РАБОЧИЕ ТЕТРАДИ

Ю.И.ПАХОМОВ

Cборник
практических работ
по химии

9 КЛАСС

Продолжение. См. № 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43/2003

Практическая работа 25.
Решение экспериментальных задач

Цели. Закрепить знания о свойствах и взаимопревращениях соединений металлов главных подгрупп периодической таблицы Д.И.Менделеева (s- и р-элементов I–III групп).
Оборудование и реактивы. Шпатели, промывалка с дистиллированной водой, центрифуга, держатель для пробирок, Г-образная газоотводная трубка с пробкой, спиртовка, спички, штатив с пробирками, стеклянная трубка для продувания воздуха, пробирки № 5–7, санитарная склянка; в четырех пробирках (№ 1–4) для двух вариантов кристаллические вещества:

I вариант – 1) CaCl₂, 2) NaOH, 3) K₂CO₃, 4) BaCl₂;
II вариант – 1) CaCO₃, 2) Ba(NO₃)₂, 3) Na₂SO₄, 4) KCl;

вода дистиллированная, соляная кислота (HCl), Сa(OH)₂ (известковая вода), Al(NO₃)₃, HNO₃ (разб.),
H₂SO₄ (разб.), HNO₃ (конц.), H₂SO₄ (конц.), Cu (стружки), синяя лакмусовая бумажка, растворы NaOH, AgNO₃, Ba(OH)₂, Na₂CO₃, CaCl₂, MgCO₃ (крист.).

Задача	Порядок работы	Наблюдения и выводы
В четырех пробирках соответственно варианту даны кристаллические вещества. Выбрать наиболее рациональный план распознавания и опытным путем определить вещества в каждой пробирке. Записать порядок работы, составить уравнения производимых реакций и сделать общий вывод	…	…
Проделать следующие превращения и написать уравнения реакций:	...	...
Определить растворы соды, хлорида кальция и нитрата алюминия в пробирках № 5–7, избрав наиболее рациональный метод. Ответ обосновать	...	...

Практическая работа 26.
Железо и его соединения

Цели. Обобщить знания об особенностях свойств переходных d-элементов и их соединений в зависимости от заряда и радиуса иона.
Оборудование и реактивы.
На демонстрационном столе учителя: щипцы тигельные, газометр с кислородом, два высоких химических стакана, шпатель, железная ложечка для сжигания веществ, спиртовка, спички, газометр с хлором, стальная проволока, кусок древесного угля, песок.
На ученических столах: спиртовка, спички, держатель для пробирок, пробирки № 1, 2, наждачная бумага, штатив с пробирками, промывная склянка, санитарная склянка; стальная проволока,
Fe (стружки, порошок), H₂SO₄ (разб. и конц.), HNO₃ (разб. и с = 50–60%), FeSO₄ (свежеприготовленный раствор), растворы Fe₂(SO₄)₃, NaOH, HCl, FeCl₃, KI, CuSO₄, K₃[Fe(CN)₆],
K₄[Fe(CN)₆], NH₄CNS, универсальная индикаторная бумага (с цветной шкалой рН).

Переходные d-элементы имеют переменную степень окисления, и чем она выше, тем слабее проявляются основные свойства у оксида и гидроксида и сильнее – кислотные.
При повышении степени окисления элемента радиус его иона уменьшается.

Соединения с проявляют окислительные свойства, а соединения c
– восстановительные.
Железо – серебристо-белый металл с высокой пластичностью, легко куется, t_пл = 1536 °С,
= 7,87 г/см³, обладает магнитными свойствами. Железо имеет несколько полиморфных модификаций: при обычных условиях – -Fe (объемно-центрированная кристаллическая решетка, сильный магнетизм), при 769 °С теряет ферромагнитные свойства (-Fe) и при 910 °С переходит в гранецентрированную кубическую модификацию (-Fе), а при 1400 °С – вновь в объемно-центрированную, более рыхлую (-Fe), сохраняющуюся вплоть до плавления.

Железо относится к металлам средней химической активности. При взаимодействии железа с соляной кислотой и с разбавленной H₂SO₄ протекает реакция:

Fе⁰ + 2H⁺ = Fе²⁺ + H².

(Водород создает восстановительную среду, и образуется Fe²⁺.)

При обычной температуре в концентрированных H₂SO₄ и HNO₃ железо пассивируется. Из-за образования нерастворимых пленок оксидов на поверхности железа реакция быстро прекращается:

2Fe + 6HNO₃ = Fe₂O₃ + 6NO₂ + 3H₂O.

При нагревании (в мелкораздробленном состоянии) железо окисляется почти всеми неметаллами с образованием смешанных соединений Fe²⁺ и Fe³⁺. Например, с разбавленной HNO₃ реакция может протекать таким образом:

8Fe + 27HNO₃ = 8Fe(NO₃)₃ + 3NН₃ + 9H₂O.

