Реферат: Методические рекомендации к лабораторно-практическим занятиям по общей химии Федеральное агентство по здравоохранению и социальному развитию

Методические
рекомендации

к лабораторно-практическим занятиям по общей химии


Федеральное агентство по здравоохранению
и социальному развитию

Северный научный центр РАМН

Северный государственный медицинский университет


Методические рекомендации
к лабораторно-практическим
занятиям по общей химии


Архангельск

Северный государственный медицинский университет

2009 год

Печатается по решению центрального
координационно-методического совета
Северного государственного медицинского
университета


^ Под общей редакцией А.Е. Щеголева, канд. хим. наук, доцента кафедры общей и биоорганической химии СГМУ


Авторы-составители: Е.А. Айвазова, канд. биол. наук, зав. кафедрой общей и биоорганической химии; ^ Г.П. Суханова, канд. тех. наук, доцент кафедры общей и биоорганической химии; Е.А. Журавлёва, канд. биол. наук, ст. преп. кафедры общей и биоорганической химии; Т.Г. Антонова, ст. преп. кафедры общей и биоорганической химии; А.В. Лоскутова, ассистент кафедры общей и биоорганической химии; О.Е. Титова, ассистент кафедры общей и биоорганической химии; А.Е. Щеголев, канд. хим. наук, доцент кафедры общей и биоорганической химии


Рецензенты: Н.А. Матонина, ассистент кафедры
общей и биоорганической химии СГМУ;
^ Н.Б. Чагина, канд. техн. наук, доцент кафедры химии ПГУ имени М.В. Ломоносова


Методические рекомендации содержат материал для подготовки студентов к лабораторно-практическим занятиям по общей химии для студентов лечебного, педиатрического, стоматологического факультетов и медико-профилактического отделения факультета медицинской профилактики и экологии. Приведены контрольные вопросы и задачи для самостоятельного решения.

Могут быть полезны также и студентам других факультетов медицинских университетов.


© Щеголев А.Е., 2009

© Северный государственный
медицинский университет, 2009

Весь изучаемый материал по общей химии распределён по главам, соответствующим тематике лабораторно-практичес-ких занятий. Основой для изучения общей химии служат учебники и учебные пособия, приведённые в списке литературы, и лекции по общей химии, читаемые на данных факультетах.


Занятие 1 (Вводное).


Содержание занятия:

1. Инструктаж по технике безопасности.


^ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ СТУДЕНТОВ В ЛАБОРАТОРНЫХ ПРАКТИКУМАХ СГМУ


Спешка, небрежность в работе, незнание приемов обращения с реактивами и приборами делают работу в лаборатории опасной!!!


Работать в лабораторных практикумах кафедры разрешается только в халатах с длинными рукавами.

Рабочее место следует содержать в чистоте, не загромождать его посудой и посторонними предметами.

Приступая к работе, студент должен:

уяснить методику работы;

проверить соответствие взятых веществ веществам, указанным в описании работы.

Все процедуры при выполнении практической работы необходимо производить только на своем рабочем месте или вытяжном шкафу. Запрещается перемещение ёмкостей с реактивами из вытяжного шкафа.

Имеющиеся на рабочих местах реактивы необходимо использовать только по назначению.

Отмеривание реактивов следует производить с помощью калиброванной посуды или пипеток с грушами. Категорически запрещается отмеривать жидкие реагенты и биологические жидкости путем их всасывания в пипетку ртом !!!

Будьте особенно осторожны в обращении с концентрированными растворами кислот, щелочей, огнеопасными и ядовитыми веществами.

Во избежание разбрызгивания жидкости (что грозит получением ожогов) концентрированные кислоты и щелочи следует добавлять к воде или водному раствору, а не наоборот.

Пипетку с концентрированной кислотой надо приподнять и подержать над склянкой, пока кислота с наружной стенки пипетки не стечет в склянку, и только затем следует перенести пипетку к рабочей пробирке.

При попадании кислоты (щелочи) на кожу рук, лица или одежду нужно немедленно промыть это место под сильной струей воды, а затем протереть ватой, смоченной 2% раствором гидрокарбоната натрия (уксусной кислоты), а затем насухо вытереть.

Не оставляйте открытыми склянки с жидкостями и банки с сухими реактивами. Склянок из штативов не вынимать!!!

Пролитые или рассыпанные реактивы немедленно удалите с рабочей поверхности стола.

Правильно пользуйтесь нагревательными приборами и строго соблюдайте правила безопасности при нагревании.

Нагревательные приборы должны стоять на термоизолирующей прокладке – асбестовой, керамической, мраморной.

При нагревании растворов в пробирках отверстие пробирки направлять в сторону от себя и от работающих рядом товарищей; не заглядывать в пробирку сверху, т.к. возможен выброс раствора.

