Методические указания по выполнению практических работ для студентов 1 курса по дисциплине: ОУД. 08. Химия для специальностей технического профиля

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВПО

КАБАРДИНО-БАЛКАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. Х.М. БЕРБЕКОВА

МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ

Методические указания по выполнению практических работ

для студентов 1 курса

по дисциплине: ОУД.08. Химия.

для специальностей:

09.02.03. Программирование в компьютерных системах

09.02.05. Прикладная информатика ( по отраслям)

08.02.01. Строительство и эксплуатация зданий и сооружений

09.02.01. Компьютерные системы и комплексы

09.02.02. Компьютерные сети

2015 г.

Практическая работа №1

Электронное строение атомов

Цели работы

- привить навыки составления формул, выражающих электронную конфигурацию атомов и одноатомных ионов металлических и неметаллических элементов.

Задачи работы

1. Провести реакции согласно предложенным опытам.

2. Выразить взаимодействия уравнениями реакций и расставить в них коэффициенты, пользуясь методом электронного баланса.

3. Научиться составлять электронные и электроннографические формулы атомов и одноатомных ионов металлических и неметаллических элементов, используя правила заполнения электронами орбиталей (Паули, минимальной энергии, Клечковского, Гунда).

Оборудование и реактивы

Аппарат Киппа, штатив с пробирками, 0,1 н растворы: нитрата свинца, сульфида и иодида натрия, образцы металлического железа, цинка и магния, газообразный хлор.

Краткие теоретические сведения

Атом состоит из ядра и электронной оболочки. Электронная оболочка - это совокупность всех электронов в данном атоме. Химические свойства элементов определяются строением электронных оболочек их атомов.

Примеры написания электронных формул

Пример 1. Написать электронную формулу олова и иона олова Sn+2.

Элемент расположен в пятом периоде (значит, имеет 5 энергетических уровней), его порядковый номер - 50 (общее количество электронов в атоме олова равно 50). Напомним, что при оформлении электронных формул энергетические уровни обозначают арабскими цифрами (1, 2, 3…), подуровни - латинскими буквами (s, p, d, f), электроны - записывают в виде степени.

Для атома олова:

50 Sn 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p2; Атом олова превращается в ион Sn+2 в результате следующего превращения:

Sn0 - 2е → Sn+2;

Значит, электронная конфигурация иона олова содержит не 50, а 48 электронов.

Для иона олова Sn+2:

Sn+2 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d10.

Пример 2. Написать электронную формулу атома хрома и электронно-графическую, начиная с 3s2 - подуровня. Элемент расположен в четвертом периоде (значит, имеет 4 энергетических уровня), его порядковый номер - 24 (общее количество электронов в атоме олова равно 24). Как упоминалось выше, в атоме хрома наблюдается "провал" электронов с внешнего на предвнешний энергетический уровень:

24 Cr 1s22s22p63s23p64s13d5;

При построении электронно-графических формул необходимо учитывать, что любая атомная орбиталь изображается в виде клетки (квантовой ячейки). Тогда электронно-графическая формула атома хрома для внешнего и предвнешнего уровней будет выглядеть следующим образом:

Пример 3. Покажите, являются ли азот и фосфор электронными аналогами.

Электронные аналоги располагаются в периодической системе Д.И. Менделеева в одной подгруппе, т. к. являются элементами со сходной электронной конфигурацией, поэтому азот и фосфор - электронные аналоги:

7 N 1s22s22p3;

15 P 1s22s22p63s23p3.

Опыт №1. Электронная структура атомов и одноатомных ионов металлов

При окислении атомов металлов число электронов в электронной оболочке уменьшается и образуются ионы с положительным зарядом. Например:

В три пробирки на 1/3 объема налейте раствор нитрата свинца Pb(NO3)2. В первую пробирку опустите железо, во вторую - цинк, в третью - магний. Через несколько минут осмотрите поверхности металлов, прореагировавших с раствором соли свинца, составьте уравнения реакций, опишите наблюдения. Заполните таблицу по образцу:

Приведите схему распределения в квантовых ячейках электронов, отвечающих сокращенным электронным формулам атомов: магния, железа, цинка, свинца. Какими значениями главного, орбитального, магнитного квантовых чисел характеризуется атомная орбиталь формирующего электрона в атомах: магния, железа, цинка, свинца?

