Решение экспериментальных задач
по теме «Подгруппа кислорода»

Практическая работа 9 класс

Цели. Уметь распознавать серную и соляную кислоты, а также их соли с помощью качественных реакций; учиться описывать результаты наблюдений; составлять молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения реакций; делать выводы; правильно использовать химическое оборудование, соблюдать правила техники безопасности.

ХОД УРОКА

Организационный момент. Сообщение цели урока и критериев оценки, напоминание правил техники безопасности и обращения с химическим оборудованием (1–2 мин).

Разноуровневые задания:

уровень – «удовлетворительно»,

уровень – «хорошо»,

уровень   – «отлично».

УРОВЕНЬ

• ЗАДАЧА (полумикрометод, 30 мин)

В пробирках под номерами 1, 2 и 3 имеются растворы трех веществ: серной кислоты, соляной кислоты, гидроксида натрия. Определите каждое вещество опытным путем. К каким классам неорганических соединений относятся данные вещества?

Оборудование и реактивы. Пластинка с ячейками, пипетки; в пробирках под номерами 1, 2, 3 – 10%-е растворы зашифрованных веществ: H₂SO₄, HCl, NaOH, реактивы – 10%-й раствор BaCl₂,
1%-й раствор AgNO₃, раствор лакмуса.

Порядок выполнения работы

1. Перепишите условие задачи в тетради.

2. Для решения задачи используйте таблицу «Распознавание неорганических веществ по катионам и анионам».

3. Составьте план решения задачи в виде табл. 1

Таблица 1

План решения задачи

4. Для проведения качественных реакций берите малое количество вещества (2–3 капли).

5. Оформите отчет в виде табл. 2, которую поместите на развороте тетради.

Таблица 2

Образец оформления отчета

Формула и класс вещества	Последовательность распознавания	Реактивы и ожидаемый результат	Уравнения реакций в молекулярной и ионной (полной и сокращенной) формах	Ответ (№ пробирки)
Пример: Na2SO4, соль	В ячейку пластинки поместили 2 капли раствора Na2SO4, добавили 1–2 капли раствора BaCl2	От прибавления реактива BaCl2 выпадает белый мелкокристаллический осадок BaSO4	Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl, 2Na+ + + Ba2+ + 2Cl– = BaSO4 + 2Na+ + 2Cl–, Ba2+ + = BaSO4	№ 3

УРОВЕНЬ

• ЗАДАЧА 1 (полумикрометод, 13 мин)

Проделайте реакции, подтверждающие качественный состав раствора серной кислоты.

Оборудование и реактивы. Пластинка с ячейками, пипетки; 10%-е растворы H₂SO₄ и BaCl₂, раствор лакмуса.

Порядок выполнения работы

1. Перепишите условие задачи в тетради.

2. Раствор вещества набирайте отдельной пипеткой, причем не более 2–3 капель. Отмечайте, что наблюдаете. Объясните происходящие изменения.

3. Отчет оформите в виде таблицы (см. ниже).

• ЗАДАЧА 2 (полумикрометод, 17 мин)

В двух пронумерованных пробирках (1 и 2) находятся растворы солей хлорида натрия и сульфата натрия. Определите каждое вещество опытным путем.

Оборудование и реактивы. Пластинка с ячейками, пипетки; в пробирках под номерами 1 и 2 – 10%-е растворы NaCl и Na₂SO₄, в подписанных баночках – 10%-й раствор BaCl₂ и 1%-й раствор AgNO₃.

Порядок выполнения работы и оформления отчета см. уровень .

УРОВЕНЬ

• ЗАДАЧА 1 (10–12 мин)

Определите, содержит ли поваренная соль примеси сульфатов. Докажите сухим способом наличие ионов натрия и мокрым способом наличие ионов хлора в поваренной соли.

Оборудование и реактивы. Пластинка с ячейками, пипетки, спиртовка, спички, графитовый стержень, салфетка, стакан с водой, штатив с пробирками; NaCl (кристаллы), дистиллированная или кипяченая вода, 10%-й раствор BaCl₂.

