Практическая работа № 13.14.15.16-25
Тема: Химия практическая
Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, фенолфталеин, растворы: сульфат цинка \(ZnSO_4\), гидроксид натрия \(NaOH\), соляной кислоты \(HCl\), серной кислоты \(H_2SO_4\), сульфата меди \(CuSO_4(II)\), хлорида железа \(FeCl_3(III)\), универсальная индикаторная бумажка.
2. Заполнить таблицу
| Что делали? | Что наблюдали? | Признаки реакции (выпадение осадка, его цвет, выделение газа и т.п.) | Вывод |
|---|---|---|---|
| Опыт № 1. Получение и свойства нерастворимых оснований | |||
| В две пробирки налить по 1 мл гидроксида натрия и в обе пробирки добавить по 1 мл сульфата меди (II). В одну добавить несколько капель фенолфталеина, а во вторую - немного серной кислоты. | В обеих пробирках образуется синий студенистый осадок. В пробирке с фенолфталеином цвет не меняется. В пробирке с серной кислотой осадок растворяется. | Выпадение синего студенистого осадка. Растворение осадка при добавлении кислоты. | Гидроксид меди (II) - нерастворимое основание. Нерастворимые основания не изменяют цвет фенолфталеина. Нерастворимые основания реагируют с кислотами. |
| Опыт № 2. Действие индикаторов на растворы щелочей | |||
| В две пробирки налить по 1 мл гидроксида натрия, в одну добавить несколько капель фенолфталеина, в другую метилоранж. На полоску индикаторной бумаги капнуть раствор щелочи. | В пробирке с фенолфталеином раствор становится малиновым. В пробирке с метилоранжем раствор становится желтым. Индикаторная бумага окрашивается в синий цвет. | Изменение цвета индикаторов: фенолфталеин - малиновый, метилоранж - желтый, универсальный индикатор - синий. | Щелочи изменяют цвет индикаторов: фенолфталеин в малиновый, метилоранж в желтый, универсальный индикатор в синий. |
| Опыт № 3. Взаимодействие с растворами кислот | |||
| В пробирку с гидроксидом натрия добавить по каплям сначала раствор фенолфталеина, затем раствор серной кислоты. | При добавлении фенолфталеина раствор становится малиновым. При добавлении серной кислоты малиновый цвет исчезает. | Изменение цвета фенолфталеина с малинового на бесцветный. | Щелочи реагируют с кислотами (реакция нейтрализации). |
| Опыт № 4. Взаимодействие щелочей с растворами солей | |||
| В пробирку налейте 1 мл раствора гидроксида натрия и несколько капель раствора хлорида железа (III) до образования осадка. | Образуется бурый студенистый осадок. | Выпадение бурого студенистого осадка. | Щелочи реагируют с солями, если образуется нерастворимое основание. |
| Опыт № 5. Получение амфотерных гидроксидов и исследование их свойств | |||
| В две пробирки внести по 4-5 капель раствора сульфата цинка. Добавлять по каплям в каждую пробирку раствор гидроксида натрия до образования студенистого осадка. Для исследования свойств гидроксида прилить до растворения осадков: к первой пробирке - раствор хлороводородной кислоты, ко второй - раствор гидроксида натрия. | В обеих пробирках образуется белый студенистый осадок. В первой пробирке осадок растворяется при добавлении соляной кислоты. Во второй пробирке осадок растворяется при добавлении гидроксида натрия. | Выпадение белого студенистого осадка. Растворение осадка как в кислоте, так и в щелочи. | Гидроксид цинка - амфотерный гидроксид, он реагирует как с кислотами, так и с щелочами. |
Уравнения реакций:
Опыт № 1:
Молекулярное уравнение:
\[2NaOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4\]Ионное уравнение:
\[2Na^+ + 2OH^- + Cu^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}\]Сокращенное ионное уравнение:
\[Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow\]Молекулярное уравнение:
\[Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O\]Ионное уравнение:
\[Cu(OH)_2 + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Cu^{2+} + SO_4^{2-} + 2H_2O\]Сокращенное ионное уравнение:
\[Cu(OH)_2 + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O\]Опыт № 3:
Молекулярное уравнение:
\[2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O\]Ионное уравнение:
\[2Na^+ + 2OH^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O\]Сокращенное ионное уравнение:
