§33. Кремний и его соединения
Лабораторный опыт №40
Получение кремниевой кислоты и изучение её свойств
Получите углекислый газ способом, который вы использовали на прошлом уроке, и пропускайте его через раствор силиката натрия. Для приготовления такого раствора можно взять обычный канцелярский клей и разбавить его водой (к 1 мл клея прилейте 2−3 мл воды). Что наблюдаете? Сравните силу угольной и кремниевой кислот.
Закрепите пробирку с полученным загустевшим студнем в держателе, прилейте к нему концентрированный раствор щёлочи и нагревайте на пламени спиртовки. Что наблюдаете? Запишите уравнения проделанных реакций.
Ответ:
Получение кремниевой кислоты и изучение её свойств
Получили углекислый газ способом, который мы использовали на прошлом уроке, и пропустили его через раствор силиката натрия.
На прошлом уроке мы получали углекислый газ путем реакции мрамора с соляной кислотой:
$CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + CO_{2} + H_{2}O$
Для приготовления такого раствора можно взять обычный канцелярский клей и разбавить его водой (к 1 мл клея прилейте 2−3 мл воды). Наблюдаем образование белого осадка. Угольная кислота сильнее, чем кремниевая.
$CO_{2} + H_{2}O + Na_{2}SiO_{3} = Na_{2}CO_{3} + H_{2}SiO_{3}↓$
Закрепили пробирку с полученным загустевшим студнем в держателе, прилили к нему концентрированный раствор щёлочи и нагревали на пламени спиртовки. Наблюдаем растворение осадка.
$H_{2}SiO_{3} + 2NaOH = Na_{2}SiO_{3} + 2H_{2}O$
i
1. Найдите в Интернете электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных.
Ответ:
Электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных:
1) Сайт "Bibliofond".
2) Сайт "Studentbank".
3) Сайт компании "Revolution".
2. Используя ресурсы Интернета, подготовьте информационный продукт (по выбору): презентацию по теме урока или сообщение по одному из ключевых слов (словосочетаний) параграфа.
Ответ:
Кремний
Второй представитель элементов главной подгруппы IV группы (IVА−группы) Периодической системы Д.И. Менделеева − кремний Si.
В природе кремний второй по распространённости после кислорода химический элемент. Земная кора более чем на четверть состоит из его соединений. Наиболее распространённым соединением кремния является оксид кремния (IV) $SiO_{2}$, другое его название − кремнезём. В природе он образует минерал кварц, многие разновидности которого горный хрусталь и его знаменитая лиловая форма − аметист, а также агат, опал, яшма, халщедон, сердолик известны как поделочные и полудрагоценные камни.
?
1. Укажите сходство и различие оксида углерода (IV) и оксида кремния (IV) по строению и свойствам. Напишите уравнения реакций.
Ответ:
Строение:
Оксид кремния (IV) имеет атомную кристаллическую решетку, а оксид углерода (IV) − молекулярную кристаллическую решетку.
Свойства:
1) Взаимодействие с водой:
Оксид углерода (IV) взаимодействует с водой, образуя угольную кислоту. Оксид кремния не реагирует с водой.
$CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}$
2) Взаимодействие с основными оксидами:
И оксид углерода (IV), и оксид углерода (IV) реагируют с основными оксидами, образуя соли.
$CO_{2} + CaO = CaCO_{3}$
$SiO_{2} + CaO = CaSiO_{3}$
3) Взаимодействие с щелочами:
И оксид углерода (IV), и оксид углерода (IV) реагируют с щелочами, образуя соль и воду.
$CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O$
$SiO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaSiO_{3} + H_{2}O$
2. Почему углерод называют основным элементом живой природы, а кремний – основным элементом неживой природы?
Ответ:
Углерод называют основным элементом живой природы, так как углерод является основным компонентом органических веществ, а кремний – основным элементом неживой природы, так как это основной компонент земной коры.
3. При взаимодействии избытка раствора гидроксида натрия с 16 г кремния было получено 22,4 л водорода (н. у.). Вычислите массовую долю кремния во взятом образце. Сколько граммов оксида кремния (IV) содержалось в нём? Сколько граммов 60%−го раствора щёлочи потребовалось для реакции?
Ответ:
Дано:
$m_{техн}$ (Si) = 16 г
V ($H_{2}$) = 22,4 л
ω (NaOH) = 60%
Найти:
ω (Si) − ?
m ($SiO_{2}$) − ?
$m_{р-ра}$ (NaOH) − ?
Решение:
$Si + 2NaOH + H_{2}O = Na_{2}SiO_{3} + 2H_{2}$
n ($H_{2}$) = $\frac{V}{V_{m}}$ = $\frac{22,4}{22,4}$ = 1 моль
n (Si) = 0,5 * n ($H_{2}$) = 0,5 * 1 = 0,5 моль
m (Si) = n * M = 0,5 * 28 = 14 г
ω (Si) = m (Si) : $m_{техн}$ (Si) * 100% = 14 : 16 * 100% = 88%
m ($SiO_{2}$) = $m_{техн}$ (Si) − m (Si) = 16 − 14 = 2 г
n (NaOH) = n ($H_{2}$) = 1 моль
m (NaOH) = n * M = 1 * 40 = 40 г
$m_{р-ра}$ (NaOH) = $\frac{m}{ω}$ = $\frac{40}{0,6}$ = 67 г
Ответ: ω (Si) = 88%; m ($SiO_{2}$) = 2 г; $m_{р-ра}$ (NaOH) = 67 г.
4. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
а) $SiO_{2}$ $\overset{1}{⟶}$ $Si$ $\overset{2}{⟶}$ $Ca_{2}Si$ $\overset{3}{⟶}$ $SiH_{4}$ $\overset{4}{⟶}$ $SiO_{2}$ $\overset{5}{⟶}$ Si;
б) Si $\overset{1}{⟶}$ $SiO_{2}$ $\overset{2}{⟶}$ $Na_{2}SiO_{3}$ $\overset{3}{⟶}$ $H_{2}SiO_{3}$ $\overset{4}{⟶}$ $SiO_{2}$ $\overset{5}{⟶}$ Si.
