ХИМИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ №1. Простейшие операции с веществом

Практическая работа №2

Опыт 1

Физические явления при горении свечи.
Зажгите свечу. Вы увидите, как начинает таять парафин около фитиля, образуя круглую лужицу. Какой процесс (физический или химический) здесь имеет место? Возьмите тигельными щипцами изогнутую под прямым углом стеклянную трубку, один конец её внесите в среднюю часть пламени, а другой опустите в пробирку. Что вы наблюдаете?

Ответ:

Таяние парафина, который образует круглую лужицу около горящего фитиля − это физический процесс, так как состав парафина остался без изменения, а изменилось лишь его агрегатное состояние: из твёрдого он превратился в жидкий.
Если поместить один конец стеклянной трубки в среднюю часть пламени, а другой опустить в пробирку, то стенки пробирки запотевают − на стенках конденсируется вода − это физический процесс, так как состав вещества остался без изменения, а изменилось лишь его агрегатное состояние.

Опыт 2

Обнаружение продуктов горения в пламени.
Возьмите тигельными щипцами кусочек жести (2x2 см) от консервной банки или предметное стекло, внесите в зону тёмного конуса горящей свечи и подержите 3—5 с. Быстро поднимите жесть (стекло), посмотрите на нижнюю плоскость. Объясните, что там появилось.
В химический стакан объёмом 500 мл поместите огарок свечи и зажгите его. Наблюдайте за процессом горения 3−4 минуты. Что замечаете на стенках стакана? Погасите свечку и налейте в стакан 5 мл известковой воды. Что наблюдаете? Дайте объяснение.

Ответ:

На нижней плоскости появилось черное пятно — это сажа (углерод), образовавшаяся при горении парафина.
На стенках пробирки конденсируется вода, один из продуктов горения парафина.
После добавлении в пробирку известковой воды она мутнеет, т. к. углекислый газ, образующийся при горении парафина, вступает в реакцию с известковой водой, с образованием нерастворимого карбоната кальция:
$Ca(OH)_{2} + CO_{2} ⟶ CaCO_{3}↓ + H_{2}O$.
Следовательно, ещё один продукт горения парафина, присутствующий в пробирке − углекислый газ.

Опыт 3

Влияние воздуха на горение свечи.
Вставьте стеклянную трубку с оттянутым концом в резиновую грушу. Сжимая её рукой, продуйте в пламя горящей свечи воздух. Как изменилась яркость пламени?
Прикрепите две свечи при помощи расплавленного парафина к картону (фанере, оргалиту). Зажгите их и накройте одну пол-литровой банкой, другую — двухлитровой (можно взять химические стаканы различной
вместимости). В каком случае свеча горит дольше? Почему?
Запишите уравнения реакций горения, если вещества, из которых состоит свеча, имеют формулы $С_{16}Н_{34}$ и $С_{17}Н_{36}$.

Ответ:

При нагнетании воздуха в пламя горящей свечи яркость пламени увеличилась, так как вблизи пламени увеличилась концентрация кислорода.
Если накрыть горящие свечи сосудами разного объема, то свеча в большей банке горит дольше, так как больший объём воздуха содержит большее количество кислорода.
Реакции горения свечи состоящей из $С_{16}Н_{34}$ и $С_{17}Н_{36}$: $2С_{16}Н_{34} + 49O_{2} ⟶ 32CO_{2} + 34H_{2}O$;
$С_{17}Н_{36} + 26O_{2} ⟶ 17CO_{2} + 18H_{2}O$.

Практическая работа №3

Опыт 1

Механический анализ почвы.
В пробирку поместите почву (столбик почвы должен быть 2—3 см). Прилейте дистиллированную воду, объём которой должен быть в 3 раза больше объёма почвы. Закройте пробирку пробкой и тщательно встряхивайте 1—2 минуты, а затем вооружитесь лупой и наблюдайте за осаждением частиц почвы и структурой осадков. Опишите и объясните свои наблюдения.

Ответ:

Почва имеет неоднородную структуру, она состоит из частиц разного размера и форм.
После встряхивания пробирки с почвой и водой в пробирке сначала будут оседать тяжелые частички почвы, затем более легкие, но раствор будет оставаться мутным – самые легкие частички находятся во взвешенном состоянии.

Опыт 2

Получение почвенного раствора и опыты с ним.
Приготовьте бумажный фильтр, вставьте его в воронку, закреплённую в кольце штатива. Подставьте под воронку чистую сухую пробирку и профильтруйте полученную в первом опыте смесь почвы и воды. Перед фильтрованием смесь не следует встряхивать. Почва останется на фильтре, а собранный в пробирке фильтрат представляет собой почвенную вытяжку (почвенный раствор).
Несколько капель этого раствора поместите на стеклянную пластинку и с помощью пинцета подержите её над горелкой до выпаривания воды. Что наблюдаете?
Объясните.

