С о д е р ж а н и е

Предисловие

Правила работы в лаборатории

Лабораторная работа № 1. Приготовление раствора заданного состава

Лабораторная работа № 2. Катионы, осаждаемые соляной кислотой (Ag⁺, Pb²⁺)

Лабораторная работа № 3. Катионы, осаждаемые серной кислотой (Сa²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺)

Лабораторная работа № 4. Катионы, осаждаемые аммиаком (Al³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺)

Лабораторная работа № 5. Катионы, осаждаемые щелочами (Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺)

Лабораторная работа № 6. Катионы, осаждаемые щелочами и аммиаком (Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Mg²⁺)

Лабораторная работа № 7. Катионы, не осаждаемые кислотами, щелочами и аммиаком (Na⁺, K⁺, NH⁺₄)

Лабораторная работа № 8. Определение катиона

Лабораторная работа № 9. Определение катионов в смеси

Лабораторная работа № 10. Анионы

Лабораторная работа № 11. Определение аниона

Лабораторная работа № 12. Определение анионов в смеси

Лабораторная работа № 13. Определение соли

Предисловие

Химия – наука практическая, и лабораторные работы – неотъемлемая составная часть уроков химии. Курс качественного химического анализа открывает дополнительные возможности для обучения этой дисциплине. Данный химический практикум может быть реализован в виде факультатива или элективного курса для 9-х классов, а также для 10–11-х классов химического, биологического и других естественно-научных профилей.

Цели курса:

• знакомство с методами аналитической химии;

• овладение навыками практической работы с химическими веществами;

• углубление знаний по курсу неорганической химии;

• рассмотрение некоторых вопросов из теоретических основ химии;

• приобретение новых знаний;

• обучение умению систематизировать и обобщать полученные знания.

Программа практикума рассчитана на 34 ч учебного времени (26 ч + 8 ч резервного времени, сдвоенные уроки один раз в две недели). Классы желательно разделить на две подгруппы, которые поочередно посещают химический практикум.

Курс основан на кислотно-основном методе разделения и определения ионов. Групповыми реагентами в этом случае являются соляная и серная кислоты, растворы гидроксида натрия и аммиака. В основе метода лежит различная растворимость в воде хлоридов, сульфатов и гидроксидов, амфотерные свойства гидроксидов некоторых элементов и способность к образованию растворимых комплексных соединений с аммиаком.

В рамках данного курса наиболее удобной является классификация катионов, соответствующая последовательности их разделения:

I группа: Ag⁺, Pb²⁺ – осаждаются соляной кислотой;

II группа: Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ – осаждаются серной кислотой;

III группа: Al³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺ – образуют малорастворимые гидроксиды, растворяющиеся в избытке щелочи;

IV группа: Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺ – образуют малорастворимые гидроксиды, растворяющиеся в избытке раствора аммиака;

V группа: Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Mg²⁺ – образуют малорастворимые гидроксиды, не растворяющиеся под действием щелочи или аммиака;

VI группа: K⁺, Na⁺, NH₄⁺ – не осаждаются под действием кислот и щелочей.

Классификация анионов основана на их отношении к солям бария и серебра:

I группа: SO₄^2–, SO₃^2–, S₂O₃^2–,   CO₃^2–,  SiO₃^2– – осаждаются хлоридом бария в нейтральном или слабощелочном растворе;

II группа: Cl^–, Br^–, I^–, NCS^– – осаждаются нитратом серебра в присутствии 2М азотной кислоты;

III группа: NO₃^–, NO₂^–, CH₃COO^– – не осаждаются солями бария и серебра.

Практические занятия начинаются с приготовления растворов, которые в дальнейшем используются для выполнения лабораторных работ. Дальнейшие уроки посвящены изучению свойств катионов и анионов различных групп. Полученные знания, умения и навыки проверяются при анализе контрольных растворов, в которых нужно обнаружить один или несколько ионов.