Найдите в периодической системе электронные аналоги свинца и запишите сокращенные формулы, выражающие электронную структуру атомов этих элементов.

Опыт 2. Электронная структура атомов и одноатомных ионов неметаллов (Опыт проводить под тягой!)

При восстановлении атомов неметаллов число электронов в электронной оболочке возрастает и образуются ионы с отрицательным зарядом. Например:

В две пробирки на 1/3 объема налейте растворы сульфида и иодида натрия. Опустите в первую, затем - во вторую пробирки газоотводную трубку аппарата Киппа и пропустите медленный

поток хлора через растворы солей. Составьте уравнения реакций, опишите наблюдения. Заполните таблицу по образцу:

Приведите схему распределения в квантовых ячейках электронов, отвечающих сокращенным электронным формулам атомов: серы, хлора, йода. Какими значениями главного, орбитального, магнитного квантовых чисел характеризуется атомная орбиталь формирующего электрона в атомах: серы, хлора, йода?

Контрольные вопросы

1. Укажите значение главного квантового числа n, характеризующее уровень энергии электронов в атоме гелия. (При ответе на этот и все остальные вопросы имеется в виду основное

(невозбужденное) состояние атомов).

2. Укажите значения главного, орбитального и магнитного квантовых чисел, характеризующие атомную орбиталь 11-го электрона в атоме натрия.

3. Какие значения магнитного квантового числа ml характеризуют состояния p-электронов в атоме азота?

4. Электронная конфигурация атома элемента1s2 2s2 2p6 3s2 3p1. Что это за элемент?

5. Определите, атомам каких химических элементов отвечают электронные конфигурации элементов, выраженные следующими сокращенными формулами: …3s2; … 4s2 4p3; … 4d2 5s2?

6. Напишите полную и сокращенную формулы электронной конфигурации атома Са и иона Са+2; атома Cl и иона Cl-.

7. Сколько электронов на внешнем энергетическом уровне в атоме кремния? Покажите их расположение в квантовых ячейках.

8. Найдите в периодической системе Д.И.Менделеева элементы, которые являются электронными аналогами кислорода. Запишите сокращенные формулы электронных конфигураций атомов этих элементов.

Список литературы

Габриелян О. С. Химия: учеб. для студ. проф. учеб. заведений. - М., 2005.

Практическая работа № 2

Приготовление раствора заданной концентрации.

Цели работы

- научиться производить расчеты по формулам веществ или уравнений химических реакций.

Оборудование

Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева

Краткие теоретические сведения

Тип задач: Вычисление массовой доли элемента в соединении.

Массовая доля элемента в химическом соединении (W) показывает, какую часть относительной молекулярной массы вещества составляет относительная атомная масса (Ar) в веществе.

Массовая доля величина безразмерная , выражается в долях от единицы или в процентах.

Тип задач: Вычисление массовой доли вещества в смеси

Массовая доля вещества в смеси показывает (W) показывает, какую часть относительной

молекулярной массы (Mr) вещества составляет относительная молекулярная масса (Mr) вещества в смеси. Массовая доля величина безразмерная , выражается в долях от единицы или в процентах.

Обозначения: w - массовая доля элемента в соединении или вещества в смеси

a - индекс элемента в формуле или соединении

Ar - относительная масса химического элемента

Mr-относительная молярная масса соединения

m1 - масса вещества-

m2 - общая масса смеси

Контрольные вопросы

1. Как определяется молекулярная масса химического соединения?

2. В чем отличие массовой доли элемента от массовой доли вещества?

3. На что указывает индекс элемента или вещества?

Задачи для самостоятельного решения.

Задача 1. Вычислите массовые доли элементов в нитрате натрия.c

Задача 2. Вычислите массовую долю фосфора в фосфате магния.

Задача 3. Вычислите массовые доли элементов в сульфате алюминия.

Задача 4. Вычислите массовую долю воды в кристаллогидрате сульфата натрия.