Оксид и гидроксид железа(II) проявляют основные свойства, т. е. растворяются в кислотах:

FeО + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂O,

FeО + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂O,

Fe(OH)₂ + 2H⁺ = Fe²⁺ + 2H₂O.

При выпаривании образующихся растворов можно выделить соли в виде кристаллогидратов типа FeSO₄•7Н₂O (железный купорос).
Салатного цвета хлопьевидный осадок гидроксида железа(II) на воздухе буреет:

4Fe(OH)₂ + О₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃.

Восстановительные свойства (неустойчивость на воздухе) характерны также для солей железа(II). Железный купорос (FeSО₄•7H₂O) нужно использовать только свежеприготовленным, чтобы избежать реакции:

12FеSO₄ + 3О₂ + 6H₂О = 4Fe₂(SO₄)₃ + 4Fе(ОН)₃.

Оксид железа(III) и гидроксид железа(III) амфотерны:

При выпаривании кислых растворов образуются кристаллогидраты типа FeCl₃•6Н₂О.

Окислительные свойства соединений с :

На способности соединений железа вступать в окислительно-восстановительные реакции основано поглощение кислорода гемоглобином крови (в организме взрослого человека в виде соединений содержится около 4 г железа).
Соединения железа обычно окрашены. Природные соединения, содержащие Fe₂O₃, – мумия (красный цвет), охра (желтый) – широко используются в красках и эмалях.

Реагент	Определяемый ион
Реагент	Fe²⁺	Fe³⁺
K₃[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат(III) калия (красная кровяная соль)	Темно-синий осадок турнбулевой сини	Мутная смесь цвета извести с синькой
K₄[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат(II) калия (желтая кровяная соль)		синий осадок берлинской лазури
NH₄SCN – роданид аммония		Fe(SCN)₃, раствор кроваво-красного цвета

Из соединений известен и находит применение ВаFeО₄.
В природе встречаются минералы железа:

Fe₃O₄ (FeO•Fe₂O₃ или Fe(FeO₂)₂) – магнетит, (Fe) до 72%
(Южный Урал, Курская магнитная аномалия);

FeS₂ – пирит, (Fe) 47% (Урал);

Fe₂O₃ – гематит, (Fe) до 65% (Кривой Рог, Украина);

Fe₂O₃•nН₂О – лимонит, (Fe) до 60% (Керчь, Украина).

Порядок работы	Задания	Наблюдения и выводы
а) K концу стальной проволоки прикрепить кусочек древесного угля, раскалить и опустить в склянку, заполненную кислородом из газометра (стальная проволока должна быть раскалена до белого каления), на дне склянки – песок. б) В железной ложечке сильно накалить порошок железа и всыпать его в склянку, заполненную хлором (дно покрыто песком). Работать под тягой!	Внимательно наблюдать за демонстрационными опытами сжигания железа в кислороде и атмосфере хлора, записать уравнения наблюдаемых реакций, охарактеризовать с точки зрения электронного баланса, назвать продукты. Особо выделить роль железа, связав с особенностями электронной структуры d-элемента. Описать наблюдаемое	…
В четыре пробирки всыпать понемногу (на кончике шпателя) железные тонкие стружки, затем поочередно прилить по 1–2 мл H₂SO₄ (разб.), HNO₃ (разб.), H₂SO₄ (конц.), НNО₃ (конц.) (если реакции нет, немного подогреть). Наблюдать. Слить концентрированные кислоты из обеих пробирок в санитарную склянку, промыть стружки водой и добавить в одну H₂SO₄ (разб.), а в другую – НNО₃ (разб.)	Охарактеризовать и обосновать наблюдаемое соответствующими уравнениями реакций на основе электронного баланса, сделать обобщающий вывод. Kакие реакции имеют конкретную практическую значимость? Почему после пребывания в концентрированных кислотах H₂SO₄ и НNО₃ железо не реагирует с разбавленными кислотами?	…
а) Налить в пробирку 1–2 мл свежеприготовленного раствора сульфата железа(II) и добавить при взбалтывании раствор едкого натра. Полученный осадок разделить на три части. б) K одной части добавить, взбалтывая, избыток концентрированного раствора щелочи. в) K другой части осадка, взбалтывая, добавить раствор соляной кислоты. г) Третью часть осадка оставить на воздухе и наблюдать изменение цвета	Получить реакцией обмена гидроксид железа(II), испытать действие на него кислот, щелочей, окислителей. Записать соответствующие уравнения реакцийи сделать выводо характере соединений железа(II) с точки зрения классификации гидроксида и окислительно-восстановительных процессов	…
Налить в пробирку 1–2 мл раствора сульфата железа(III) и добавлять порциями, взбалтывая, раствор едкого натра до выпадения бурого сгустка. Осадок разделитьна две части и испытать одну раствором соляной кислоты, а другую – избытком раствора щелочи (подогреть)	Получить реакцией обмена гидроксид железа(III) и доказать его амфотерный характер. Выводы обосновать уравнениями реакций в соответствующей форме	…
а) Наблюдать, что происходит на воздухе с пробой раствора сульфата железа(II). б) В пробирку с раствором хлорида железа(III) добавить водный раствор йодида калия, через некоторое время добавить несколько капель раствора крахмала	Почему раствор сульфата железа(II) можно использовать только свежеприготовленным? Записать уравнения происходящих процессов. Сделать вывод об окислительно-восстановительных свойствах соединений железа(II) и железа(III)	…
…	В двух пробирках (№ 1и 2) опытным путем определить растворы сульфатов железа(II) и железа(III). Описать порядок действий. Составить уравнения качественных реакций в молекулярной и ионной формах	…
Растворы сульфата железа(II) (свежеприготовленного) и хлорида железа(III) испытать универсальным индикатором (бумага) и, сверившись с цветной шкалой рН, сделать соответствующий вывод	Экспериментально установить, подвергаются ли гидролизу растворы сульфата железа(II) и хлорида железа(III). Обосновать выводы соответствующими уравнениями реакций	…