При упаривании раствора и прокаливании вещества на песчаной бане тигли и фарфоровые чашки снимать с бани только с помощью тигельных щипцов.

Пробирку с веществом слегка прогрейте всю, затем нагревайте пробирку ниже уровня жидкости в ней.

При первых признаках отравления (головокружение, тошнота и т.д.) пострадавшего вывести на свежий воздух и дать подышать нашатырный спирт.

При всех несчастных случаях обращаться к преподавателю или лаборанту.

^ Категорически запрещается выполнять в лаборатории экспериментальные работы, не связанные с выполнением учебного практикума!!!


Занятие 2. Строение атома. Химическая связь и строение молекул


Цель занятия:

Сформировать современные представления о строении атома, о природе химической связи, её влиянии на строение и свойства химических соединений; а также развить культуру речи, логичность и глубину мышления, умение работать с литературой.


Задачи:

Научиться:

пользоваться системой квантовых чисел для характеристики энергетического состояния электрона в атоме и молекуле;

составлять электронные формулы атомов элементов и на основании последних уметь определять положение элемента в периодической системе элементов Д. И. Менделеева, принадлежность к семейству элементов (s-, p-, d-, f-), свойства простых веществ (окислитель, восстановитель и т. д.);

составлять электронно-графические формулы (спиновые схемы) атомов элементов и на основании последних определять валентность атомов элементов в основном и возбужденном состояниях;

на основании положения элемента в периодической системе определять величину радиуса атома, энергии ионизации, энергии сродства к электрону, электроотрицательности и сравнивать их со значениями этих величин атомов других элементов.

Научиться определять:

с позиции метода валентных связей (МВС) кратность, прочность и тип (σ, π) связи;

влияние направленности связи на строение (пространственную конфигурацию) молекул;

тип гибридизации атомов элементов в простейших соединениях и её влиянии на пространственную конфигурацию молекул;

предсказывать физико-химические свойства соединений в зависимости от их строения (типа химической связи).


Содержание занятия:

1. Обсуждение вопросов по теме занятия.

2. Контроль усвоения темы (устный или письменный опрос).


Вопросы, предлагаемые для обсуждения на занятии:

Квантово-механическая модель атома. Дуализм электрона. Уравнение де Бройля. Вероятностный характер движения электрона в атоме. Принцип неопределенности Гейзенберга. Электронное облако. Атомная орбиталь.

Характеристика энергетического состояния электрона в атоме системой квантовых чисел: главное (n), орбитальное (l), магнитное (m) и спиновое (s) квантовые числа; их физический смысл и взаимосвязь.

Многоэлектронные атомы. Принцип Паули. Максимальное число электронов на орбиталях, подуровнях и уровнях.

Принцип минимума энергии. Последовательность заполнения электронами атомных орбиталей. Электронные формулы элементов; s-, p-, d-, f-элементы.

Заполнение электронами атомных орбиталей одного подуровня, правило Хунда. Электронно-графические формулы (спиновые схемы) элементов.

Связь между электронным строением атомов и положением элементов в периодической системе: s-, p-, d-, f- семейства элементов.

Радиусы атомов. Закономерности изменения радиусов атомов, энергии ионизации, энергии сродства к электрону, электроотрицательности s- и p- элементов (по группам и периодам).

Основное и возбужденное состояние атома.

Метод валентных связей. Основные положения метода. Механизм и способы образования ковалентной химической связи. Валентность. Максимальная валентность. Валентно-насыщенное и валентно-ненасыщенное состояние атома (на примере элементов II периода). Длина связи. Энергия связи.

Направленность химической связи. Влияние направленности связи на пространственную конфигурацию молекул типа АА, АВ, А2В, А3В. Насыщаемость, кратность связи.

Гибридизация атомных орбиталей атомов Ве, В, С на примере образования молекул ВеН2, ВН3, СН4 .

σ- и π-Связи.

Понятие о нелокализованной π-связи.

Полярность и поляризуемость химической связи. Дипольный момент связи (постоянный и индуцированный). Полярная и неполярная ковалентная связь. Ионная связь как предельно поляризованная ковалентная связь. Степень окисления атомов. Гомо- и гетеролитический разрыв связи.

Водородная связь. Межмолекулярная и внутримолекулярная водородная связь. Роль водородной связи в процессах ассоциации, растворения и биохимических процессах.


Контрольные вопросы и задачи

Вычислить массу фотона, соответствующего длине волны
λ = 589·10-9 м (h = 6.626 × 10-34 Дж/с).

Значением какого квантового числа определяется размер электронного облака и энергии электрона? Какие возможные значения может принимать данное квантовое число?

Главное квантовое число n = 3. Сколько возможных значений будет иметь орбитальное квантовое число?

Значением какого квантового числа определяется форма электронного облака?