Рассмотрите процессы окисления−восстановления.
Ответ:
а) $SiO_{2}$ $\overset{1}{⟶}$ $Si$ $\overset{2}{⟶}$ $Ca_{2}Si$ $\overset{3}{⟶}$ $SiH_{4}$ $\overset{4}{⟶}$ $SiO_{2}$ $\overset{5}{⟶}$ Si
1) $SiO_{2} + 2Mg = 2MgO + Si$
$Si^{+4} + 4ē ⟶ Si^{0}$ − окислитель
$Mg^{0} - 2ē ⟶ Mg^{+2}$ − восстановитель
2) $Si + 2Ca = Ca_{2}Si$
$Si^{0} + 4ē ⟶ Si^{-4}$ − окислитель
$Ca^{0} - 2ē ⟶ Ca^{+2}$ − восстановитель
3) $Ca_{2}Si + H_{2}O = Ca(OH)_{2} + SiH_{4}↑$
4) $SiH_{4} + 2O_{2} = SiO_{2} + 2H_{2}O$
$O_{2}^{0} + 4ē ⟶ 2O^{-2}$ − окислитель
$Si^{-4} - 8ē ⟶ Si^{+4}$ − восстановитель
5) $SiO_{2} + 2Mg = 2MgO + Si$
$Si^{+4} + 4ē ⟶ Si^{0}$ − окислитель
$Mg^{0} - 2ē ⟶ Mg^{+2}$ − восстановитель
б) Si $\overset{1}{⟶}$ $SiO_{2}$ $\overset{2}{⟶}$ $Na_{2}SiO_{3}$ $\overset{3}{⟶}$ $H_{2}SiO_{3}$ $\overset{4}{⟶}$ $SiO_{2}$ $\overset{5}{⟶}$ Si
1) $Si + O_{2} = SiO_{2}$
$O_{2}^{0} + 4ē ⟶ 2O^{-2}$ − окислитель
$Si^{0} - 4ē ⟶ Si^{+4}$ − восстановитель
2) $SiO_{2} + 2NaOH = Na_{2}SiO_{3} + H_{2}O$
3) $Na_{2}SiO_{3} + 2HCl = 2NaCl + H_{2}SiO_{3}↓$
4) $H_{2}SiO_{3} = H_{2}O + SiO_{2}$
5) $SiO_{2} + 2Mg = 2MgO + Si$
$Si^{+4} + 4ē ⟶ Si^{0}$ − окислитель
$Mg^{0} - 2ē ⟶ Mg^{+2}$ − восстановитель
Темы для дискуссии
1. На соискание Нобелевской премии в 1903 г. были выдвинуты кандидатуры А. Муассана и Д. И. Менделеева. Шведская академия наук присудила премию А. Муассану. Какому из кандидатов вы бы отдали предпочтение?
Ответ:
Я бы отдала предпочтение А. Муассану, так как это первый химик, который изолировал чистый фтор.
Помимо этого у ученого много других достижений.
Муассан смог получить в газообразном состоянии такие вещества, как цирконий, молибден, марганец, хром, торий, вольфрам, платину, уран, титан и ванадий. Он обнаружил, что при очень высоких температурах углерод, бор и кремний, которые не проявляют активности при обычных температурах, реагируют со многими элементами и образуют соответственно карбиды, бориды и силициды. Он также получил карбид кремния — знаменитый карборунд.
Также химик решил создать химическую посуду из флюорита и проводить в ней электролиз жидкого чистого фтороводорода, охлажденного до отрицательных температур при помощи платиноиридиевых электродов.
2. На классификацию оксида азота (IV) существуют две точки зрения: его относят либо к несолеобразующим, либо к кислотным оксидам. Какую точку зрения поддерживаете вы и почему?
Ответ:
Я отношу оксид азота (IV) к кислотным оксидам, так как он проявляет все свойства кислотных оксидов.
1) Реагирует с щелочью:
$2NO_{2} + 2NaOH = NaNO_{2} + NaNO_{3} + H_{2}O$
2) Реагирует с водой:
$2NO_{2} + H_{2}O = HNO_{2} + HNO_{3}$
3) Реагирует с основными оксидами:
$2NO_{2} + Na_{2}O = NaNO_{2} + NaNO_{3}$
3. Углерод образует два простых вещества: алмаз и графит. Однако в XIX в. выделяли ещё одну модификацию аморфный углерод нескольких сортов (сажа, кокс, древесный уголь). Почему в современной химии этой модификации нет?
Ответ:
Углерод образует два простых вещества: алмаз и графит. Однако в XIX в. выделяли ещё одну модификацию аморфный углерод нескольких сортов (сажа, кокс, древесный уголь). В современной химии этой модификации нет, так как уголь, кокс и сажа − это на 85−90% смесь органических веществ, чистого углерода в них почти нет.
Кокс − это серое, твердое и пористое топливо на основе угля с высоким содержанием углерода и небольшим количеством примесей.
Сажа − аморфный углерод, продукт неполного сгорания или термического разложения углеводородов в неконтролируемых условиях.
Древесный уголь − микропористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа воздуха.
ХИМИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ №2. Свойства неметаллов и их соединений
Практическая работа №4
Задача 1
Проведите реакции, подтверждающие качественный состав серной кислоты. Напишите уравнения реакций.
Ответ:
Качественной реакцией на сульфат−ионы является реакция с солями бария:
$H_{2}SO_{4} + BaCl_{2} = 2HCl + BaSO_{4}$↓
Задача 2
В пробирку поместите 1−2 гранулы цинка и прилейте в неё около 1 мл разбавленной серной кислоты. Что вы наблюдаете? Напишите уравнение реакции и рассмотрите окислительно−восстановительные процессы.
Ответ:
В пробирку поместили 1−2 гранулы цинка и прилили в неё около 1 мл разбавленной серной кислоты.
Наблюдаем выделение газа − водорода.