(Na2SO4 • 10H2O)

Задача 5. Вычислите массовую долю воды в кристаллогидрате сульфата меди

(CuSO4 • 5H2O)

Задача 6. Вычислите массовую долю воды в кристаллогидрате сульфата кальция

(CaSO4 • 2H2O)

Задача 7. В 25 г раствора содержится 5 г соли. Определить массовую долю соли в растворе.

Задача 8. В 150 г раствора содержится 15 г карбоната натрия. Определите массовую долю карбоната натрия в растворе.

Задача 9. Какой объем водорода (н.у.) выделиться при взаимодействии натрия с 20 г соляной

кислотой.

Задача 10. Какой объем углекислого газа (н.у.) выделиться при взаимодействии 80 г карбоната

калия с соляной кислотой.

Задача 11. Вычислите массу хлорида натрия в 500 г поваренной соли, если массовая доля примесей составляет 3%.

Задача 12. Какая масса нитрата калия содержится в 25 г 15% - ого раствора.

Задача 13. Какая масса гидроксида натрия содержится в 200 г 5%- ого раствора.

Список литературы

Габриелян О. С. Химия: учеб. для студ. проф. учеб. заведений. - М., 2005.

Практическая работа №3

Гидролиз солей различного типа.

Цели работы

• закрепить знания по теме "Реакции ионного обмена";

• приобрести практический навык в проведении реакций ионного обмена;

• исследовать необратимые реакции;

• отработать навыки экспериментальной работы, соблюдая правила техники безопасности при работе в кабинете химии;

• отработать навыки составления уравнений реакций в молекулярной и ионной формах.

Краткие теоретические сведения
Распад электролитов на ионы при растворении в воде или расплавлении называется электролитической диссоциацией.

Электролиты - вещества, проводящие электрический ток в растворенном или расплавленном состоянии. К электролитам относятся вещества с ионной связью: соли, основания и полярные молекулы кислот. Вещества, которые в растворенном или расплавленном состоянии не проводят электрического тока, называются неэлектролитами.

Классификация электролитов

Электролитическая диссоциация:

I. кислот, II. щелочей, III. солей.
I. 1. HCl H⁺ + Cl^-,
HCl + H₂O H₃O⁺ + Cl^-,
2. H₂SO₄ = 2H⁺ + SO₄^2-.
3. Ступенчатая диссоцация кислот:
H₃PO₄ H⁺ + H₂PO₄^-,
H₂PO₄^- H⁺ + HPO₄^2-,
HPO₄^2- H⁺ + PO₄^3-.
II. NaOH Na⁺ + OH^-,
Ca(OH)₂ Ca²⁺ + 2OH^-.
III. BaCl₂ Ba²⁺ + 2Cl^-,
Ca(NO₃)₂ Ca²⁺ + 2NO₃^-,
Al₂(SO₄)₃ 2Al³⁺ + 3SO₄^2-.

Реакции обмена между растворами электролитов идут до конца, если образуется малодиссоциирующее вещество, или вещество, практически нерастворимое, выделяющееся из раствора в виде осадка или газа.

Приборы и реактивы

• растворы: соляной, серной кислот; раствор гидроксида натрия, индикаторов: фенолфталеина, метилоранжа, синего лакмуса; растворы солей: карбонат натрия, нитрат бария, сульфат алюминия, сульфат меди (II), хлорид аммония, хлорид кальция; дистиллированная вода;

• кювета для капельного анализа , пипетка, стеклянная палочка, универсальная индикаторная бумага.

Опыт № 1. Необратимость ионных реакций (реакции обмена между растворами электролитов, идущие с образованием осадка, газа и малодиссоциирующего вещества)

а) образование малорастворимых веществ.

В кювету для капельного анализа добавьте по одной капле следующих растворов: № 1 -сульфата меди (II), № 2 - хлорида кальция, № 3 - сульфата алюминия.

Добавьте к ним растворы: в первую - гидроксид натрия, ко вторую - карбонат натрия, к третью - нитрат бария.

Запишите наблюдения (цвет и характер осадка). Составьте уравнения происходящих реакций в молекулярном и ионном видах. Назовите полученные вещества.

б) реакции с образованием газов.