Ответ:

Фильтр задержит нерастворимые частицы почвы, а в колбе останется прозрачный раствор. Если его выпарить, на стеклянной пластине останется белый налет. Это смесь солей, которые содержались в почве и растворились в воде при смешивании с ней.

Опыт 3

Определение прозрачности воды.
Для опыта нужен прозрачный плоскодонный стеклянный цилиндр диаметром 2—2,5 см, высотой 30—35 см. Можно использовать мерный цилиндр на 250 мл без пластмассовой подставки. Мы рекомендуем провести опыт сначала с дистиллированной водой, а затем с водой из водоёма и сравнить результаты. Установите цилиндр на печатный текст и вливайте исследуемую воду, следя за тем, чтобы можно было читать через воду текст. Отметьте, на какой высоте вы не будете видеть шрифт. Измерьте высоты столбиков воды линейкой. Сделайте выводы.

Ответ:

Возьмем мерный цилиндр без пластмассовой подставки и будем потихоньку приливать туда дистиллированную воду. Даже заполнив сосуд доверху и поместив его на печатный текст, написанное можно будет прочитать, так как дистиллированная вода очень чистая и не содержит взвешенных частиц.
Затем оставив цилиндр на тексте, будем приливать потихоньку воду из водоема. На определенной высоте водного столба текст станет невозможным для понимания, так как вода из водоёма содержит большое количество примесей. Отметим высоту исчезновения видимости шрифта, измерив ее линейкой.
Вывод. Современные водоемы сильно загрязнены и уровень видимости в них чрезвычайно мал.

Опыт 4

Определение интенсивности запаха воды.
Коническую колбу наполните на 2/3 объёма исследуемой водой, плотно закройте пробкой (желательно стеклянной) и сильно встряхните. Затем откройте колбу и отметьте характер и интенсивность запаха. Дайте оценку интенсивности запаха воды в баллах, пользуясь таблицей 8.
Таблица 8. Определение запаха воды.
Хар-ка запаха                          Интенс-ть
Отсутствие ощутимого запаха 0
Очень слабый запах                 1
Слабый запах                            2
Запах легко обнаруживается   3
Отчетливый запах                     4
Очень сильный запах                5

Ответ:

В коническую колбу с пробкой нальем исследуемую воду и сильно встряхнём в закрытом состоянии. Открыв колбу и отметив характер и интенсивность запаха, дадим оценку интенсивности запаха воды в баллах.
Из−за наличия разных примесей вода может иметь запах разной интенсивности.
Дистиллированная вода очень чистая и не имеет запаха.
Водопроводная вода может иметь очень слабый запах в зависимости от применяемых методов очистки, качества труб.
Вода из водоёма может как иметь отчетливый запах (землистый, илистый, травянистый или болотный), так и не иметь запаха.

Практическая работа №4

Опыт 1

Прокаливание медной проволоки и взаимодействие оксида меди (II) с серной кислотой.
Зажгите спиртовку (газовую горелку). Возьмите тигельными щипцами медную проволоку и внесите её в пламя. Через некоторое время выньте проволоку из пламени и счистите с неё образовавшийся чёрный налёт на лист бумаги. Опыт повторите несколько раз. Поместите полученный чёрный налёт в пробирку и прилейте в неё раствор серной кислоты. Подогрейте смесь. Что наблюдаете? Образовалось ли новое вещество при накаливании меди? Запишите уравнение химической реакции и определите её тип по признаку числа и состава исходных веществ и продуктов реакции. Какие признаки химической реакции вы наблюдали? Образовалось ли новое вещество при взаимодействии оксида меди (II) с серной кислотой? Определите тип реакции по признаку числа и состава исходных веществ и продуктов реакции и запишите её уравнение.

Ответ:

При прокаливании медной проволоки медь окислятся кислородом воздуха, при этом образуется оксид меди (II) чёрного цвета:
$2Cu + O_{2} \overset{t}{=} 2CuO$ − реакция соединения.
О химической реакции свидетельствует изменение цвета с красноватого на черный.
Счистим образовавшийся налет на лист бумаги. Повторим опыт несколько раз. Полученный налет поместим в пробирку и прильем в нее раствор серной кислоты, смесь подогреем. Весь порошок растворился, раствор стал голубым, т. к. в результате реакции образуется сульфат меди (II):
$CuO + H_{2}SO_{4} = CuSO_{4} + H_{2}O$ − реакция обмена.
О химической реакции свидетельствует изменение цвета, растворение оксида меди.

Опыт 2

Взаимодействие мрамора с кислотой.
Положите в небольшой стакан 1 − 2 кусочка мрамора. Прилейте в стакан столько соляной кислоты, чтобы ею покрылись кусочки. Зажгите лучинку и внесите её в стакан. Образовались ли новые вещества при взаимодействии мрамора с кислотой? Какие признаки химических реакций вы наблюдали? Запишите уравнение химической реакции и укажите её тип по признаку числа и состава исходных веществ и продуктов реакции.