Порядок выполнения работы

1. Для определения ионов Nа⁺ сухим способом выполните следующие операции:

а) возьмите графитовый стержень и смочите его водой;

б) мокрый стержень опустите в ячейку с кристаллической солью;

в) внесите кристаллы на стержне в верхнее пламя спиртовки.

Что наблюдаете? Объясните наблюдаемое явление.

2. Для определения хлора мокрым способом и определения примесей сульфатов растворите соль. Проделайте качественную реакцию на ионы хлора.

3. Отчет оформите в виде таблицы (см. ниже).

• ЗАДАЧА 2 (18–20 мин)

Осуществите на опытах следующие превращения:

Вычислите массу осадка, если в реакцию вступило 16 г сульфата меди(II) и 10 г гидроксида натрия.

Оборудование и реактивы. Штатив с пробирками, спиртовка, спички, держатель; 5%-й раствор CuSO₄, 10%-й раствор NaOH.

Порядок выполнения работы

1. Перепишите условие задачи в тетради, продолжайте оформлять таблицу, начатую при решении задачи 1.

2. Составьте план решения задачи. Для осуществления реакции берите каждого вещества по
5 капель.

Задача (образец). Найдите массу осадка, образующегося при сливании растворов, содержащих 16,25 г хлорида железа(III) и 16 г гидроксида натрия.

Дано:

m(FeCl₃) = 16,25 г,
m(NaOH) = 16 г

Найти:

m(Fe(OH)₃).

Решение

Найдем количества веществ хлорида железа(III) и гидроксида натрия:

(FeCl₃) = 16,25/162,5 = 0,1 моль,

(NaOH) = 16/40 = 0,4 моль.

Составим пропорцию мольных соотношений реагентов:

1 моль FeCl₃ – 3 моль NaOH,

0,1 моль FeCl₃ – 0,3 моль NaOH.

Поскольку в задаче взято 0,4 моль NaOH, то этого реагента избыток. Расчет ведем по веществу, израсходованному в химической реакции полностью, – FeCl₃.

Найдем массу m(Fe(OH)₃):

16,25 г FeCl₃ – х г Fe(OH)₃,

162,5 г FeCl₃ – 107 г Fe(OH)₃.

16,25 (г)/162,5 (г) = х (г)/107 (г).

Отсюда х = 16,25•107/162,5 = 10,7 г.

Ответ. m(Fe(OH)₃) = 10,7 г.

Сделайте вывод о практической работе, исходя из ее цели (5–6 мин).

Приведите рабочее место в порядок (1–2 мин).

Сдайте тетради на проверку.

Запишите домашнее задание (1–2 мин).

1. Расчетная задача. Растворы каких веществ необходимо взять для получения сульфата бария? Напишите уравнение реакции. Как выделить сульфат бария из полученной смеси? Рассчитайте массы исходных веществ для получения 2,33 г сульфата бария.

2. Напишите уравнения реакций для цепочки превращений:

Образец отчета о проделанной
практической работе

УРОВЕНЬ

• ЗАДАЧА (полумикрометод)

Таблица 1

План решения задачи

Зашифрованное вещество	Используемый реагент
	BaCl2	AgNO3	Лакмус фиолетовый
H2SO4	Ожидаемый результат
	BaSO4 белый мелкокристаллический осадок)	–	Изменение окраски с фиолетовой на красную
HCl	–	AgCl (белый творожистый осадок)	Изменение окраски с фиолетовой на красную
NaOH	–	Ag2O (осадок темно-коричневого цвета)	Изменение окраски с фиолетовой на синюю

Примечание. Если ученик выполняет качественные реакции с растворами лакмуса и AgNO₃, то за работу выставляется оценка «хорошо».