В 4-ю кювету для капельного анализа добавьте 1 каплю раствора карбоната натрия, в 5-ю кювету - 1 каплю раствора хлорида аммония (NH₄Cl).

Добавьте к ним растворы: в 4-ю - 1 каплю серной кислоты, в 5-ю -1 каплю раствора щелочи.

Запишите наблюдения (цвет и запах газов). Составьте уравнения происходящих реакций в молекулярном и ионном видах. Назовите полученные вещества.

в) реакции, идущие с образованием малодиссоциирующих веществ.

В 6-ю кювету для капельного анализа добавьте 1 каплю раствора гидроксида натрия и добавьте индикатор - фенолфталеин.

Запишите наблюдения. Объясните причину изменения окраски индикатора.

Добавьте по каплям в 6-ю кювету раствор соляной кислоты до обесцвечивания. Объясните причину обесцвечивания.

В 7-ю кювету для капельного анализа добавьте 1 каплю раствора сульфата меди и немного гидроксида натрия. Запишите наблюдения.

Прилейте в 7-ю кювету кислоты до растворения осадка. Запишите наблюдения.

Поясните, почему в 6-ой кювете произошло обесцвечивание, а в 7-ой кювете - растворение осадка. Составьте уравнения происходящих реакций в молекулярном и ионном видах. Назовите полученные вещества.

Опыт №2 Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой

В пробирку поместите кусочек лакмуса и нанесите на него 1-2 капли исследуемого раствора.

Что наблюдаете? Составьте уравнения реакций, если вещества подвергаются гидролизу.

Опыт №3 Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой

В пробирку поместите кусочек лакмуса и нанесите на него 1-2 капли исследуемого раствора.

Что наблюдаете? Составьте уравнения реакций, если вещества подвергаются гидролизу.

Вопросы для выводов

1. Указать: в чём заключается сущность реакций ионного обмена.
2. Условия течения реакций ионного обмена идущей до конца (необратимой реакции).

Контрольные вопросы

1. Дайте определение растворам.

2. Какие вещества относятся к классу солей?

3. Дайте определение ионам.

4. Какие ионы называются катионами? Анионами?

5. Какие химические реакции называются качественными?

6. В чем различие физических признаков реакции от химических?Как называются реакции между кислотой и основанием? Почему?

7. Составить молекулярные уравнения для реакций, если краткие ионные уравнения имеют вид:
   a) Ca²⁺ + CO₃^2- → CaCO₃↓, б) 2H⁺ + SO₃^2- → H₂O + SO₂↑.

8. Для уравнений реакций составить ионные уравнения:
   а) Fe(OH)₃ + 3HCl → FeCl₃ + 3H₂O, б) Ca(OН)₂ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + 2H₂O.

Список литературы

Габриелян О. С. Химия: учеб. для студ. проф. учеб. заведений. - М., 2005.

Практическая работа №4

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

Цели работы

Ознакомление с основными закономерностями процессов окисления и восстановления, освоение методик составления уравнений окислительно - восстановительных реакций, изучение окислительно - восстановительных свойств соединений.

Краткие теоретические сведения

Важнейшие окислители.

• Галогены (F, Cl, Br, I, At), восстанавливаясь, приобретают степень окисления -1, причем от фтора к йоду их окислительные свойства ослабевают.

• Кислород О₂, восстанавливаясь, принимает степень окисления -2.

• Азотная кислота НNО₃ проявляет окислительные свойства за счет азота в степени окисления +5. Глубина восстановления азота зависит от концентрации кислоты, а также от активности восстановителя:

Концентрация кислоты

NO₂ NO N₂О N₂ NH₄

Соли азотной кислоты (нитраты) могут восстанавливаться в кислотной, а при взаимодействии с активными металлами и в щелочной средах, а также в расплавах.

• Царская водка - смесь концентрированной азотной и соляной кислот, смешанных в соотношении 1 : 3 по объему. Название этой смеси связано с тем, что она растворяет даже такие благородные металлы, как золото и платина.

• Серная кислота проявляет окислительные свойства в концентрированном растворе за счет серы в степени окисления +6.

• Кислородосодержащие кислоты галогенов и их соли часто используют как окислители, хотя многие из них имеют двойственный характер. Как правило, продуктами восстановления этих соединений являются хлориды и бромиды, а также йод.