Практическая работа 27.
Решение экспериментальных задач
по теме «Металлы»

Цели. Закрепить и обобщить изученный материал по теме «Металлы».
Оборудование и реактивы: варианты А, Б, В.

Вариант A

Шпатель, штатив с пробирками, спиртовка, спички, держатель для пробирок, Г-образная газоотводная трубка, санитарная склянка; в пробирках № 1–4 вещества в твердом виде: МgСl₂, NaOH, Na₂CO₃, NaNO₃; Н₂SO₄ (конц.), фенолфталеин (спирт. р-р), синяя лакмусовая бумажка,
Сu (стружки), растворы Al₂(SO₄)₃, NaOH, AgNO₃, Са(ОН)₂ (известковая вода), MgCl₂, соляная кислота (HCl), Fе (порошок), Н₂О₂ (пероксид водорода), HNO₃ (разб. и конц.).

Вариант Б

Центрифуга, спиртовка, спички, держатель для пробирок, штатив с пробирками, Г-образная газоотводная трубка, санитарная склянка; в пробирках № 1–4 вещества в твердом виде:
CaCO₃, Ba(NO₃)₂, Na₂SO₄, Na₂S; соляная кислота (HCl), Са(ОН)₂ (известковая вода), HNO₃ (разб.),
Н₂SO₄ (разб.), растворы Pb(NO₃)₂, FeSO₄ (свежеприготовленный раствор), BaCl₂, NH₄CNS, NaOH,
K₄[Fe(CN)₆], Al (1–2 гранулы), NaOH (крист.).

Вариант В

Щипцы тигельные, Г-образная газоотводная трубка, Fe (гвоздь с ниткой), спиртовка, спички, штатив с пробирками, держатель для пробирок, санитарная склянка; в пробирках № 1–3 вещества в твердом виде: NaCl, BaCl₂, AlCl₃; растворы NaOH, Н₂SO₄, AgNO₃, в пробирках № 4–5 растворы MgSO₄ и
Ca(HCO₃)₂, Na₂CO₃, Са(ОН)₂ (известковая вода), Сu (стружки), соляная кислота (НСl),
Zn (2–3 гранулы).

ЗАДАЧА	РЕШЕНИЕ
Вариант A
1. При помощи химических реакций определить, в какой из пробирок (№ 1–4) находятся твердые вещества: хлорид магния, едкий натр, карбонат натрия (сода), нитрат натрия	...
2. При помощи характерных реакций доказать качественный состав водного раствора сульфата алюминия	...
3. Практически осуществить следующие превращения:	...
Вариант Б
1. С помощью характерных реакций определить, в какой из четырех пробирок (№ 1–4) находятся твердые вещества: карбонат кальция, нитрат бария, сульфат натрия, сульфид натрия	...
2. Доказать опытным путем, что кристаллы сульфата железа(II) частично окислились при хранении и содержат примеси ионов железа(III), т. е.	...
3. Практически осуществить следующие превращения:	...
Вариант В
1. Определить с помощью качественных реакций, в какой из пробирок (№ 1–3) находятся твердые вещества: хлорид натрия, хлорид бария, хлорид алюминия	...
2. Проделать опыты, при помощи которых можно устранить постоянную и временную жесткость воды, содержащей сульфат магния и (вторая проба) гидрокарбонат кальция	...
3. Практически осуществить следующие превращения веществ: Сu СuО СuSO₄ Сu(ОН)₂ СuО СuCl₂ Сu	...

Ю.И.ПАХОМОВ

Cборник практических работ по химии