\[2OH^- + 2H^+ \rightarrow 2H_2O\]или
\[OH^- + H^+ \rightarrow H_2O\]Опыт № 4:
Молекулярное уравнение:
\[3NaOH + FeCl_3 \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3NaCl\]Ионное уравнение:
\[3Na^+ + 3OH^- + Fe^{3+} + 3Cl^- \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3Na^+ + 3Cl^-\]Сокращенное ионное уравнение:
\[Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow\]Опыт № 5:
Молекулярное уравнение:
\[ZnSO_4 + 2NaOH \rightarrow Zn(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4\]Ионное уравнение:
\[Zn^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Zn(OH)_2\downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}\]Сокращенное ионное уравнение:
\[Zn^{2+} + 2OH^- \rightarrow Zn(OH)_2\downarrow\]Молекулярное уравнение:
\[Zn(OH)_2 + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + 2H_2O\]Ионное уравнение:
\[Zn(OH)_2 + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Zn^{2+} + 2Cl^- + 2H_2O\]Сокращенное ионное уравнение:
\[Zn(OH)_2 + 2H^+ \rightarrow Zn^{2+} + 2H_2O\]Молекулярное уравнение:
\[Zn(OH)_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]\]Ионное уравнение:
\[Zn(OH)_2 + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow 2Na^+ + [Zn(OH)_4]^{2-}\]Сокращенное ионное уравнение:
\[Zn(OH)_2 + 2OH^- \rightarrow [Zn(OH)_4]^{2-}\]Контрольные вопросы:
1. Какие вещества называются основаниями?
Основания – это сложные вещества, состоящие из атомов металла (или аммония \(NH_4\)) и одной или нескольких гидроксильных групп \((OH)\).
2. Химические свойства оснований.
Основные химические свойства оснований:
- Изменение цвета индикаторов: Щелочи (растворимые основания) изменяют цвет индикаторов: лакмус синеет, фенолфталеин становится малиновым, метилоранж желтеет. Нерастворимые основания не изменяют цвет индикаторов.
- Взаимодействие с кислотами (реакция нейтрализации): Основания реагируют с кислотами с образованием соли и воды.
- Взаимодействие с кислотными оксидами: Щелочи реагируют с кислотными оксидами с образованием соли и воды.
- Взаимодействие с солями: Основания реагируют с солями, если в результате реакции образуется осадок или газ.
- Разложение нерастворимых оснований при нагревании: Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на оксид металла и воду.
Пример: \(NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O\)
Пример: \(2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O\)
Пример: \(2NaOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4\)
Пример: \(Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O\)
3. Какие основания называются амфотерными, какими свойствами они обладают?
Амфотерные гидроксиды – это гидроксиды, которые проявляют двойственные свойства: они могут реагировать как с кислотами (проявляя основные свойства), так и с щелочами (проявляя кислотные свойства).
Примеры амфотерных гидроксидов: гидроксид цинка \(Zn(OH)_2\), гидроксид алюминия \(Al(OH)_3\), гидроксид железа (III) \(Fe(OH)_3\).
Свойства:
- Реагируют с кислотами: \(Zn(OH)_2 + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + 2H_2O\)
- Реагируют с щелочами (в избытке): \(Zn(OH)_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]\) (образуется комплексная соль – тетрагидроксоцинкат натрия)
4. Назовите основные способы получения оснований.
Основные способы получения оснований:
- Взаимодействие щелочных и щелочноземельных металлов с водой:
- Взаимодействие оксидов щелочных и щелочноземельных металлов с водой:
- Взаимодействие солей с щелочами (для получения нерастворимых оснований):
- Электролиз растворов солей (для получения щелочей):
Пример: \(2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow\)
Пример: \(Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2\uparrow\)
Пример: \(Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH\)
Пример: \(CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2\)
Пример: \(CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4\)
Пример: \(FeCl_3 + 3KOH \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3KCl\)
Пример: \(2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2NaOH + H_2\uparrow + Cl_2\uparrow\)