• Перманганат калия проявляет окислительные свойства за счет марганца в степени окисления +7. В зависимости от среды, в которой протекает реакция, он восстанавливается до разных продуктов: к кислой среде - до солей марганца (II), в нейтральной - до оксида марганца (IV) в гидратной форме MnO(OH)₂, а в щелочной до манганат - иона MnO₄^2-.

• Дихромат калия, в состав молекулы которого входит хром в степени окисления +6, является сильным окислителем при спекании и в кислотном растворе.

• Ионы металлов в относительно высокой степени окисления, такие как Fe³⁺, Cu²⁺, Hg²⁺, восстанавливаясь, превращаются в ионы более низкой степени окисления или выделяются из растворов солей в виде металлов.

Важнейшие восстановители.

К типичным восстановителям среди простых веществ относятся активные металлы, такие как щелочные и щелочно - земельные металлы: цинк, алюминий, железо и другие, а также некоторые неметаллы (водород, углерод, фосфор, кремний). Восстановительными функциями обладают также безкислородные анионы, такие как Cl^-, Br^- ,I^-, S^2-, H^-, и катионы металлов в низшей степени окисления.

Составление уравнений.

Для составления уравнений окислительно - восстановительных реакций наиболее часто используют метод электронного баланса.

Метод электронного баланса обычно используют для составления уравнений окислительно - восстановительных реакций, протекающих между газами, твердыми веществами и в расплавах. Последовательность операций следующая:

1. Записывают формулы реагентов и продуктов реакции в молекулярном виде.

2. Определяют степени окисления атомов, меняющих ее в процессе окисления.

3. По изменению степеней окисления устанавливают число электронов, отдаваемых восстановителем, и число электронов, принимаемых окислителем, и составляют электронный баланс с учетом принципа равенства числа отдаваемых и принимаемых электронов.

4. Множители электронного баланса записывают в уравнение окислительно - восстановительной реакции как основные стехиометрические коэффициенты.

5. Подбирают стехиометрические коэффициенты остальных участников реакции.

Опыт 1. Перманганат калия как окислитель в различных средах.

В ячейки капельного планшета я внесла последовательно 3 капли 0, 1М раствора перманганата калия КMnО₄. В первую ячейку я добавила каплю 1М раствора серной кислоты Н₂SО₄, во вторую - каплю дистиллированной воды, в третью - каплю 2М раствора едкого кали КОН.

Наблюдение: Ничего не происходит. Раствор не меняет фиолетового окраса.

Уравнения реакции.

КMnО₄ + Н₂SО₄ =

КMnО₄ + KОН = реакции не идут

КMnО₄ + Н₂О =

Вывод. Так как мы не наблюдаем никаких изменений, то реакции не идут.

В каждую из трех ячеек добавляем 2 - 3 капли 0, 12М раствора сульфита натрия Na₂SO₃.

Раствор с серной кислотой становится бесцветным. Раствор с дистиллированной водой становится гранатовым. А раствор с NаОН становится темно - зеленым.

Уравнения реакций.

2КMnО₄ + 3Н₂SО₄ + 5Na₂SO₃ = 5Na₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂O + K₂SO₄

Mn⁺⁷ + 5ē = Mn⁺² 2 окислитель

S⁺⁴ - 2ē = S⁺⁶ 5 восстановитель

2КMnО₄ + 2KОН + Na₂SO₃ = Na₂SO₄ + K₂MnO₄ + H₂O

S⁺⁴ - 2ē = S⁺⁶ 1 восстановитель

Mn⁺⁷ + 1ē = Mn⁺⁶ 2 окислитель

2КMnО₄ + 3Н₂О + 3Na₂SO₃ = 3Na₂SO₄ + 2MnO(OH)₂ + 2KOH

S⁺⁴ - 2ē = S⁺⁶ 3 восстановитель

Mn⁺⁷ + 3ē = Mn⁺⁴ 2 окислитель

к) Иллюстрационный материал.