$Zn + H_{2}SO_{4} ⟶ ZnSO_{4} + H_{2}↑$
$2H^{+} + 2ē ⟶ H_{2}^{0}$ − окислитель
$Zn^{0} - 2ē ⟶ Zn^{+2}$ − восстановитель
Задача 3
Налейте в две пробирки по 1−2 мл раствора сульфида натрия. Прилейте в одну из них такой же объём хлорной воды, а в другую – бромной воды. Что вы наблюдаете? Объясните свои наблюдения. Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.
Ответ:
Налили в две пробирки по 1−2 мл раствора сульфида натрия. Прилили в одну из них такой же объём хлорной воды, а в другую – бромной воды.
В первой пробирке наблюдаем обесцвечивание хлорной воды и выпадение светло−желтого осадка из−за вытеснения хлором серы из сульфида натрия, так как хлор является более электроотрицательным элементом, чем сера:
$Na_{2}S + Cl_{2} ⟶ 2NaCl + S↓$
$2Na^{+} + S^{2-} + Cl_{2} ⟶ 2Na^{+} + 2Cl^{-} + S↓$
$S^{2-} + Cl_{2} ⟶ 2Cl^{-} + S↓$
Во второй пробирке наблюдаем обесцвечивание бромной воды и выпадение светло−желтого осадка из−за вытеснения бромом серы из сульфида натрия, так как бром является более электроотрицательным элементом, чем сера:
$Na_{2}S + Br_{2} ⟶ 2NaBr + S↓$
$2Na^{+} + S^{2-} + Br_{2} ⟶ 2Na^{+} + 2Br^{-} + S↓$
$S^{2-} + Br_{2} ⟶ 2Br^{-} + S$↓
Задача 4
Вам даны три пробирки с растворами. Определите, в какой из них находится соляная кислота, серная кислота и гидроксид натрия. Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.
Ответ:
Распознать данные вещества можно с помощью индикатора, например фенолфталеина.
В пробирке с гидроксидом натрия окраска изменится на малиновую, так как присутствуют $OH^{-}$.
Соляную кислоту от серной можно отличить с помощью хлорида бария.
В пробирке с серной кислотой выпадет белый осадок.
$H_{2}SO_{4} + BaCl_{2} ⟶ 2HCl + BaSO_{4}↓$
$2H^{+} + SO_{4}^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^{-} ⟶ 2H^{+} + 2Cl^{-} + BaSO_{4}↓$
$Ba^{2+} + SO_{4}^{2-} ⟶ BaSO_{4}↓$
Задача 5
Определите, содержит ли поваренная соль примесь сульфатов. Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.
Ответ:
Определим содержание сульфат ионов с помощью хлорида бария:
$Na_{2}SO_{4} + BaCl_{2} ⟶ 2NaCl + BaSO_{4}↓$
$2Na^{+} + SO_{4}^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^{-} ⟶ 2Na^{+} + 2Cl^{-} + BaSO_{4}↓$
$Ba^{2+} + SO_{4}^{2-} ⟶ BaSO_{4}↓$
Задача 6
С помощью характерных реакций установите, является выданная вам соль сульфатом, иодидом или хлоридом. Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.
Ответ:
Качественной реакцией на сульфат−ионы является реакция с солями бария:
$Na_{2}SO_{4} + BaCl_{2} = 2NaCl + BaSO_{4}↓$
$2Na^{+} + SO_{4}^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^{-} ⟶ 2Na^{+} + 2Cl^{-} + BaSO_{4}↓$
$Ba2+ + SO42- ⟶ BaSO4↓$
Качественной реакцией на йодид−ионы является реакция с солями серебра:
$NaI + AgNO_{3} = NaNO_{3} + AgI↓$
$Na^{+} + I^{-} + Ag^{+} + NO_{3}^{-} ⟶ Na^{+} + NO_{3}^{-} + AgI↓$
$Ag^{+} + I^{-} ⟶ AgI↓$
Качественной реакцией на хлорид−ионы является реакция с солями серебра:
$NaCl + AgNO_{3} = NaNO_{3} + AgCl↓$
$Na^{+} + Cl^{-} + Ag^{+} + NO_{3}^{-} ⟶ Na^{+} + NO_{3}^{-} + AgCl↓$
$Ag^{+} + Cl^{-} ⟶ AgCl↓$
Задача 7
Исходя из оксида меди (II), получите раствор сульфата меди (II) и выделите из него кристаллический медный купорос. Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.
Ответ:
Исходя из оксида меди (II), получили раствор сульфата меди (II):
$CuO + H_{2}SO_{4} ⟶ CuSO_{4} + H_{2}O$
$CuO + 2H^{+} + SO_{4}^{2-} ⟶ Cu^{2+} + SO_{4}^{2-} + H_{2}O$
$CuO + 2H^{+} ⟶ Cu^{2+} + H_{2}O$
Выпарили данный раствор и получили кристаллы медного купороса $CuSO_{4} * 5H_{2}O$.
Задача 8
Вам даны три пробирки с растворами сульфата, сульфита и сульфида натрия. Определите с помощью только одного реактива, в какой пробирке находится каждое из веществ. Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.
Ответ:
Распознаем вещества с помощью соляной кислоты.
Сульфат натрия не реагирует с соляной кислотой:
$Na_{2}SO_{4} + 2HCl$ ≠
С сульфитом натрия появился резкий запах:
$Na_{2}SO_{3} + 2HCl ⟶ 2NaCl + H_{2}O + SO_{2}↑$
С сульфидом натрия появился запах тухлых яиц:
$Na_{2}S + 2HCl ⟶ 2NaCl + H_{2}S↑$
Практическая работа №5
Задача 1
Проведите реакции, с помощью которых можно доказать, что выданное вам в закрытых сосудах вещество является:
а) хлоридом аммония;
б) карбонатом натрия;
в) нитратом аммония;
г) нашатырным спиртом;
д) карбонатом кальция;
е) силикатом натрия.
Напишите уравнения проведённых реакций в молекулярном и ионном виде.
