ОПЫТЫ ПО ХИМИИ
Налейте в пробирку 10 капель пергидроля (30%-го раствора пероксида водорода) и добавьте крупинку оксида марганца (lV). Что наблюдаете? Испытайте выделяющийся газ тлеющей лучиной. Потрогайте пробирку, наблюдается ли изменение температуры? Какую роль играет оксид марганца (lV)? Напишите уравнение реакции.
В пробирку поместите 5-6 микрошпателей перманганата калия. Пробирку горизонтально закрепите в штативе, закройте пробкой с газоотводной трубкой, а между веществом и пробкой положите рыхлый комочек ваты. Для собирания кислорода приготовьте ванну, наполовину заполненную водой, и опрокиньте в неё наполненную пробирку-сборник. Нагрейте прибор и соберите выделяющийся кислород над водой. Заполненную кислородом пробирку выньте из воды, закрыв под водой пальцем. Испытайте кислород тлеющей лучиной.
Напишите уравнение реакции разложения перманганата калия при нагревании. Начертите схему прибора для получения кислорода. Для чего в пробирку вкладывают вату? Растворим ли кислород в воде? Легче или тяжелее воздуха кислород? Приведите расчет. Можно ли собирать кислород в цилиндр вытеснением воздуха? Если можно, то начертите схему прибора для получения кислорода и собирания его вытеснением воздуха. Является ли реакция разложения перманганата калия окислительно-восстановительной? Дайте обоснованный ответ.
Опыт 2. Ионные реакции обмена
В две пробирки налейте по 1 мл раствора гидроксида натрия и добавьте 2-3 капли фенолфталеина. В первую пробирку прилейте 1 мл раствора соляной кислоты, а во вторую - 1 мл раствора уксусной кислоты. Что наблюдаете? Напишите уравнения реакций в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном виде.
В две пробирки налейте по 1 мл раствора карбоната натрия. В первую пробирку прилейте 1 мл раствора соляной кислоты, а во вторую - 1 мл раствора уксусной кислоты. Что наблюдаете? Напишите уравнения реакций в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном виде.
В две пробирки налейте по 1 мл раствора силиката калия. В первую пробирку прилейте 1 мл раствора соляной кислоты, а во вторую - 1 мл раствора уксусной кислоты. Что наблюдаете? Напишите уравнения реакций в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном виде.
Опыт 3. Смещение равновесия в системе взаимодействия ионов железа (lII) с роданид-ионами
Влейте в стакан с 20 мл воды по 1 капле растворов роданида калия (KCNS) и хлорида железа (III). Раствор образовавшегося роданида железа красного цвета разлейте в четыре пробирки. Первую пробирку оставьте для контроля. Во вторую пробирку добавьте 1 каплю раствора хлорида железа, в третью - 1 каплю раствора роданида калия. В четвертую - микрошпатель хлорида калия. Что наблюдаете? Отметьте изменение цвета раствора в пробирках.
Реакция между роданидом калия и хлоридом железа (III) обратимая. Составьте уравнение реакции в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном виде. Запишите выражение закона действующих масс для этой реакции и объясните смещение химического равновесия согласно принципу Ле Шателье.
1. Опыт с пергидролем и оксидом марганца (IV):
- При добавлении оксида марганца (IV) в пробирку с пергидролем наблюдается интенсивное пузырькование и выделение газа.
- Выделяющийся газ можно испытать тлеющей лучиной, что приведет к зажиганию лучины. Это свидетельствует о наличии кислорода в газе.
- При потряхивании пробирки можно заметить, что она становится теплой. Это свидетельствует о выделении тепла в результате химической реакции.
- Оксид марганца (IV) играет роль катализатора в этой реакции, ускоряя разложение пергидроля на воду и кислород. Уравнение реакции: H2O2 → H2O + O2.
2. Опыт с разложением перманганата калия:
- В пробирку с перманганатом калия добавляют 5-6 микрошпателей. Затем закрепляют пробирку горизонтально в штативе и закрывают газоотводной трубкой, прикладывая рыхлый комочек ваты между веществом и пробкой.
- Затем нагревают пробирку и собирают выделяющийся кислород, наполовину заполнив ванну с водой и опрокинув в нее наполненную пробирку-сборник.