Какая форма электронного облака соответствует значению квантового числа l = 1?

Значениями какого квантового числа определяется ориентация атомных орбиталей в пространстве?

Сколько значений магнитного квантового числа возможно для электронов энергетического подуровня, орбитальное квантовое число которого равно 2?

Электронная формула атома имеет вид 1s22s22p63s1 . Укажите и объясните, к какому периоду, группе периодической системы элементов и семейству (s, p, d, f) относится данный элемент?

Среди приведенных ниже электронных конфигураций укажите невозможные и объясните причину невозможности их реализации:

а) 1p3, б) 3p6, в) 4s2, г) 2d4, д) 2p7, е) 3f8, ж) 4d10

Сколько вакантных d-орбиталей имеется в атоме титана? Напишите для него электронно-графическую формулу (спиновую схему) d-подуровня.

Укажите способы образования химических связей в ионе NH4+.

Дайте определение валентности. Приведите графические формулы следующих соединений: Mn2O3, MnO3, Mn2O7, и определите валентность марганца в них.

Укажите тип связи в соединениях:

а) NaCl, б) Br2 , в) NH3.

Руководствуясь разностью относительных электроотрицательностей (ОЭО) атомов элементов в связи Э–О, определите, как меняется характер связи в оксидах элементов III периода периодической системы элементов (ОЭО Na – 0.9; Mg – 1.2; Al – 1.5; Si – 1.8; P – 2.1; S – 2.5; Cl – 3.0; O – 3.5).

Что такое гибридизация атомных орбиталей? Какой тип гибридизации орбиталей атома кремния предшествует образованию молекулы SiH4? Какова её пространственная структура?

У какого из ионов: Na+ или Clˉ – поляризующая способность выше?



Занятие 3. Комплексные соединения и их свойства


Цель занятия:

Получить системные знания о физико-химических свойствах комплексных соединений.


Содержание занятия:

1. Обсуждение теоретических вопросов по теме.

2. Решение задач.

3. Выполнение лабораторной работы.

Вопросы, предлагаемые для обсуждения на занятии:

Координационная теория Вернера: центральный атом, лиганды, координационное число центрального атома. Характер связей в комплексах с точки зрения метода валентных связей. Комплексообразующая способность s-, d-, p- элементов.

Классификация комплексных соединений по заряду и природе лигандов. Катионные комплексные соединения (аквакомплексы, аммиакаты). Анионные комплексные соединения (ацидокомплексы, гидроксокомплексы).

Номенклатура комплексных соединений.

Ионные равновесия в растворах комплексных соединений. Константы нестойкости и устойчивости комплексных ионов.

Внутрикомплексные соединения (хелаты). Внутрикомплексные соединения в биологических объектах.


Лабораторная работа

Познакомьтесь с содержанием лабораторных опытов и оформите их по предлагаемой форме.


а) Электролитическая диссоциация и устойчивость комплексных соединений в растворах

Опыт 1. Гексацианоферрат (III) калия K3[Fe(CN)6] при диссоциации в растворах образует ионы К+ и [Fe(CN)6]3-. Для доказательства этого в две пробирки берут по 3 капли раствора K3[Fe(CN)6]. В первую пробирку добавляют 2 капли раствора едкого натра (реактив на ион Fe3+), а во вторую – 2 капли раствора гидротартрата натрия, NaHC4H4O6 (реактив на ион К+), и отмечают результат их действия. Для сравнения выполняют в третьей пробирке реакцию обнаружения ионов Fe3+ в растворе хлорида железа (III), FeCl3. Полученные результаты сопоставляют, записывают уравнение диссоциации комплексного соединения и делают вывод об устойчивости комплексного иона [Fe(CN)6]3-.

Опыт 2. Хлорид диаминсеребра (I) в растворах диссоциирует следующим образом:

[Ag(NH3)2]Cl → [Ag(NH3)2]+ + Clˉ

[Ag(NH3)2]+ ↔ Ag+ + 2NH3

Для изучения устойчивости комплексного иона в две пробирки берут по 3 капли раствора хлорид диаминсеребра (I) [Ag(NH3)2]Cl и в них добавляют реактивы на ион серебра: в первую – раствор иодида калия, а в другую – раствор гидроксида натрия. Записывают уравнение диссоциации, отмечают результат, объясняют его и делают вывод об устойчивости комплексного иона [Ag(NH3)2]+. Для объяснения используют данные о произведении растворимости: ПРAgI = 8,3·10-17, ПРAgOH= 1,6·10-8.