Ответ:
а) Уравнение реакции, с помощью которой можно доказать, что выданное в закрытом сосуде вещество является хлоридом аммония:
$NH_{4}Cl + AgNO_{3} ⟶ NH_{4}NO_{3} + AgCl↓$
$NH^{4+} + Cl^{-} + Ag^{+} + NO_{3}^{-} ⟶ NH^{4+} + NO_{3}^{-} + AgCl↓$
$Ag^{+} + Cl^{-} ⟶ AgCl↓$
б) Уравнение реакции, с помощью которой можно доказать, что выданное в закрытом сосуде вещество является карбонатом натрия:
$Na_{2}CO_{3} + 2HCl ⟶ 2NaCl + H_{2}O + CO_{2}↑$
$2Na^{+} + CO_{3}^{2-} + 2H^{+} + 2Cl^{-} ⟶ 2Na^{+} + 2Cl^{-} + H_{2}O + CO_{2}↑$
$2H^{+} + CO_{3}^{2-} ⟶ H_{2}O + CO_{2}↑$
в) Уравнение реакции, с помощью которой можно доказать, что выданное в закрытом сосуде вещество является нитратом аммония:
$2NH_{4}NO_{3} + Ca(OH)_{2} ⟶ Ca(NO_{3})_{2} + 2NH_{3}↑ + 2H_{2}O$
$2NH^{4+} + 2NO_{3}^{-} + Ca^{2+} + 2OH^{-} ⟶ Ca^{2+} + 2NO_{3}^{-} + 2NH_{3}↑ + 2H_{2}O$
$NH^{4+} + OH^{-} ⟶ NH_{3}↑ + H_{2}O$
г) Уравнение реакции, с помощью которой можно доказать, что выданное в закрытом сосуде вещество является нашатырным спиртом:
$NH_{3} + HCl ⟶ NH_{4}Cl$
д) Уравнение реакции, с помощью которой можно доказать, что выданное в закрытом сосуде вещество является карбонатом кальция:
$CaCO_{3} + H_{2}O + CO_{2} ⟶ Ca(HCO_{3})_{2}$
$CaCO_{3} + H_{2}O + CO_{2} ⟶ Ca^{2+} + 2HCO_{3}^{-}$
е) Уравнение реакции, с помощью которой можно доказать, что выданное в закрытом сосуде вещество является силикатом натрия:
$Na_{2}SiO_{3} + 2HCl ⟶ 2NaCl + H_{2}SiO_{3}↓$
$2Na^{+} + SiO_{3}^{2-} + 2H^{+} + 2Cl^{-} ⟶ 2Na^{+} + 2Cl^{-} + H_{2}SiO_{3}↓$
$2H^{+} + SiO_{3}^{2-} ⟶ H_{2}SiO_{3}↓$
Задача 2
Докажите опытным путём, что сульфат аммония и нитрат аммония нельзя смешивать с известью перед внесением этих удобрений в почву, и объясните почему. Напишите уравнения реакций.
Ответ:
Сульфат аммония и нитрат аммония нельзя смешивать с известью перед внесением этих удобрений в почву, так как в результате реакции образуется аммиак, который улетучивается из почвы.
$(NH_{4})_{2}SO_{4} + Ca(OH)_{2} ⟶ CaSO_{4}↓ + 2NH_{3}↑ + 2H_{2}O$
$2NH_{4}NO)_{3} + Ca(OH)_{2} ⟶ Ca(NO_{3})_{2} + 2NH_{3}↑ + 2H_{2}O$
Задача 3
Докажите опытным путём, что:
а) в состав хлорида аммония входят ионы $NH_{4}^{+}$ и $Cl^{-}$;
б) в состав сульфата аммония входят ионы $NH_{4}^{+}$ и $SO_{4}^{2-}$.
Напишите уравнения проведённых реакций в молекулярном и ионном виде.
Ответ:
а) Качественной реакцией на ион аммония является гидроксид ион:
$NH_{4}Cl + NaOH ⟶ NaCl + NH_{3}↑ + H_{2}O$
$NH_{4}^{+} + Cl^{-} + Na^{+} + OH^{-} ⟶ Na^{+} + Cl^{-} + NH_{3}↑ + H_{2}O$
$NH_{4}^{+} + OH^{-} ⟶ NH_{3}↑ + H_{2}O$
Качественной реакцией на хлорид ион является ион серебра:
$NH_{4}Cl + AgNO_{3} ⟶ NH_{4}NO_{3} + AgCl↓$
$NH_{4}^{+} + Cl^{-} + Ag^{+} + NO_{3}^{-} ⟶ NH_{4}^{+} + NO_{3}^{-} + AgCl↓$
$Ag^{+} + Cl^{-} ⟶ AgCl↓$
б) Качественной реакцией на ион аммония является гидроксид ион:
$(NH_{4})_{2}SO_{4} + 2NaOH ⟶ Na_{2}SO_{4} + 2NH_{3}↑ + 2H_{2}O$
$2NH^{4+} + SO_{4}^{2-} + 2Na^{+} + 2OH^{-} ⟶ 2Na^{+} + SO_{4}^{2-} + 2NH_{3}↑ + 2H_{2}O$
$NH_{4}^{+} + OH^{-} ⟶ NH_{3}↑ + H_{2}O$
Качественной реакцией на сульфат ион является ион бария:
$(NH_{4})_{2}SO_{4} + BaCl_{2} ⟶ 2NH_{4}Cl + BaSO_{4}↓$
$2NH_{4}^{+} + SO_{4}^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^{-} ⟶ 2NH_{4}^{+} + 2Cl^{-} + BaSO_{4}↓$
$Ba^{2+} + SO_{4}^{2-} ⟶ BaSO_{4}↓$
Задача 4
Получите аммиак из следующих солей: а) хлорида аммония; б) сульфата аммония; в) нитрата аммония. Напишите уравнения проведённых реакций в молекулярном и ионном виде.