KMnO₄

Н₂SО₄

Na₂SO₃

Na₂SO₄

MnSO₄

K₂SO₄

KMnO₄

KOH

Na₂SO₃

Na₂SO₄

K₂MnO₄

Н₂О

KMnO₄

Н₂О

Na₂SO₃

Na₂SO₄

MnO(OH)₂

KOH

Вывод.

Перманганат калия КMnО₄ в реакциях с серной кислотой Н₂SО₄ и сульфитом натрия Na₂SO₃, с гидроксидом калия КОН и сульфитом натрия Na₂SO₃, с дистиллированной и сульфитом натрия Na₂SO₃ выступает в роли окислителя. В реакции в кислой среде глубина восстановления перманганат - иона больше.

Опыт 2. Реакция контрпропорционирования: взаимодействие соединений йода.

Ход эксперимента.

В ячейку капельного планшета я внесла 1 каплю 0, 1М раствора KJ. Затем добавила 1 каплю Н₂SО₄. Запах сероводорода. Окрас раствора бесцветный.

Уравнения реакции.

KJ + Н₂SО₄ = реакция не идет

Вывод: При смешивании KJ и Н₂SО₄ взаимодействия не происходит.

Добавляем в ячейку с раствором йодат калия KJO₃ и затем, чтобы подтвердить образование йода, опускаем в получившийся раствор крахмальную бумажку.

Цвет раствора стал коричневым, после чего выпал черный осадок. А крахмальная бумажка стала темно - синей.

Уравнение реакции.

5KJ + 3Н₂SО₄ + KJO₃ = 3J₂ + 3H₂O + 3K₂SO₄

2J^- - 2ē = J₂⁰ 5 восстановитель

2J⁺⁵ + 10ē = J₂⁰ 1 окислитель.

Иллюстрационный материал.

KJ

Н₂SО₄

KJO₃

J₂

K₂SO₄

H₂O

Вывод.

Окрашивание крахмальной бумажки указывает на то, что при взаимодействии йодида калия с йодатом калия выделился йод. Данный опыт указывает на то, что соединение йодида калия является восстановителем, а соединений йодата калия - окислителем.

Контрольные вопросы

1. Какие из приведенных простых ионов способнывыполнять:

а) только функцию окислителя,

б) только функцию восстановителя,

в) двойственную функцию

2. Какие из приведенных соединений способны выполнять:

а) только функцию окислителя,

б) только функцию восстановителя,

в) двойственную функцию

Список литературы

Габриелян О. С. Химия: учеб. для студ. проф. учеб. заведений. - М., 2005.

Практическая работа №5

Химия металлов

Цели и задачи урока

• закрепить на практике знания химических свойств металлов;

• продолжить формирование умений наблюдать за явлениями и делать выводы;

• продолжить формирование умений и навыков учащихся по использованию лабораторного оборудования для проведения эксперимента.

Методы и методические приемы: репродуктивный (повторение), наглядный, поисковый.

Оборудование и реактивы

• лоток, пробирки, штатив для пробирок, щипцы, спиртовка, соляная кислота, серная кислота, цинк, сульфат меди(II), железо;

• методичка для выполнения опытов;

• творческое задание.

Краткие теоретические сведения

Химическая активность металлов

Свойство металлов

K Na Ca Mg Al Mn Zn Fe Cr Ni Sn Pb

Cu Hg Ag

Pt Au

Нахождение в природе

Только в виде соединений

В виде соединений и в свободном состоянии

В свободном состоянии

Промышл. способы получения

Электролиз расплавов

Восстановление (C, Al) или электролиз растворов

Выплавка из руды

Окисляемость кислородом

Очень быстрая

Окисление при н.у.

Окисление при нагревании

Не окисляются

Отношение к воде

Вытесняют Н₂ из воды при н.у.

Вытесняют Н₂ из воды при нагревании

Не реагируют с водой

Отношение к кислотам

Реагируют с разб. и. конц. кислотами, выделяя Н₂ или другие продукты восстановления кислот и образуя соль

Окисляются конц. кислотами-окислителями

Не окисляются конц. кислотами-окислителями

Задание №1. Взаимодействие металла с солями.