б) Катионные комплексные соединения. Получение аммиакатов кобальта и никеля

Опыт 3. В пробирку берут 3 капли раствора сульфата кобальта (II) CoSO4 добавляют по каплям концентрированный раствор аммиака NH3∙H2O (NH4OH) до образования осадка сульфата гидроксокобальта (CoОH)2SO4 и затем наблюдают растворение полученного осадка придальнейшем добавлении NH4OH – образуется сульфат гексаамминкобальта (II):


CoSO4 + 6NH4OH = [Со(NH3)6]SO4 + 6H2O

избыток


Записывают уравнение реакции, название и цвет комплексного соединения.

Опыт 4. Аналогичную реакцию проводят с солью никеля (II) и разбавленным раствором NH4OH. При этом образуется сульфат гексаамминникеля (II):


NiSO4 + 6NH4OH = [Ni(NH3)6]SO4 + 6H2O

избыток


в) Анионные комплексные соединения. Получение и исследование ацидокомплексов магния, серебра, висмута

Опыт 5. В пробирку вносят 2 капли раствора хлорида магния MgCl2, и добавляют по каплям концентрированный раствор карбоната аммония (NH4)2CO3. Отмечают, что образовавшийся при этом осадок карбоната гидроксомагния (MgОH)2CO3 растворяется в избытке реактива. В результате реакции образуется комплексное соединение – дикарбонатомагнезиат (II) аммония:


MgCl2 + 2(NH4)2CO3 = (NH4)2[Mg(CO3)2] + 2NH4Cl

избыток


Опыт 6. В две пробирки вносят по 1 капле раствора нитрата серебра AgNO3, и одну из них оставляют в качестве контрольной. В другую добавляют по каплям насыщенный раствор хлорида натрия и образовавшийся осадок хлорида серебра AgCl растворяют при энергичном встряхивании в избытке реактива. В результате реакции образуется дихлороаргентат (I) натрия:

AgNO3 + 2NaCl = Na[AgCl2] + NaNO3

избыток


В обе пробирки добавляют реактив на ион серебра — по 1 капле раствора гидроксида натрия, отмечают результат и делают вывод о наличии ионов Ag+ в каждом из растворов.


2Ag+ + OHˉ = Ag2O↓ + H+

бурый


Опыт 7. К 2 каплям нитрата висмута (III) Bi(NO3)3, прибавляют по каплям раствор иодида калия КI до образования осадка BiI3. Затем добавляют избыток реактива и наблюдают растворение осадка, при этом образуется тетраиодовисмутат (III) калия:

Bi(NO3)3 + 4KI = K[BiI4] + 3KNO3

избыток


Напишите уравнение реакции и укажите цвет образовавшегося раствора.


г) Анионные комплексные соединения. Получение гидроксомплексов меди и сурьмы

Опыт 8. К 2 каплям раствора сульфата меди (ΙΙ) CuSO4, добавляют 2 капли концентрированного раствора гидроксида натрия, наблюдают образование осадка гидроксида меди (ΙΙ) Cu(OH)2. Затем растворяют его, прибавляя избыток реактива, в результате реакции образуется тетрагидроксокупрат (II) натрия:

CuSO4 + 4NaOH = Na2[Cu(OH)4] + Na2SO4

избыток


Напишите уравнение реакции и отмечают цвет образовавшегося раствора.

Опыт 9. К 3 каплям раствора хлорида сурьмы (ΙΙΙ) SbCl3 прибавляют по каплям раствор гидроксида натрия, наблюдают образование осадка белого цвета. Продолжают добавлять реактив до полного растворения осадка, при этом образуется гексагидроксостибат (III) натрия:


SbCl3 + 6NaOH = Na3[Sb(OH)6] + 3NaCl

избыток


Напишите уравнение реакции и отмечают цвет образовавшегося раствора.


д) Окислительно-восстановительные свойства комплексных соединений

Опыт 10. К 4 каплям раствора перманганата калия KMnO4 добавляют 2 капли раствора серной кислоты H2SO4 и по каплям раствор гексацианоферрата(II) калия, K4[Fe(CN)6]. Отмечают изменение цвета раствора перманганата калия, указывают окислитель и восстановитель в данной реакции, записывают уравнение реакции:


5K4[Fe(CN)6] + KMnO4 + 4H2SO4 = 5K3[Fe(CN)6] + MnSO4 +

+ 3K2SO4 + 4H2O.


е) Внутрикомлексные соединения. Получение и исследование внутрикомплексного соединения железа

Опыт 11. В 2 пробирки вносят по 5 капель хлорида железа (III) FeCl3 и одну из них оставляют в качестве контрольной. В другую добавляют 1 каплю раствора гидроксида натрия, затем к образовавшемуся осадку гидроксида железа (III), Fe(OH)3, 6–7 капель раствора щавелевой кислоты, H2C2O4, отмечая растворение осадка:


FeOH3 + 3H2C2O4 = H3[Fe(C2O4)3] + 3H2O.