Ответ:
а) Получение аммиака из хлорида аммония:
$NH_{4}Cl = NH_{3} + HCl$
$NH_{4}^{+} + Cl^{-} = NH_{3} + H^{+} + Cl^{-}$
$ NH_{4}^{+} = NH_{3} + H^{+}$
б) Получение аммиака из сульфата аммония:
$(NH_{4})_{2}SO_{4} = 2NH_{3} + H_{2}SO_{4}$
$2NH_{4}^{+} + SO_{4}^{2-} = 2NH_{3} + 2H^{+} + SO_{4}^{2-}$
$NH_{4}^{+} = NH_{3} + H^{+}$
в) Получение аммиака из нитрата аммония:
$NH_{4}NO_{3} = NH_{3} + HNO_{3}$
$NH_{4}^{+} + NO_{3}^{-} = NH_{3} + H^{+} + NO_{3}^{-}$
$NH_{4}^{+} = NH_{3} + H^{+}$
Задача 5
Проведите реакции, которые выражаются сокращёнными ионными уравнениями:
а) $H^{+} + OH^{-} = H_{2}O$;
б) $2H^{+} + CO_{3}^{2-} = H_{2}O + CO_{2}$↑;
в) $2H^{+} + SiO_{3}^{2-} = H_{2}SiO_{3}$↓.
Напишите уравнения проведённых реакций в молекулярном и ионном виде.
Ответ:
а) Уравнение реакции, которая выражается сокращённым ионным уравнением $H^{+} + OH^{-} = H_{2}O$:
$HCl + NaOH = NaCl + H_{2}O$
$H^{+} + Cl^{-} + Na^{+} + OH^{-} ⟶ Na^{+} + Cl^{-} + H_{2}O$
$H^{+} + OH^{-} ⟶ H_{2}O$
б) Уравнение реакции, которая выражается сокращённым ионным уравнением $2H^{+} + CO_{3}^{2-} = H_{2}O + CO_{2}$↑:
$2HCl + Na_{2}CO_{3} = 2NaCl + H_{2}O + CO_{2}↑$
$2H^{+} + 2Cl^{-} + 2Na^{+} + CO_{3}^{2-} ⟶ 2Na^{+} + 2Cl^{-} + H_{2}O + CO_{2}↑$
$2H^{+} + CO_{3}^{2-} ⟶ H_{2}O + CO_{2}↑$
в) Уравнение реакции, которая выражается сокращённым ионным уравнением $2H^{+} + SiO_{3}^{2-} = H_{2}SiO_{3}$↓:
$2HCl + Na_{2}SiO_{3} = 2NaCl + H_{2}SiO_{3}↓$
$2H^{+} + 2Cl^{-} + 2Na^{+} + SiO_{3}^{2-} ⟶ 2Na^{+} + 2Cl^{-} + H_{2}SiO_{3}↓$
$2H^{+} + SiO_{3}^{2-} ⟶ H_{2}SiO_{3}↓$
Задача 6
В четырёх пробирках вам даны кристаллические вещества: сульфат натрия, хлорид цинка, карбонат калия, силикат натрия. Определите, в какой пробирке находится каждое из веществ. Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.
Ответ:
Распознаем вещества с помощью соляной кислоты.
В реакции с карбонатом калия выделится газ:
$K_{2}CO_{3} + 2HCl = 2KCl + H_{2}O + CO_{2}↑$
$2K^{+} + CO_{3}^{2-} + 2H^{+} + 2Cl^{-} ⟶ 2K^{+} + 2Cl^{-} + H_{2}O + CO_{2}↑$
$2H^{+} + CO_{3}^{2-} ⟶ H_{2}O + CO_{2}↑$
В реакции с силикатом натрия выпадет студенистый осадок:
$Na_{2}SiO_{3} + 2HCl = 2NaCl + H_{2}SiO_{3}↓$
$2Na^{+} + SiO_{3}^{2-} + 2H^{+} + 2Cl^{-} ⟶ 2Na^{+} + 2Cl^{-} + H_{2}SiO_{3}↓$
$2H^{+} + SiO_{3}^{2-} ⟶ H_{2}SiO_{3}↓$
Сульфат натрия отличим с помощью хлорида бария − выпадет белый осадок:
$Na_{2}SO_{4} + BaCl_{2} = 2NaCl + BaSO_{4}↓$
$2Na^{+} + SO_{4}^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^{-} ⟶ 2Na^{+} + 2Cl^{-} + BaSO_{4}↓$
$Ba^{2+} + SO_{4}^{2-} ⟶ BaSO_{4}↓$
В последней пробирке − хлорид цинка. Проверить может с помощью нитрата серебра:
$ZnCl_{2} + 2AgNO_{3} = 2AgCl + Zn(NO_{3})_{2}$
$Zn^{2+} + 2Cl^{-} + 2Ag^{+} + 2NO^{-}_{3} = 2AgCl + Zn^{2+} + 2NO_{3}^{-}$
$Cl^{-} + Ag^{+} = AgCl$
Практическая работа №6
Вариант 1
Опыт 1
1. Получение, собирание и распознавание водорода
Соберите прибор для получения газов и проверьте его на герметичность. В пробирку положите 1—2 гранулы цинка и прилейте в неё 1—2 мл соляной кислоты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой (см. рис. 63) и наденьте на кончик трубки ещё одну пробирку. Подождите некоторое время, чтобы пробирка заполнилась выделяющимся газом.
Снимите пробирку с газоотводной трубки и, не переворачивая её, немного наклонив, поднесите отверстием к горящей спиртовке. Если в пробирке находится чистый водород, то раздастся глухой хлопок, если «лающий» звук — водород собран в смеси с воздухом, т.е. в пробирке собран «гремучий газ».
Что происходит при взаимодействии цинка с соляной кислотой? Составьте уравнение реакции и дайте её характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
Ответ:
Получение, собирание и распознавание водорода
Собрали прибор для получения газов и проверили его на герметичность. В пробирку положили 1−2 гранулы цинка и прилили в неё 1−2 мл соляной кислоты. Закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой и надели на кончик трубки ещё одну пробирку. Подождали некоторое время, чтобы пробирка заполнилась выделяющимся газом. Сняли пробирку с газоотводной трубки и, не переворачивая её, немного наклонив, поднесли отверстием к горящей спиртовке. Услышали глухой хлопок, значит в пробирке собран чистый водород.