Ответ:

Поместим в химический стакан кусочек мрамора, и нальём в стакан соляной кислоты, ровно столько, чтобы ей покрылся кусочек; наблюдаем выделение пузырьков газа. Произошла химическая реакция, мрамор растворился, выделился углекислый газ $СO_{2}$.
$CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}$↑.
Реакция обмена, при которой также протекает разложение слабой угольной кислоты на углекислый газ и воду ($H_{2}CO_{3} = H_{2}O + CO_{2}$↑).
Внесём в стакан зажженную лучинку, она погасла, т.к. углексислый газ $СO_2$ не поддерживает горение.

Опыт 3

Взаимодействие хлорида железа (III)с роданидом калия.
В пробирку налейте 2 мл раствора хлорида железа (III), а затем несколько капель раствора роданида калия KSCN − соли кислоты HSCN, с кислотным остатком $SCN^{-}$. Какими признаками сопровождается эта реакция? Запишите её уравнение и тип реакции по признаку числа и состава исходных веществ и продуктов реакции.

Ответ:

После добавления к раствору хлорида железа (III) нескольких капель раствора роданида калия образуется роданит железа и хлорид калия. Происходит окрашивание раствора в темно−красный цвет.
$FeCl_{3} + 3KSCN = 3KCl + Fe(SCN)_{3}$ − реакция обмена.
О химической реакции свидетельствует изменение цвета.

Опыт 4

Взаимодействие карбоната натрия с хлоридом кальция.
В пробирку налейте 2 мл раствора карбоната натрия. Затем добавьте несколько капель раствора хлорида кальция. Что наблюдаете? Запишите уравнение химической реакции и укажите её тип по признаку числа и состава исходных веществ и продуктов реакции.

Ответ:

После добавления к карбоната натрия нескольких капель раствора хлорида кальция, наблюдается образование белого осадка (карбоната кальция): $Na_{2}CO_{3} + CaCl_{2} = 2NaCl + CaCO_{3}$↓ − реакция обмена.
О химической реакции свидетельствует образование осадка.

Практическая работа №5

Приготовление раствора сахара и расчёт его массовой доли в растворе.
Отмерьте мерным цилиндром 50 мл дистиллированной воды и влейте её в коническую колбочку ёмкостью 100 мл. Чайную ложку сахарного песка (или два кусочка) взвесьте на лабораторных весах, затем поместите его в колбочку с водой и перемешивайте стеклянной палочкой до полного растворения. Теперь приступайте к расчётной части. Вначале рассчитайте массовую долю сахара в растворе. Необходимые данные у вас есть: масса сахара, объём воды, плотность воды примите равной 1 г/мл.
$ω (сах.) = \frac{m(сах.)}{m(р-р)}$,
m (р−р) = m (сах.) + m (вода),
m (вода) = V (вода) * ρ (вода),
Вы также сможете рассчитать, сколько молекул сахара содержится в полученном растворе, используя известные вам соотношения:
$N (мол.сах.) =N_{А} * n (сах.)$,
$n (сах.) = \frac{m(сах.)}{M(сах.)}$.
Поскольку сахар состоит на 99,9% из сахарозы, имеющей формулу $C_{12}H_{22}O_{11}$, вы легко рассчитаете молярную массу сахара и затем найдёте число молекул сахара в полученном вами растворе.

Ответ:

В коническую колбочку ёмкостью 100 мл нальём 50 мл дистиллированной воды и поместим в колбочку чайную ложку сахарного песка, предварительно взвешенного. Раствор перемешаем стеклянной палочкой.
Рассчитаем массовую долю сахара в растворе. Пусть масса сахарного песка, взвешенного на весах, равна х, тогда:
$ω (сах.) = \frac{m(сах.)}{m(р-р)}$,
$ω (сах.) = \frac{х}{m(р-р)}$.
Так как ρ воды = 1 г/мл, то
m (вода) = V (вода) * ρ (вода) = 1 * 50 = 50 г.
m (р−р) = m (сах.) + m (вода) = 50 + x
$ω (сах.) = \frac{х}{50 + x}$.
$n (сах.) = \frac{m(сах.)}{M(сах.)}$;
M ($C_{12}H_{22}O_{11}$) = 12 *Ar (C) + 22 * Ar (H) + 11 * Ar (O) = 12 * 12 + 22 * 1 + 11 * 16 = 342 г/моль;
$n (сах.) = \frac{x}{342}$;
$N (мол.сах.) =N_{А} * n (сах.)$,
$N_{A}= 6,02 * 10^{23}$;
$N (мол.сах.) =\frac{6,02x * 10^{23}}{342} = 1,76x * 10^{21}$.