Формула внутрикомплексного соединения имеет вид:





В обе пробирки добавляют реактив на ион Fe3+ — по 1 капле раствора роданида аммония, NH4SCN:

Fe3+ + 3SCNˉ = Fe(SCN)3

Отмечают окраску растворов, делают вывод о наличии ионов Fe3+ в каждом из них. Записывают уравнения реакций.

Работу оформляют в вид таблицы:

Номер и название опыта

Уравнения реакций
(с указанием внешних признаков)

Результаты наблюдений.
Вывод (диссоциация, устойчивость, окислительно-восст. свойства и т.д.)

1

2

3

Электролитическая диссоциация и устойчивость комплексных соединений в растворах. Опыт 1

K3[Fe(CN)6]  ……

1. Реакция на ион Fe3+ ……

2. Реакция на ион К+ ………

3. Гексацианоферрат (III) калия, K3[Fe(CN)6], диссоциирует на ионы…………

4. Ион [Fe(CN)6]3- достаточно…… (устойчив, неустойчив)

….







Примечание. Таблицу расчерчивают на развёрнутом листе тетради. Вторую графу следует чертить не менее 15 см. Между записями опытов делают интервал в 2–3 клеточки.


Контрольные вопросы и задачи

Составьте формулу комплексного соединения, в котором комплексообразователь — ион золота (степень окисления +3, координационное число 4), лиганды — хлорид-ионы, внешняя сфера — ионы натрия. Назовите это соединение.

Определите степень окисления атома – комплексообразователя в следующих комплексных ионах: [Fe(PO4)2]3-, [FeF6]4-, [CoCl6]3-,[Zn(CN)6]4-

Каков заряд (х) комплексных ионов: [Co+2Cl4]x, [Co+3(NO3)6]x, [Ni+2(SO4)2]x, [Cd+2(NH3)6]x?

Какова природа связи в координационном соединении: а) между внутренней и внешней координационными сферами; б) между атомом–комплексообразователем и лигандами?

Напишите уравнения реакций первичной и вторичной диссоциации и выражение констант нестойкости для следующих комплексных соединений: K2[Cd(SCN)4]; [Pt(NH3)4Cl2]Cl2; K3[Cr(OH)6].

Напишите формулы соединений переходного ряда от [Со(NH3)6]Cl3 к K3[Co(NO2)6], последовательно замещая внутреннюю сферу комплекса нитрит-ионами. Назовите эти соединения.

Из сочетания частиц Cr3+, Clˉ, H2O и К+ можно составить 7 формул комплексных соединений. Составьте формулы этих соединений, если координационное число комплексообразователя – 6; назовите их; укажите, какие из этих соединений являются электролитами, а какие неэлектролитами.

Имеются два водных раствора: в одном растворена соль K3[Fe(CN)6], а в другом – NH4Fe(SO4)2; к каждому из них прилили раствор едкого кали. В одном из этих случаев произошла реакция и один из продуктов реакции выпал в осадок. Напишите молекулярное и ионные (полное и сокращённое) уравнения этой реакции. Укажите цвет образовавшегося осадка.

Закончите уравнения реакций взаимного превращения ионов:

[Fe(CN)6]4- ↔ [Fe(CN)6]3- + ē

в зависимости от природы партнёра:

а) K4[Fe(CN)6] + K2Cr2O7 + H2SO4 = …

б) K3[Fe(CN)6] + SnCl2 + HCl = …

Примечание. Для олова характерны степени окисления (+2) и (+4), для хрома — (+3) и (+6).


^ Занятие 4. Физико-химические свойства
s-элементов и их соединений



Цель занятия:

Сформировать системные знания о физико-химических свойствах s-элементов, их важнейших соединений и применении их в медицине, развить логичность и глубину мышления, умение работать с литературой, химической посудой и реактивами.


Содержание занятия:

Контрольная работа по теме «Строение атома и комплексные соединения».

Обсуждение вопросов по теме занятия.

Лабораторная работа по теме «Физико-химические свойства соединений s-элементов».


Вопросы для подготовки к контрольной работе

Квантово-механическая модель атома. Электронное облако. Атомная орбиталь.

Характеристика энергетического состояния электрона в атоме системой квантовых чисел: главное (n), орбитальное (l), магнитное (m) и спиновое (s) квантовые числа; их физический смысл и взаимосвязь.

Многоэлектронные атомы. Принцип Паули. Максимальное число электронов на орбиталях, подуровнях и уровнях.

Принцип минимума энергии. Последовательность заполнения электронами атомных орбиталей. Электронные формулы элементов; s-, p-, d-, f-элементы.

Заполнение электронами атомных орбиталей одного подуровня, правило Хунда. Электронно-графические формулы (спиновые схемы) элементов.

Связь между электронным строением атомов и положением элементов в периодической системе: s-, p-, d-, f- семейства элементов.