Таблица 2

Результаты решения задачи

Формула и класс вещества	Последовательность распознавания	Реагент и ожидаемый результат	Уравнения реакций в молекулярной и ионной (полной и сокращенной) формах	Ответ (№ пробирки)
H2SO4, кислородсодержащая кислота	а) В ячейку пластинки поместили 2 капли раствора H2SO4, добавили 2 капли раствора BaCl2	BaCl2 – реагент на ионы , выпадает белый мелкокристаллический осадок BaSO4	H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl, 2H+ + + Ba2+ + 2Cl– = BaSO4 + 2H+ + 2Cl–, Ba2+ + = BaSO4	№ 2
	б) В ячейку пластинки поместили 2 капли раствора H2SO4, добавили 1 каплю лакмуса	Лакмус – реагент на ионы H+, он изменяет цвет с фиолетового на красный при рН < 7, значит, среда раствора кислая
HCl, бескислородная кислота	а) В ячейку пластинки поместили 2 капли раствора HCl, добавили 2 капли раствора AgNO3	AgNO3 – реагент на ионы Cl–, выпадает белый творожистый осадок AgCl	HСl + AgNO3 = AgCl + HNO3, H+ + Cl– + Ag+ + = AgCl + H+ + , Ag+ + Cl– = AgCl	№ 3
	б) Результат действия раствора лакмуса на раствор HCl такой же, как на раствор H2SO4
NaOH, основание	а) В ячейку пластинки поместили 2 капли раствора NaOH, добавили 2 капли раствора AgNO3	AgNO3 – реагент на ионы OH–, выпадает осадок Ag2O темно-коричневого цвета	2NaOH + 2AgNO3 = Ag2O + H2O + 2NaNO3, 2Na+ + 2OH– + 2Ag+ + 2 = Ag2O + H2O + 2Na+ +  2, 2Ag+ + 2OH– = Ag2O + H2O	№ 1
	б) В ячейку пластинки поместили 2 капли раствора NaOH, добавили 1 каплю раствора лакмуса	Лакмус – реагент на ионы ОН–, он изменяет цвет с фиолетового на синий при рН > 7, значит, среда раствора щелочная

Вывод. Серную и соляную кислоты распознают по анионам – и Сl^– в результате реакций ионного обмена. Реакции ионного обмена в растворах электролитов, идущие до конца, протекают в направлении связывания ионов. Катионы серебра Ag⁺ являются реагентом на хлорид-ионы. Катионы Ва²⁺ являются реагентом на сульфат-ионы.

УРОВЕНЬ

• ЗАДАЧА 1 (полумикрометод)

Таблица 3

Результаты решения задачи 1

Что делали	Что наблюдали	Уравнения реакции в молекулярной и ионной (полной и сокращенной) формах	Вывод
В ячейку пластинки поместили 2 капли раствора H2SO4 и добавили 1–2 капли раствора фиолетового лакмуса	Лакмус изменил цвет с фиолетового на красный, следовательно, рН < 7, среда раствора кислая	H2SO4 2H+ +	Kислота – электролит, водный раствор которого из катионов содержит только катионы водорода
В ячейку пластинки поместили 2 капли раствора H2SO4 и добавили 2 капли раствора BaCl2	Выпадает белый мелкокристаллический осадок BaSO4	H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl, 2H+ + + Ba2+ + 2Cl– = BaSO4 + 2H+ + 2Cl–, Ba2+ + = BaSO4	Для доказательства наличия cульфат-ионов в веществе служат катионы Ва2+. Kатионы бария являются реагентом на ионы

• ЗАДАЧА 2 (полумикрометод)

Таблица 4

План решения задачи 2

Зашифрованное вещество	Используемый реагент
	AgNO3	BaCl2
NaCl	Ожидаемый результат
	AgCl (белый творожистый осадок)	–
Na2SO4	–	BaSO4 (белый мелкокристаллический осадок)

Таблица 5

Результаты решения задачи 2

Формула вещества	Последовательность распознавания	Реагент и ожидаемый результат	Уравнения реакций в молекулярной и ионной (полной и сокращенной) формах	Ответ (№ пробирки)
NaCl	В ячейку пластинки поместили 2 капли раствора NaCl, добавили 2 капли раствора AgNO3	AgNO3 – реагент на ионы Cl–, выпадает белый творожистый осадок AgCl	NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3, Na+ + Cl– + Ag+ +  = AgCl + Na+ + , Ag+ + Cl– = AgCl	№ 1
Na2SO4	В ячейку пластинки поместили 2 капли раствора Na2SO4, добавили 2 капли раствора BaCl2	BaCl2 – реагент на ионы , выпадает белый мелкокристаллический осадок BaSO4	Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl, 2Na+ + + Ba2+ + 2Cl– = BaSO4 + 2Na+ + 2Cl–, Ba2+ + = BaSO4	№ 2