Взять три пробирки, в каждую из которых опустить по кусочку цинка. В первую пробирку на ¼ объема прилить раствора хлорида железа (III), во вторую - сульфата меди, в третью - нитрата свинца. Что происходит на поверхности цинка? Написать уравнения реакций в молекулярной и ионной формах, указать процессы окисления и восстановления, используя ряд напряжений металлов и таблицу 2.

Задание №2. Взаимодействие металлов с разбавленной серной кислотой.

В одну пробирку поместите кусочек железа, в другую - цинка, в третью - меди и прибавьте немного разбавленной серной кислоты. Объясните и опишите происходящие явления. Составить уравнения происходящих реакций в молекулярной и ионной формах, указать процессы окисления и восстановления.

Задание №3. Взаимодействие металлов с концентрированной серной кислотой

В одну пробирку поместить кусочек цинка, в другую - меди. Добавить в пробирки на ¼ от объёма концентрированной серной кислоты и осторожно (обязательно под тягой!) нагреть на спиртовке. Какие вещества получаются в каждом случае? Составить молекулярные уравнения, указать процессы окисления и восстановления в каждом случае, подобрать коэффициенты путём составления электронного баланса.

Задание №4. Взаимодействие меди с азотной кислотой

В две пробирки опустить по одному кусочку меди. В одну пробирку добавить ¼ разбавленной азотной кислоты, в другую столько же - концентрированной. Опыт производить под тягой!. Определить, какие продукты получаются. Написать уравнения для процессов окисления-восстановления и суммарное уравнение реакций, подобрать коэффициенты.

Задание №5. Взаимодействие магния с водой

Кусочек магниевой ленты очистить наждачной бумагой от налета оксида. В пробирку прилить ¼ дистиллированной воды и опустить в неё магний. Идёт ли реакция при комнатной температуре? Добавить в пробирку 2-3 капли фенолфталеина и осторожно нагреть её. Что наблюдается? Составить реакцию в молекулярной и ионной формах, выделить процессы окисления-восстановления.

Контрольные вопросы

1. Ряд напряжений металлов. Характеристика восстановительных свойств металлов по ряду напряжения.

2. Характеристика общих химических свойств металлов.

3. Особенности взаимодействия металлов с азотной и концентрированной серной кислотами.

4. Никелевые пластинки опущены в водные растворы хлорида железа (III) и хлорида меди (II). В каком случае протекает растворение никеля? Составить уравнения молекулярных и ионных реакций.

5. Возможно ли растворение ртути в соляной, серной и азотной кислотах? Написать уравнения возможных реакций, указать окислительно-восстановительные процессы.

6. Какие металлы растворяются в разбавленной серной кислоте: железо, олово, висмут, платина? Ответ мотивировать составлением реакций, используя ряд напряжений металлов.

Список литературы

Габриелян О. С. Химия: учеб. для студ. проф. учеб. заведений. - М., 2005.

Практическая работа №6

Изготовление моделей молекул углеводородов и галогенопроизводных

Цель работы: Наглядно ознакомиться со строением молекул углеводородов, расположением атомов в молекуле в пространстве.

Изготовление из пластелина, деревянных или металлических стержней модели молекул указанных ниже веществ.

Модель молекулы метана.

Из пластилина одного цвета изготовьте четыре шарика одинакового размера. Из пластилина другого цвета изготовьте шарик, диаметр которого в 1,5 раза больше предыдущих. На поверхности шарика большего размера(«атом углерода») примерно на одинаковых расстояниях наметьте четыре точки. В отмеченных местах вставьте стержни, к концам которых присоедините четыре маленьких шарика(«атомы углерода»).

Модель молекулы пропана.

Из пластилина одного цвета изготовьте восемь шариков одинакового размера. Из пластилина другого цвета изготовьте три шарика, диаметр которых в 1,5 раза больше предыдущих. Три большего размера шарика («атомы углерода») при помощи стержней соедините между собой под углом примерно 109˚.

В соответствии со структурной формулой пропана к шарикам большего размера при помощи стержней присоедините восемь шариков меньшего размера, которые условно изображают атомы водорода.

Модель молекулы 1-хлорпропана.

С одного стержня модели молекулы пропана снимите один маленький шарик («атом водорода»). Вместо него прикрепите шарик другого цвета(«атом хлора»),диаметр которого примерно в 2 раза больше диаметра маленького шарика.