Основное и возбужденное состояние атома.

Метод валентных связей. Основные положения метода. Механизм и способы образования ковалентной химической связи. Валентность. Максимальная валентность. Длина связи. Энергия связи.

Направленность химической связи. Влияние направленности связи на пространственную конфигурацию молекул типа АА, АВ, А2В, А3В. Насыщаемость, кратность связи.

Полярность и поляризуемость химической связи. Дипольный момент связи (постоянный и индуцированный). Полярная и неполярная ковалентная связь. Ионная связь как предельно поляризованная ковалентная связь. Степень окисления атомов.

Координационная теория Вернера: центральный атом, лиганды, координационное число центрального атома. Характер связей в комплексах с точки зрения метода валентных связей.

Классификация комплексных соединений по заряду и природе лигандов. Катионные комплексные соединения (аквакомплексы, аммиакаты). Анионные комплексные соединения (ацидокомплексы, гидроксокомплексы).

Номенклатура комплексных соединений.

Ионные равновесия в растворах комплексных соединений. Константы нестойкости и устойчивости комплексных ионов.

Внутрикомплексные соединения (хелаты). Внутрикомплексные соединения в биологических объектах.


Вопросы, предлагаемые для обсуждения на занятии:

Общая характеристика s-элементов (особенности строения атомов, закономерности изменения радиуса атома, энергии ионизации);

Общие закономерности изменение характера оксидов и гидроксидов s-элементов I и II групп (кислотно-основных свойств).

Биологическая роль s-элементов (Na, K, Ca, Mg) и применение их соединений в медицине.


Лабораторная работа. Физико-химические свойства s-элементов и их соединений.


Познакомьтесь с содержанием лабораторных опытов и подготовьте их к оформлению – начертите таблицу (см. ниже), напишите названия опытов и уравнения реакций, происходящих в опытах.


Номер и название опыта

Уравнения реакции
(с указанием внешних признаков)

Результаты наблюдений, вывод (условия проведения реакций, характер гидроксидов, растворимость соединений, окислитель, восстановитель)

Опыт I.

Осаждение ионов натрия из растворов. Обнаружение катионов натрия гексагидроксо(V)стибиатом калия

NaCI + K[Sb(OH6] = Na[Sb(OH6]↓ + KCl

белый кристаллический

1.В центральной или слабощелочной среде.

2. При потирании стеклянной палочкой

3. Отсутствии солей s-элементов П А гр.


Примечание: Таблицу чертят на развернутом листе тетради. Вторую графу следует чертить не менее 15 см. между записями опытов делать интервал в 2–3 клеточки.


а) Натрий и его соединения

Опыт № 1. Осаждение катионов натрия из растворов. Обнаружение катионов натрия гексагидроксо(V)стибиатом калия K[Sb(OH6].

Гексагидроксо(V)стибиат калия в нейтральном или слабощелочном растворе при комнатной температуре образует с солями натрия белый кристаллический осадок гексагидроксо(V)стибиат натрия:


NaCl + K[Sb(OH6] = Na[Sb(OH6]↓ + KCl

белый кристаллический осадок

Аналогичный осадок с этим реактивом образуют соли магния, кальция, стронция, бария, поэтому проведением реакции открытия катиона натрия в растворе следует убедиться в отсутствии этих ионов в растворе.

В пробирку берут 2 капли раствора хлорида натрия, добавляют 2 капли раствора реактива K[Sb(OH6] и потирают о внутреннюю стенку пробирки стеклянной палочкой для ускорения образования осадка. Отмечают характер (аморфный, кристаллический) и цвет осадка. Записывают уравнение реакции и делают вывод об условиях ее проведения.


б) Калий и его соединения

Опыт № 2. Осаждение катионов калия из растворов. Обнаружение катиона калия гидротартратом натрия NaHC4H4O6.

Гитротартрат натрия (кислая соль винной кислоты) в нейтральной среде при комнатной температуре образует с солями калия кристаллический осадок гидротартрата калия:


KCl + NaHC4H4O6 = KHC4H4O6↓ + NaCl

белый кристаллический осадок

Аналогичный осадок с данным реактивом образуют соли кальция, поэтому перед проведением реакции открытия катиона калия следует убедиться в отсутствии этих ионов в растворе.

В две пробирки берут по 2 капли раствора хлорида калия, в каждую из них добавляют по 2 капли раствора реактива NaHC4H4O6 и потирают стенки пробирки стеклянной палочкой до образования осадка. Отмечают свет и характер осадка. В первую пробирку добавляют 3–4 капли соляной кислоты, а во вторую — 3–4 капли раствора щелочи (KOH или NaOH) и пробирки встряхивают до растворения осадка. Записывают уравнения реакций образования и растворения осадка в кислоте и щелочи. Делают вывод об условиях проведения реакций.