Вывод. Кислота определяется индикатором (лакмус изменяет фиолетовую окраску на красную).
Сульфат-ион содержится как в самой серной кислоте, так и в ее солях. Качественным реагентом на ион являются катионы Ba²⁺ (образуется мелкокристаллический осадок белого цвета BaSO₄).
Качественным реагентом на ионы Cl^– являются катионы Ag⁺ (образуется белый творожистый осадок AgCl).

УРОВЕНЬ

• ЗАДАЧА 1

Таблица 6

Результаты решения задачи 1

Что делали	Что наблюдали	Уравнения реакций в молекулярной и ионной (полной и сокращенной) формах	Вывод
Определение сульфатов в поваренной соли. K небольшому количеству кристаллического NaCl в пробирке добавили 1,5 мл воды. В ячейку пластинки поместили 2 капли полученного раствора NaCl. Добавили 2 капли раствора BaCl2	Соль хорошо растворилась	NaCl Na+ + Cl–	NaCl – cоль соляной кислоты – хороший электролит, поэтому полностью диссоциирует на ионы
	а) Если осадок BaSO4 не выпадает, значит, в растворе нет сульфат-ионов		а) Данная соль NaCl не содержит примесей cульфатов
	б) Если из раствора выпадает белый мелкокристаллический осадок BaSO4, значит, в этом растворе содержатся ионы	+ BaCl2 = BaSO4 + 2Cl–, + Ba2+ + 2Cl– = BaSO4 + 2Cl–, Ba2+ + = BaSO4	б) Соль NaCl содержит примеси cульфатов
Определение ионов Na+ сухим способом. Предварительно прокалили графитовый стержень в пламени спиртовки. Смоченный дистиллированной водой графитовый стержень опустили в сухую соль NaCl, после чего внесли в верхнюю часть пламени спиртовки	Пламя окрасилось в желтый цвет		Ионы Na+ окрашивают пламя в желтый цвет, значит, ионы Na+ присутствуют в нашей соли
Определение ионов Cl– мокрым способом.В ячейку пластинки поместили 2 капли раствора NaCl и добавили 2 капли раствора AgNO3	Выпал белый творожистый осадок AgCl	NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3, Na+ + Cl– + Ag+ + = AgCl+ Na+ + , Ag+ + Cl– = AgCl	Kатионы Ag+ являются качественным реагентом на хлорид-ионы XЦ

Вывод. Выданный образец хлорида натрия не содержит примесей сульфатов, т.к. катионы Ba²⁺ не дают характерного для сульфат-ионов осадка. Если образец хлорида натрия содержит сульфаты, то их присутствие подтверждают качественным реагентом на сульфат-ионы (реагент – катионы Ba²⁺). В результате реакции выпадает мелкокристаллический осадок BaSO₄.
В работе мы доказали качественный состав соли NaCl: сухим способом определили катионы Nа⁺ (окраска пламени становится желтой) и мокрым способом определили анионы Cl^–. Качественным реагентом на анионы Cl^– являются катионы Аg⁺.

• ЗАДАЧА 2

Таблица 7

Результаты решения задачи 2

Что делали	Что наблюдали	Уравнения реакций в молекулярной и ионной (полной и сокращенной) формах	Вывод
Для превращения CuSO4 в Cu(OH)2 в пробирку поместили 5 капель раствора CuSO4 и добавили 10 капель раствора NaOH	Выпал осадок голубого цвета Cu(OH)2	CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4, Cu2+ + + 2Na+ + 2OH– = = Cu(OH)2 + 2Na+ + , Cu2+ + 2OH– = Cu(OH)2	Все реакции ионного обмена, идущие с образованием осадка, протекают до конца. Следовательно, ионы Cu2+ cвязываются с ионами ОН– полностью
Чтобы получить CuO по схеме: Cu(OH)2 CuO, содержимое пробирки осторожно нагрели в верхней части пламени спиртовки	Осадок Cu(OH)2 голубого цвета постепенно превратился в осадок черного цвета CuO	Сu(OH)2 CuO + H2O (голубой (черный цвет) цвет)	Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на оксид и воду