При взаимодействии цинка с соляной кислотой выделяется газ − водород:
$Zn + 2HCl = ZnCl_{2} + H_{2}↑$
Характеристика реакции:
1) Реакция замещения.
2) Экзотермическая.
3) Необратимая.
4) Реакция гетерогенная.
5) Некаталитическая.
6) Окислительно−восстановительная реакция.
2. Соберите прибор для получения газов и проверьте его на герметичность. В пробирку положите 1—2 гранулы цинка и прилейте в неё 1—2 мл соляной кислоты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой (см. рис. 63) и наденьте на кончик трубки ещё одну пробирку. Подождите некоторое время, чтобы пробирка заполнилась выделяющимся газом.
Снимите пробирку с газоотводной трубки и, не переворачивая её, немного наклонив, поднесите отверстием к горящей спиртовке. Если в пробирке находится чистый водород, то раздастся глухой хлопок, если «лающий» звук — водород собран в смеси с воздухом, т.е. в пробирке собран «гремучий газ».
Рассмотрите записанную реакцию с точки зрения процессов окисления−восстановления.
Ответ:
$Zn + 2HCl = ZnCl_{2} + H_{2}↑$
$2H^{+} + 2ē ⟶ H_{2}^{0}$ − окислитель
$Zn^{0} - 2ē ⟶ Zn^{+2}$ − восстановитель
3. Соберите прибор для получения газов и проверьте его на герметичность. В пробирку положите 1—2 гранулы цинка и прилейте в неё 1—2 мл соляной кислоты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой (см. рис. 63) и наденьте на кончик трубки ещё одну пробирку. Подождите некоторое время, чтобы пробирка заполнилась выделяющимся газом.
Снимите пробирку с газоотводной трубки и, не переворачивая её, немного наклонив, поднесите отверстием к горящей спиртовке. Если в пробирке находится чистый водород, то раздастся глухой хлопок, если «лающий» звук — водород собран в смеси с воздухом, т.е. в пробирке собран «гремучий газ».
Рассмотрите записанную реакцию с точки зрения процессов окисления−восстановления.
Опишите физические свойства водорода, непосредственно наблюдаемые при проведении опыта.
Ответ:
Водород – газ без цвета и запаха. Водород легче воздуха.
4. Соберите прибор для получения газов и проверьте его на герметичность. В пробирку положите 1—2 гранулы цинка и прилейте в неё 1—2 мл соляной кислоты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой (см. рис. 63) и наденьте на кончик трубки ещё одну пробирку. Подождите некоторое время, чтобы пробирка заполнилась выделяющимся газом.
Снимите пробирку с газоотводной трубки и, не переворачивая её, немного наклонив, поднесите отверстием к горящей спиртовке. Если в пробирке находится чистый водород, то раздастся глухой хлопок, если «лающий» звук — водород собран в смеси с воздухом, т.е. в пробирке собран «гремучий газ».
Рассмотрите записанную реакцию с точки зрения процессов окисления−восстановления.
Опишите, как можно распознать водород.
Ответ:
Разпознать водород можно по характерному хлопку.
Опыт 2
1. Получение, собирание и распознавание аммиака
Соберите прибор, как показано на рисунке 154, и проверьте его на герметичность.
Рис. 154 Получение аммиака и его собирание методом вытеснения воздуха
В фарфоровую чашку насыпьте хлорид аммония и гидроксид кальция объёмом по одной ложечке для сжигания веществ. Смесь перемешайте стеклянной палочкой и высыпьте в сухую пробирку. Закройте её пробкой и укрепите в лапке штатива (обратите внимание на наклон пробирки относительно отверстия!). На газоотводную трубку наденьте сухую пробирку для собирания аммиака.
Сначала 2−3 движениями пламени прогрейте всю пробирку со смесью хлорида аммония и гидроксида кальция, а затем нагревайте только в том месте, где находится смесь.
Для обнаружения аммиака поднесите к отверстию перевёрнутой вверх дном пробирки влажную фенолфталеиновую бумажку.
Прекратите нагревание смеси. Пробирку, в которой собран аммиак, снимите с газоотводной трубки. Конец газоотводной трубки сразу же закройте кусочком мокрой ваты.
Немедленно закройте отверстие снятой пробирки большим пальцем, погрузите пробирку отверстием вниз в сосуд с водой и освободите отверстие пробирки. Что вы наблюдаете? Почему вода в пробирке поднялась? Закройте пальцем отверстие пробирки под водой и выньте её из сосуда. Переверните пробирку и добавьте в неё 2−3 капли раствора фенолфталеина. Что наблюдаете?
Проведите аналогичную реакцию между растворами щёлочи и соли аммония при нагревании. Поднесите к отверстию пробирки влажную индикаторную бумажку. Что наблюдаете?
Что происходит при взаимодействии хлорида аммония и гидроксида кальция? Составьте уравнение реакции и дайте её характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
Ответ:
Получение, собирание и распознавание аммиака
Собрали прибор, как показано на рисунке, и проверили его на герметичность. В фарфоровую чашку насыпали хлорид аммония и гидроксид кальция объёмом по одной ложечке для сжигания веществ. Смесь перемешали стеклянной палочкой и высыпали в сухую пробирку. Закрыли её пробкой и укрепили в лапке штатива (обратите внимание на наклон пробирки относительно отверстия!). На газоотводную трубку надели сухую пробирку для собирания аммиака. Сначала 2−3 движениями пламени прогрели всю пробирку со смесью хлорида аммония и гидроксида кальция, а затем нагревали только в том месте, где находится смесь. Для обнаружения аммиака поднесли к отверстию перевёрнутой вверх дном пробирки влажную фенолфталеиновую бумажку. Прекратили нагревание смеси. Пробирку, в которой собран аммиак, сняли с газоотводной трубки. Конец газоотводной трубки сразу же закрыли кусочком мокрой ваты. Немедленно закрыли отверстие снятой пробирки большим пальцем, погрузили пробирку отверстием вниз в сосуд с водой и освободили отверстие пробирки.
Наблюдаем выделение газа − аммиака. Вода в пробирке поднялась, так как аммиак легче воздуха, хорошо растворяется в воде.