в) Получение и кислотно-основные свойства гидроксидов бериллия, магния, кальция.

Опыт № 3. В две пробирки берут по 3 капли раствора сульфата бериллия и в каждую пробирку добавляют по каплям раствор щелочи (каждый раз встряхивая пробирку) до образования осадка гидроксида бериллия. В первую пробирку добавляют избыток щелочи, а во вторую — 4–5 капель соляной кислоты. Пробирки встряхивают и отмечают растворение осадков.

Аналогично проводят опыты с солями магния и кальция (опыты 4 и 5).

При оформлении каждого опыта приведите уравнение реакций образования гидроксида и растворение его в кислоте и щёлочи. Укажите цвет осадка. Сделайте вывод о характере гидроксида (кислотный, амфотерный, основной).


^ Опыт № 6. Магний и его соединения. Реакция с карбонатом аммония (NH4)2CO3

В две пробирки берут по 2 капли раствора хлорида магния, в каждую из них добавляют по 2 капли раствора карбоната аммония и наблюдают выпадение белого аморфного осадка карбоната гидроксомагния:


2MgCl2 + 2(NH4)2CO3 + H2O = (MgOH)2CO3 ↓ + 4NH4Cl + CO2 ↑

белый аморфный осадок

В первую пробирку добавляют 3–4 капли раствора хлорида аммония, во вторую — 3–4 капли уксусной кислоты и пробирки встряхивают до растворения осадков. Записывают уравнение реакций и делают вывод об условиях ее проведения.


^ Опыт № 7. Магний и его соединения. Реакция с гидрофосфатом натрия Na2HPO4

В две пробирки берут по 2 капли раствора хлорида магния, в каждую из них добавляют по 2 капли раствора гидрофосфата натрия и наблюдают выпадение белого аморфного осадка гидрофосфата магния:


MgCl2 + Na2HPO4 = MgHPO4↓ + 2 NaCl

белый аморфный осадок

В первую пробирку добавляют 3–4 капли соляной кислоты, а во вторую — 3–4 капли уксусной кислоты и обе пробирки встряхивают до растворения осадков. Записывают уравнение реакций образования и растворения осадка. Делают вывод об условиях ее выполнение и применении.

Данная реакция используется для обнаружения ионов магния в растворах.


^ Опыт № 8. Кальций и его соединения. Реакция с хроматом калия K2CrO4

В пробирку берут 3 капли раствора хлорида кальция, добавляют 3 капли насыщенного раствора хромата калия и стенки пробирки потирают стеклянной палочкой. Отмечают результат опыта (осадок выпал, не выпал) и делают вывод о растворимости хромата кальция.


^ Опыт № 9. Стронций и его соединения. Реакция с хроматом калия K2CrO4

Реакция используется для обнаружения ионов стронция в растворах. В две пробирки берут по 2 капли раствора нитрата стронция, в каждую из них добавляют по 2 капли раствора хромата калия и стенки пробирки потирают стеклянной палочкой до образования желтого кристаллического осадка хромата стронция:

Sr(NO3)2 + K2CrO4 = SrCrO4 ↓ + 2KNO3

жёлтый кристаллический

В первую пробирку добавляют 4–5 капель соляной (азотной) кислоты, а во вторую — 4–5 капель уксусной. Пробирки встряхивают и наблюдают действие кислот на осадок в той и другой пробирке.

Записывают уравнения реакций образования и растворения осадка. Делают вывод об условиях выполнения реакций и ее использовании.


^ Опыт № 10. Барий и его соединения. Реакция с сульфатом натрия Na2SO4

В пробирку берут 2 капли раствора хлорида бария, добавляют 2 капли раствора сульфата натрия и наблюдают выпадение белого мелкокристаллического осадка сульфата бария:


BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 ↓ + 2NaCl

белый кристаллический осадок

К осадку добавляют 4–5 капель соляной (азотной) кислоты и наблюдают действие кислоты на осадок. Записывают уравнение реакции образования осадка и делают вывод о растворимости сульфата бария в воде и сильных кислотах.


^ Опыт № 11. Барий и его соединения. Реакция с хроматом калия K2CrO4

В две пробирки берут по 2 капли раствора хлорида бария, в каждую из них добавляют по 2 капли раствора хромата калия и наблюдают выпадение жёлтого мелкокристаллического осадка хромата бария.

В первую пробирку добавляют 3–4 капли соляной (азотной) кислоты, во вторую — 3–4 капли уксусной. Пробирки встряхивают и отмечают, в какой из пробирок произошло растворение осадка.

Записывают уравнения реакций образования и растворения осадка, делают вывод об условиях ее выполнения и применении. Сравнивают свойства хромата бария со свойствами хромата стронция.