Проводить опыты лучше с использованием пробирок для полумикроанализа. Если пробирки бо?льшего объема, то необходимо пропорционально увеличить количества реагентов.

Каждая лабораторная работа начинается с формулировки цели и включает перечень реактивов и оборудования, подробное описание хода опытов, форму записи уравнений реакций и наблюдаемых явлений, а также вопросы и задания, которые позволяют обсудить полученные результаты и проверить усвоение материала.

Правила работы в лаборатории

Следует:

1. До выполнения опыта:

– внимательно прочитать его описание, а также рубрику “Обсуждение результатов”;

– написать уравнения реакций в молекулярном и ионном видах;

– с рабочего места убрать посторонние предметы и в дальнейшем содержать его в чистоте.

2. При выполнении опыта:

– бережно относиться к оборудованию лаборатории, реактивам и материалам;

– брать только рекомендованные в описании количества реагентов;

– соблюдать последовательность введения реагентов;

– тщательно перемешивать растворы после добавления очередной порции реагентов.

3. По окончании опыта:

– вымыть химическую посуду, убрать рабочее место, выключить воду, электроприборы, газ, погасить спиртовки или сухое горючее;

– тщательно вымыть руки, так как многие вещества, с которыми приходится соприкасаться, вредны для организма человека.

Запрещается:

– нарушать комплектность приборов, установок, штативов и ящиков с реактивами;

– проводить самостоятельно любые опыты, не предусмотренные данной лабораторной работой;

– принимать пищу в кабинете химии;

– пить воду из химической посуды;

– возвращать в банки и капельницы с реактивами избыточные количества сухих реагентов и растворов и оставлять сосуды с реактивами открытыми.

В случае плохого самочувствия или получения травмы (порезы, ожоги) немедленно сообщайте об этом учителю или лаборанту.

Лабораторная работа № 1.

Приготовление раствора заданного состава

Цель работы. Научиться готовить растворы заданной концентрации, используя весы и мерную посуду, определять концентрацию приготовленного раствора по его плотности.

Реактивы. Соль заданного состава (кристаллогидрат).

Оборудование. Весы, стакан, цилиндр, мерная колба, воронка, промывалка, ареометр, справочные данные о плотности и массовой доле растворов (Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Справочник по неорганической химии. М.: Химия, 1987; www.alhimik.ru).

Описание опыта.

1) Получите у учителя индивидуальное задание на приготовление определенного объема раствора соли заданного состава. Заполните соответствующие графы таблицы.

2) Запишите в соответствующей графе таблицы молярную массу соли (кристаллогидрата).

3) Рассчитайте массу вещества, необходимую для приготовления раствора, и запишите ее в таблицу.

4) Взвесьте вещество в стакане. Высыпьте его через воронку в мерную колбу. Остатки вещества смойте струей воды из промывалки. Налейте в мерную колбу воду примерно на 1/3. Круговыми движениями перемешивайте содержимое колбы до полного растворения вещества.

5) Доведите объем раствора до метки. Мениск воды должен быть установлен так, чтобы плоскость верхнего края линии градуировки была горизонтальна и проходила через нижнюю точку мениска; линия взгляда при этом должна находиться в той же плоскости (рис. 1).

Рис. 1. Положение мениска воды, верхнего края линии градуировки
и глаз наблюдателя при приготовлении раствора заданного объема

6) Налейте раствор в цилиндр и измерьте его плотность ареометром, занесите полученное значение в таблицу.

7) По справочным данным о плотности растворов различного состава постройте графическую зависимость плотности раствора вещества от его массовой доли (рис. 2). По экспериментальному значению плотности найдите массовую долю вещества в растворе и рассчитайте фактическую молярную концентрацию, а затем – относительную ошибку. Занесите эти сведения в таблицу.

Рис. 2. Координатные оси для построения графика зависимости
плотности раствора от его массовой доли

Таблица

Обсуждение результатов.

Что могло послужить источником полученной погрешности?

…………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………… .

Печатается с продолжением