Vр-ра. M = 0,5 моль/л. 0,2 л. 142 г./моль=14,2 г
Сульфат натрия массой 14,2 г переносят в колбу на 200 мл с помощью воронки и растворяют в небольшой порции воды. При постоянном перемешивании раствора в колбе постепенно объем воды доводят до метки 200 мл.
Опыт 5. Приготовление растворов с заданной массовой долей растворенного вещества
Оборудование и реактивы: Весы с разновесом, химический стакан, стеклянная палочка, шпатель, хлорид натрия, мерный цилиндр.
Ход работы: Приготовить раствор хлорида натрия массой 150 г. массовой долей 5%.
Дано: Решение:
m (р-ра) = 150 г. w%(NaCl) = m (NaCl).100% / m (р-ра)
w%(NaCl) = 5% m(NaCl) = w%(NaCl). m (р-ра) / 100%
Найти: m(NaCl) = 7,5 г
m(NaCl) – ? m(H2O) = 150 – 7,5 = 142,5 г
m(H2О) – ? V (H2О) =142,5 г / 1г/мл = 142,5 мл
Хлорид натрия массой 7,5 г помещают в химический стакан. Отмерить 142,5 мл воды. Добавить в стакан с хлоридом натрия массой 7,5 г воды объемом 142,5 мл. Размешать стеклянной палочкой с резиновым наконечником.
Утилизация. Готовят необходимые для лаборатории растворы.
Опыт 6. Очистка воды перегонкой
Оборудование и реактивы: Круглодонная колба, газоотводная трубка, стакан, электрическая плитка, вода, загрязненная почвой, ткань.
Ход работы: Собрать прибор как показано на рис. 19. На трубку повесить ткань, периодически смачивать ее холодной водой. Избыток воды стекает в кристаллизатор. Чтобы вода не стекала по трубке, на нее надевают пробку. Круглодонную колбу с загрязненной водой нагревают на плитке. Чистая (дистиллированная) вода собирается в химический стакан.
Техника безопасности: Перед включением плитки проверить целостность шнураи вилки.
Опыт 7. Взаимодействие кальция с водой
Оборудование и реактивы: Кристаллизатор, цилиндр, кальций, фильтры, пинцет, скальпель,стеклянная пластинка, спиртовка, спички, лучина, фенолфталеин.
Ход работы: В кристаллизатор с водой ставят вверх дном цилиндр, заполненный водой. Кусочек кальция, очищенный от продуктов окисления, немного прополаскивают в воде пинцетом и подводят его в цилиндр с водой. В кристаллизатор капают фенолфталеин. Кальций взаимодействует с водой, в цилиндре накапливается водород. После полного заполнения цилиндра водородом, его закрывают под водой стеклянной пластинкой, переворачивают и ставят на стол. На вытянутой руке подносят к краю открытого цилиндра горящую лучину. Наблюдают загорание водорода. Объяснить наблюдаемые эффекты взаимодействия кальция с водой. Записать уравнение реакции.
Техника безопасности: 1. Не брать руками металлический кальций.
2. Фильтровальную бумагу с очистками и кусочками металлического кальция после работы поместить в кристаллизатор.
Утилизация: Раствор гидроксида кальция слить в емкость-нейтрализатор.
Опыт 8. Взаимодействие углекислого газа с твердым едким натром
Оборудование и реактивы: Круглодонная колба, стеклянная трубка, зажим, твердый гидроксид натрия, вода, фенолфталеин, аппарат Киппа, заряженный для получения углекислого газа, фарфоровая ступка с пестиком, весы с разновесом, шпатель.
Ход работы: Колбу заполняют углекислым газом, закрывают пробкой со стеклянной и резиновой трубкой с зажимом. В колбу высыпают 2–3 г. измельченного в ступке под вытяжкой едкого натра. Закрывают колбу пробкой и несколько раз энергично встряхивают. Колба начинает разогреваться, стенки отпотевают – углекислый газ прореагировал с едким натром. Для доказательства этого конец газоотводной трубки опускают в сосуд с водой и фенолфталеином, открывают под водой зажим, вода энергично входит в колбу (эффект фонтана). Объяснить наблюдаемые явления, записать уравнение реакции, определить тип реакции.
Техника безопасности: Колбу с твердым гидроксидом натрия и углекислым газом лучше завернуть в плотную ткань, т. к. при встряхивании колба может разбиться. Размельчать твердыйедкий натр в ступке под вытяжкой.
Утилизация: 1. Щелочной раствор едкого натра и карбоната натрия в колбе слить в емкость – нейтрализатор. 2. Отработанную соляную кислоту из аппарата Киппа или лабораторного прибора для получения газов, где содержится HCI и продукт взаимодействия СаСl2, можно утилизировать, добавив кусочки мрамора до прекращения выделения углекислого газа. Далее раствор фильтруют, выпаривают, кристаллы кристаллогидрата хлорида кальция используют в лаборатории. Смесь соляной кислоты с хлоридом кальция можно использовать и как кислоту в реакциях (добавлять небольшой избыток реактивов):