Закрыли пальцем отверстие пробирки под водой и вынули её из сосуда. Перевернули пробирку и добавили в неё 2−3 капли раствора фенолфталеина.
Наблюдаем изменение окраски фенолфталеина на малиновую.
Провели аналогичную реакцию между растворами щёлочи и соли аммония при нагревании. Поднесли к отверстию пробирки влажную индикаторную бумажку. Наблюдаем изменение окраски бумажки.
2. Получение, собирание и распознавание аммиака
Соберите прибор, как показано на рисунке 154, и проверьте его на герметичность.
Рис. 154 Получение аммиака и его собирание методом вытеснения воздуха
В фарфоровую чашку насыпьте хлорид аммония и гидроксид кальция объёмом по одной ложечке для сжигания веществ. Смесь перемешайте стеклянной палочкой и высыпьте в сухую пробирку. Закройте её пробкой и укрепите в лапке штатива (обратите внимание на наклон пробирки относительно отверстия!). На газоотводную трубку наденьте сухую пробирку для собирания аммиака.
Сначала 2−3 движениями пламени прогрейте всю пробирку со смесью хлорида аммония и гидроксида кальция, а затем нагревайте только в том месте, где находится смесь.
Для обнаружения аммиака поднесите к отверстию перевёрнутой вверх дном пробирки влажную фенолфталеиновую бумажку.
Прекратите нагревание смеси. Пробирку, в которой собран аммиак, снимите с газоотводной трубки. Конец газоотводной трубки сразу же закройте кусочком мокрой ваты.
Немедленно закройте отверстие снятой пробирки большим пальцем, погрузите пробирку отверстием вниз в сосуд с водой и освободите отверстие пробирки. Что вы наблюдаете? Почему вода в пробирке поднялась? Закройте пальцем отверстие пробирки под водой и выньте её из сосуда. Переверните пробирку и добавьте в неё 2−3 капли раствора фенолфталеина. Что наблюдаете?
Проведите аналогичную реакцию между растворами щёлочи и соли аммония при нагревании. Поднесите к отверстию пробирки влажную индикаторную бумажку. Что наблюдаете?
Опишите физические свойства аммиака, непосредственно наблюдаемые в опыте.
Ответ:
Аммиак − гаообразное вещество, обладающее резким запахом.
3. Получение, собирание и распознавание аммиака
Соберите прибор, как показано на рисунке 154, и проверьте его на герметичность.
Рис. 154. Получение аммиака и его собирание методом вытеснения воздуха
В фарфоровую чашку насыпьте хлорид аммония и гидроксид кальция объёмом по одной ложечке для сжигания веществ. Смесь перемешайте стеклянной палочкой и высыпьте в сухую пробирку. Закройте её пробкой и укрепите в лапке штатива (обратите внимание на наклон пробирки относительно отверстия!). На газоотводную трубку наденьте сухую пробирку для собирания аммиака.
Сначала 2−3 движениями пламени прогрейте всю пробирку со смесью хлорида аммония и гидроксида кальция, а затем нагревайте только в том месте, где находится смесь.
Для обнаружения аммиака поднесите к отверстию перевёрнутой вверх дном пробирки влажную фенолфталеиновую бумажку.
Прекратите нагревание смеси. Пробирку, в которой собран аммиак, снимите с газоотводной трубки. Конец газоотводной трубки сразу же закройте кусочком мокрой ваты.
Немедленно закройте отверстие снятой пробирки большим пальцем, погрузите пробирку отверстием вниз в сосуд с водой и освободите отверстие пробирки. Что вы наблюдаете? Почему вода в пробирке поднялась? Закройте пальцем отверстие пробирки под водой и выньте её из сосуда. Переверните пробирку и добавьте в неё 2−3 капли раствора фенолфталеина. Что наблюдаете?
Проведите аналогичную реакцию между растворами щёлочи и соли аммония при нагревании. Поднесите к отверстию пробирки влажную индикаторную бумажку. Что наблюдаете?
Опишите не менее двух способов распознавания аммиака.
Ответ:
Аммиак можно распознать по запаху, так как он имеет едкий запах.
Также аммиак можно распознать с помощью лакмусовой красная бумаги, которая синеет.
Вариант 2
Опыт 1
1. Получение, собирание и распознавание кислорода
Соберите прибор, как показано на рисунке 96, и проверьте его на герметичность.
Рис. 96. Получение кислорода в лаборатории разложение перманганата калия и собирание его методом вытесния воздуха
Пробирку примерно на ¼ объёма заполните перманганатом калия $KMnO_{4}$, у отверстия пробирки расположите рыхлый комочек ваты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Укрепите пробирку в лапке штатива так, чтобы конец газоотводной трубки доходил почти до дна сосуда для сбора кислорода. Сначала 2−3 движениями пламени прогрейте всю пробирку с $KMnO_{4}$, а затем нагревайте только в том месте, где находится вещество.
Наличие кислорода в сосуде проверяйте тлеющей лучинкой.
Что происходит при нагревании перманганата калия? Составьте уравнение реакции и дайте её характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
Ответ:
Получение, собирание и распознавание кислорода
Собрали прибор, как показано на рисунке 96, и проверили его на герметичность. Пробирку примерно на ¼ объёма заполнили перманганатом калия $KMnO_{4}$, у отверстия пробирки расположили рыхлый комочек ваты. Закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Укрепили пробирку в лапке штатива так, чтобы конец газоотводной трубки доходил почти до дна сосуда для сбора кислорода. Сначала 2−3 движениями пламени прогрели всю пробирку с $KMnO_{4}$, а затем нагревайте только в том месте, где находится вещество.
Наличие кислорода в сосуде проверяли тлеющей лучинкой.
При нагревании перманганата калия он разлагается с образованием кислорода: $2KMnO_{4} ⟶ K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}$↑
Характеристика реакции:
1) Реакция разложения.
2) Эндотермическая.
3) Необратимая.
4) Реакция гетерогенная.
5) Некаталитическая.
6) Окислительно−восстановительная реакция.