- Закрывают пробирку, находящуюся под водой, пальцем.
- Кислород можно испытать тлеющей лучиной, которая зажжется.
- Уравнение реакции разложения перманганата калия при нагревании: 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2.
- В пробирку вкладывают вату, чтобы предотвратить проникновение воды в пробирку и выход кислорода из нее.
- Кислород растворим в воде, но очень слабо.
- Кислород легче воздуха, так как его молекула содержит два атома, в то время как молекула воздуха (азот + кислород) содержит два атома азота и два атома кислорода.
- Расчет легкости кислорода можно произвести, используя соответствующие молярные массы газов и уравнение состояния идеального газа.
- Кислород можно собирать в цилиндре вытеснением воздуха: для этого нужно использовать аппарат Дайтонова, состоящий из наклонной пробирки и стеклянного цилиндра, имеющего две трубки - входную и выходную. Входная трубка соединяется с источником газа, а выходная трубка погружается в сосуд с водой. Когда источник газа включен, воздух вытесняется из цилиндра и на его место занимает газ, полученный в результате реакции.
- Реакция разложения перманганата калия является окислительно-восстановительной. Перманганат калия (KMnO4) в данной реакции выступает как окислитель, а гидроксид марганца (IV) (MnO2) - восстановитель. Обоснование этого факта проводится на основе изменения степеней окисления элементов в реакции.
3. Опыты с растворами гидроксида натрия и растворами кислот:
- При добавлении раствора соляной кислоты в первую пробирку с гидроксидом натрия происходит образование соли NaCl и воды, сопровождаемое изменением цвета из розового (фенолфталеин) в безцветный.
- Уравнение реакции в молекулярном виде: NaOH + HCl → NaCl + H2O.
- При добавлении раствора уксусной кислоты во вторую пробирку с гидроксидом натрия происходит образование соли NaC2H3O2 и воды, также сопровождающееся изменением цвета из розового в безцветный.
- Уравнение реакции в молекулярном виде: NaOH + CH3COOH → NaC2H3O2 + H2O.
- Реакции можно записать в полном ионном виде и сокращенном ионном виде, указывая все ионы, присутствующие в реакции.
4. Опыты с растворами карбоната натрия и растворами кислот:
- При добавлении раствора соляной кислоты в первую пробирку с карбонатом натрия происходит образование соли NaCl, углекислого газа и воды. Образование углекислого газа проявляется пузырькованием и появлением пены.
- Уравнение реакции в молекулярном виде: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2.
- При добавлении раствора уксусной кислоты во вторую пробирку с карбонатом натрия происходит образование соли NaC2H3O2, углекислого газа и воды, также сопровождающееся пузырькованием и появлением пены.
- Уравнение реакции в молекулярном виде: Na2CO3 + 2CH3COOH → 2NaC2H3O2 + H2O + CO2.
5. Опыты с растворами силиката калия и растворами кислот:
- При добавлении раствора соляной кислоты в первую пробирку с силикатом калия наблюдается образование геля в виде белой мутной массы, состоящей из кремнезема и воды.
- Уравнение реакции в молекулярном виде: K2SiO3 + 2HCl → 2KCl + H2O + SiO2.
- При добавлении раствора уксусной кислоты во вторую пробирку с силикатом калия ничего особенного не происходит, так как реакция между ними слабо протекает.
6. Опыт с роданидом калия и хлоридом железа (III):
- Основным результатом этого опыта является образование роданида железа (III), который окрашивает раствор в красный цвет.
- При добавлении раствора хлорида железа (III) во вторую пробирку с роданидом калия образуется еще больше роданида железа (III), что делает раствор еще более красным.
- При добавлении раствора роданида калия в третью пробирку с роданидом железа (III) наблюдается образование комплекса, который дает раствор цвета лилового.
- При добавлении хлорида калия в четвертую пробирку с роданидом железа (III) ничего особенного не происходит.
- Реакция между роданидом калия и хлоридом железа (III) является обратимой. Уравнение реакции в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном виде можно записать следующим образом: FeCl3 + 3KSCN → Fe(SCN)3 + 3KCl.
- Выражение закона действующих масс для этой реакции будет выглядеть следующим