Реакция используется для обнаружения ионов бария в растворах.


^ Опыт № 12. Барий и его соединения. Реакция с карбонатом аммония (NH4)2CO3

В две пробирки берут по 2 капли раствора хлорида бария, в каждую из них добавляют по 2 капли раствора карбоната аммония и наблюдают выпадение белого аморфного осадка карбоната бария.

В первую пробирку добавляют 3–4 капли уксусной кислоты, а во вторую — 3–4 капли раствора хлорида аммония. Пробирки встряхивают и наблюдают, в какой из пробирок произошло растворение осадка.

Записывают уравнение реакций образования и растворения осадка, делают вывод об условиях выполнения реакции и сравнивают свойства карбоната бария со свойствами карбоната гидроксомагния.


Контрольные вопросы и задачи

У какого из гидроксидов — KOH или NaOH, KOH или Ca(OH)2 — оснόвные свойства выражены сильнее? Почему?

Почему калий взаимодействует с водой более энергично, чем литий или натрий?

Напишите уравнения реакций взаимодействия (сгорания) Li, Na, K с кислородом. Назовите продукты реакций.

Напишите уравнение реакции взаимодействия пероксида натрия с оксидом углерода (IV). Составьте электронный баланс и укажите, для каких практических целей используется данная реакция.

Напишите уравнение реакции взаимодействия гидрида калия с водой. Составьте электронный баланс и укажите окислитель и восстановитель.

Какой тип гибридизации проявляет атом бериллия в соединениях:

а) BeCl2;

б) K2[BeF4]?

Составьте уравнения реакций следующих превращений:


Са → CaH2 → Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 → CaO → Ca(OH)2 → CaCO3


Рассчитайте массовую долю щелочи в растворе, полученном при взаимодействии натрия массой 20 г и воды объемом 100 мл.

Кальций какой массы необходимо растворить в 150 мл воды, чтобы получить раствор с массовой долей 10%?

В растворе находятся следующие ионы: Na+, Be2+, Ca2+. Какой реактив из перечисленных можно использовать для их обнаружения: а) NaOH, б) HCl, в) K[Sb(OH)6],
г) K4[Fe(CN)6]?



^ Занятие 5. Физико-химические свойства
p-элементов и их соединений



Цель занятия:

Получить представление о строении и свойствах р-элементов, а также их соединений. Познакомиться с биологической ролью р-элементов и применении неорганических соединений р-элементов в медицине.


Содержание занятия:

Обсуждение вопросов по теме занятия.

Лабораторная работа по теме: «Физико-химические свойства соединений p-элементов».

Представление отчета о выполненной работе.


Вопросы, предлагаемые для обсуждения на занятии:

Положение р-элементов в периодической системе, особенности строения их атомов.

Закономерности изменения окислительно-восстановитель-ных свойств р-элементов в зависимости от степени окисления.

Изменение кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов р-элементов по группам.

Биологическая роль р-элементов (О, N, Р, галогенов) и применение их соединений в медицине.


Лабораторная работа. Физико-химические свойства p-элементов и их соединений.


Опыт № 1. Получение и изучение кислотно-основных свойств гидроксида алюминия. Осаждение ионов Al^ 3+ из раствора тетрагидроксо(III)алюмината.

В 2 пробирки вносят по 4 капли раствора сульфата алюминия и прибавляют по каплям раствор гидроксида натрия (все время осторожно встряхивая пробирку) до образования осадка Al(OH)3 белого цвета. В одну пробирку добавляют избыток щелочи, в другую – несколько капель соляной (серной) кислоты, отмечают результат. Делают вывод о химическом характере гидроксида алюминия. Записывают уравнения реакций получения гидроксида алюминия и растворения его в щелочи и кислоте.

Al(OH)3 ↓ + NaOH = Na[Al(OH)4]

К полученному раствору тетрагидроксо(III)алюмината натрия добавляют несколько капель насыщенного раствора хлорида аммония и наблюдают выпадение осадка гидроксида алюминия (если осадок сразу не выпадает – раствор кипятят).


Na[Al(OH)4] + NH4Cl = Al(OH)3 ↓ + NaCl + NH3 ↑ + H2O


Углерод, кремний, олово, свинец расположены в главной подгруппе IV группы периодической системы (IVА группа). Углерод и кремний являются биогенными элементами. Для всех этих элементов характерны положительные степени окисления II и IV. Для углерода и кремний характерна и отрицательная степень окисления IV. Соединения углерода и кремния, в которых степень окисления II, немногочисленны и сравнительно малостойки. Оксиды олова (II), свинца (II) и соответствующие им гидроксиды проявляют амфотерные свойства. Оксиды и гидроксиды углерода (IV) и кремния (IV) проявляют кислотные свойства (угольная кислота H2CO3 и кремниевая кисл