2. Получение, собирание и распознавание кислорода
Соберите прибор, как показано на рисунке 96, и проверьте его на герметичность.
Рис. 96 Получение кислорода в лаборатории разложение перманганата калия и собирание его методом вытесния воздуха
Пробирку примерно на ¼ объёма заполните перманганатом калия $KMnO_{4}$, у отверстия пробирки расположите рыхлый комочек ваты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Укрепите пробирку в лапке штатива так, чтобы конец газоотводной трубки доходил почти до дна сосуда для сбора кислорода. Сначала 2−3 движениями пламени прогрейте всю пробирку с $KMnO_{4}$, а затем нагревайте только в том месте, где находится вещество.
Наличие кислорода в сосуде проверяйте тлеющей лучинкой.
Рассмотрите записанную реакцию с точки зрения процессов окисления−восстановления.
Ответ:
Уравнение реакции разложения перманганата калия:
$2KMnO_{4} = K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}↑$
$Mn^{+7} + 3ē ⟶ Mn^{+4}$ − окислитель
$Mn^{+7} + 1ē ⟶ Mn^{+6}$ − окислитель
$2O^{-2} - 4ē ⟶ O_{2}^{0}$ − восстановитель
3. Получение, собирание и распознавание кислорода
Соберите прибор, как показано на рисунке 96, и проверьте его на герметичность.
Рис. 96 Получение кислорода в лаборатории разложение перманганата калия и собирание его методом вытесния воздуха
Пробирку примерно на ¼ объёма заполните перманганатом калия $KMnO_{4}$, у отверстия пробирки расположите рыхлый комочек ваты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Укрепите пробирку в лапке штатива так, чтобы конец газоотводной трубки доходил почти до дна сосуда для сбора кислорода. Сначала 2−3 движениями пламени прогрейте всю пробирку с $KMnO_{4}$, а затем нагревайте только в том месте, где находится вещество.
Наличие кислорода в сосуде проверяйте тлеющей лучинкой.
Опишите физические свойства кислорода, непосредственно наблюдаемые в опыте.
Ответ:
Кислород – газ без цвета и запаха, который тяжелее воздуха.
4. Получение, собирание и распознавание кислорода
Соберите прибор, как показано на рисунке 96, и проверьте его на герметичность.
Рис. 96. Получение кислорода в лаборатории разложение перманганата калия и собирание его методом вытесния воздуха
Пробирку примерно на ¼ объёма заполните перманганатом калия $KMnO_{4}$, у отверстия пробирки расположите рыхлый комочек ваты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Укрепите пробирку в лапке штатива так, чтобы конец газоотводной трубки доходил почти до дна сосуда для сбора кислорода. Сначала 2−3 движениями пламени прогрейте всю пробирку с $KMnO_{4}$, а затем нагревайте только в том месте, где находится вещество.
Наличие кислорода в сосуде проверяйте тлеющей лучинкой.
Опишите, как вы распознавали кислород.
Ответ:
Кислород распознавали с помощью тлеющей лучины, которая вспыхивает в кислороде.
Опыт 2
1. Получение, собирание и распознавание оксида углерода (IV)
В пробирку поместите несколько кусочков мела или мрамора и прилейте 1−2 мл разбавленной соляной кислоты. Быстро закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустите в другую пробирку с 2−3 мл известковой воды. Несколько минут наблюдайте, как через известковую воду проходят пузырьки газа.
Что происходит при взаимодействии мела или мрамора с соляной кислотой? Составьте уравнение реакции и дайте её характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
Ответ:
Получение, собирание и распознавание оксида углерода (IV)
В пробирку поместили несколько кусочков мела или мрамора и прилили 1−2 мл разбавленной соляной кислоты. Быстро закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустили в другую пробирку с 2−3 мл известковой воды. Несколько минут наблюдали, как через известковую воду проходят пузырьки газа.
При взаимодействии мела с соляной кислотой выделяется углекислый газ:
$CaCO_{3} + 2HCl ⟶ CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑$
Характеристика реакции:
1) Реакция обмена.
2) Экзотермическая.
3) Необратимая.
4) Реакция гетерогенная.
5) Некаталитическая.
6) Не окислительно−восстановительная.
2. Получение, собирание и распознавание оксида углерода (IV)
В пробирку поместите несколько кусочков мела или мрамора и прилейте 1−2 мл разбавленной соляной кислоты. Быстро закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустите в другую пробирку с 2−3 мл известковой воды. Несколько минут наблюдайте, как через известковую воду проходят пузырьки газа.
Рассмотрите проведённую реакцию в свете теории электролитической диссоциации.
Ответ:
$CaCO_{3} + 2H^{+} + 2Cl^{-} ⟶ Ca^{2+} + 2Cl^{-} + H_{2}O + CO_{2}↑$
$CaCO_{3} + 2H_{+} ⟶ Ca^{2+} + H_{2}O + CO_{2}↑$
3. Получение, собирание и распознавание оксида углерода (IV)
В пробирку поместите несколько кусочков мела или мрамора и прилейте 1−2 мл разбавленной соляной кислоты. Быстро закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустите в другую пробирку с 2−3 мл известковой воды. Несколько минут наблюдайте, как через известковую воду проходят пузырьки газа.
Опишите физические свойства оксида углерода (IV), непосредственно наблюдаемые в опыте.
Ответ:
Оксид углерода (IV) − газообразное вещество без цвета и запаха, которое тяжелее воздуха.
4. Получение, собирание и распознавание оксида углерода (IV)
В пробирку поместите несколько кусочков мела или мрамора и прилейте 1−2 мл разбавленной соляной кислоты. Быстро закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустите в другую пробирку с 2−3 мл известковой воды. Несколько минут наблюдайте, как через известковую воду проходят пузырьки газа.
Опишите, каким способом вы распознавали оксид углерода (IV).
Ответ:
В этом опыте мы распознали оксид углерода (IV) с помощью известковой воды − в результате реакции образовался осадок белого цвета:
$CO_{2} + Ca(OH)_{2} ⟶ CaCO_{3} + H_{2}O$.