Вывод. Опытным путем, исходя из соли серной кислоты СuSO₄, осуществлены реакции, подтверждающие генетическую связь между солями и оксидами. Из соли СuSO₄ мы получили оксид СuО.

Выполнение расчетной части к задаче 2

Дано:

m(CuSO₄) = 16 г,
m(NaOH) = 10 г.

Найти:

m(Cu(OH)₂).

Решение

Используя формулу = m/M, найдем количества веществ исходных реагентов:

(CuSO₄) = 16/160 = 0,1 моль,

(NaOH) = 10/40 = 0,25 моль.

По уравнению реакции на 1 моль CuSO₄ приходится 2 моль NaOH, а по расчетам мольных соотношений реагентов на 0,1 моль CuSO₄ приходится 0,25 моль NaOH. Получается, что NaOH в избытке.

Рассчитаем массу осадка m(Cu(OH)₂).

16 г CuSO₄ – х г Cu(OH)₂,

160 г CuSO₄ – 98 г Cu(OH)₂.

Отсюда

16/160 = х/98, х = 16•98/160 = 9,8 г.

Ответ. m(Cu(OH)₂) = 9,8 г.

Решение домашнего задания

1. Расчетная задача.

Дано:

m(BaSO₄) = 2,33 г.

Найти:

m(Na₂SO₄),
m(BaCl₂).

Решение

Составим пропорцию по уравнению реакции и найдем массу m(Na₂SO₄) по известной m(BaSO₄):

х г Na₂SO₄ – 2,33 г BaSO₄,

142 г Na₂SO₄ – 233 г BaSO₄.

Отсюда

х = 142•2,33/233 = 1,42 г.

Поскольку количества веществ соединений бария одинаковы, верна пропорция:

y г BaCl₂ – 2,33 г BaSO₄,

208 г BaCl₂ – 233 г BaSO₄.

Отсюда

y = 208•2,33/233 = 2,08 г.

Ответ. m(Na₂SO₄) = 1,42 г, m(BaCl₂) = 2,08 г. Сульфат бария выделяют из полученной смеси фильтрованием.

2. Уравнения реакций для цепочки превращений:

* * *

Предлагаем поэлементную оценку практической работы в баллах, 50 баллов соответствует отметке «отлично» (табл. 8).

Таблица 8

Карточка для учета умений

ЛИТЕРАТУРА

Чертков И.Н., Жуков П.Н. Химический эксперимент с малыми количествами реактивов. Книга для учителя. М.: Просвещение, 1989;
Назарова Т.С., Грабецкий А.А., Лаврова В.Н. Химический эксперимент в школе. М.: Просвещение, 1987, 240 с.;
Назарова Т.С., Грабецкий А.А., Алексинский В.Н. Организация работы лаборанта в школьном кабинете химии. М.: Просвещение, 1984, 160 с.;
Балезин С.А., Разумовский Г.С., Филько А.И. Практикум по неорганической химии. Учебное пособие для студентов химико-биологических факультетов пединститутов. М.: Просвещение, 1967;
Стругацкий М.К., Смирнов Н.М., Блюменталь А.П. Лабораторные работы по общей химии: для студентов заочных высших технических учебных заведений. М.: Высшая школа, 1963, 255 с.;
Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия-8. Неорганическая химия. М.: Просвещение, 1989, 159 с.;
Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия-9. М.: Просвещение, 1990, 176 с.;
Габриелян О.С. Химия-8. М.: Дрофа, 2000, 208 с.;
Габриелян О.С. Химия-9. М.: Дрофа, 2000, 224 с.

О.М.БЫКОВА,
учитель химии школы № 2
(с. Красный Яр, Астраханская обл.)