Задания для самостоятельных выводов.

Почему при изготовлении моделей молекул требуются шарики различных размеров?

Какое из основных положений теории А.М.Бутлерова вы использовали при изготовлении моделей молекул углеводородов и галогенопроизводных?

Почему при изготовлении модели молекулы пропана «атомы углерода» нужносоединять примерно под углом 109˚?

Практическая работа №7

Составление структурных формул изомеров алканов

Цели работы

- закрепить знание понятий «Изомерия», «Углеводороды», «Изомер», «Алканы»

- научить студентов составлять структурные формулы изомеров алканов.

-отработать навыки составления названий алканов по номенклатуре ИЮПАК., составление химических форму по названию, составление возможных изомеров.

Краткие теоретические сведения

Приемы построения структурных формул изомеров

Рассмотрим на примере алкана С₆Н₁₄.

1. Сначала изображаем молекулу линейного изомера (ее углеродный скелет)

(1)

2. Затем цепь сокращаем на 1 атом углерода и этот атом присоединяем к какому-либо атому углерода цепи как ответвление от нее, исключая крайние положения:

(2) или (3)

Если присоединить углеродный атом к одному из крайних положений, то химическое строение цепи не изменится:

Кроме того, нужно следить, чтобы не было повторов. Так, структура идентична структуре (2).

3. Когда все положения основной цепи исчерпаны, сокращаем цепь еще на 1 атом углерода:

Теперь в боковых ответвлениях разместятся 2 атома углерода. Здесь возможны следующие сочетания атомов:

(4) и (5)

Боковой заместитель может состоять из 2-х или более последовательно соединенных атомов углерода, но для гексана изомеров с такими боковыми ответвлениями не существует, и структура
идентична структуре (3).

Боковой заместитель СС можно размещать только в цепи, содержащей не меньше 5-ти углеродных атомов и присоединять его можно только к 3-му и далее атому от конца цепи.

4. После построения углеродного скелета изомера необходимо дополнить все углеродные атомы в молекуле связями с водородом, учитывая, что углерод четырехвалентен.

Задание№1.

Изобразите структурные формулы а) 2 - метилгексана ; б) 3 - метилгептана ;
в) 2,4 - диметилгексана ; 2,2 - диметилгептана ; Укажите, какие из них являются изомерами.

Задание№2.

Напишите структурные формулы по названию:

а) 2,2-диметилпентан б) 2,2,3-триметилгексан

в) 2-метил-4-этилоктан г) 2-метил-3,4-этилгептан

Задание№3.

Если вы усвоили номенклатуру алканов, то сможете самостоятельно назвать каждый из них. Перепишите в тетрадь структурные формулы алканов, приведенные в задании и назовите эти вещества.

Список литературы

Габриелян О. С. Химия: учеб. для студ. проф. учеб. заведений. - М., 2005.

Практическая работа №8

Качественный анализ органических соединений.

Цели работы

• научиться идентифицировать органические вещества;

• уметь планировать эксперимент;

• уметь проводить лабораторные опыты, соблюдая правила ТБ И ППБ.

Краткие теоретические сведения

Качественные реакции органических соединений

Приборы и реактивы

• растворы глюкозы, сахарозы, глицерина, формальдегида, белка, этилового спирта, уксусной кислоты; крахмальный клейстер, растительное и машинное масла; растворы CuSO₄ и NaOH, йода (I₂), яблоко, кусочек хлеба, картофель;

• штатив с пробирками, прибор для нагревания, держатель, спички.

Опыт-задание № 1.

Получите у преподавателя две пробирки в соответствии с номером вашего варианта. Предложите план экспериментального определения содержимого каждой пробирки. После одобрения вашего предложения преподавателем приступите к практическому распознаванию веществ.

В двух пробирках без этикеток содержатся следующие вещества:

1. вариант: этиловый спирт и уксусной кислота;

2. вариант: растворы глюкозы и глицерина;

3. вариант: растворы формальдегида и белка;

4. вариант: растительное и машинное масла;

5. вариант: крахмальный клейстер и глицерин;

6. вариант: растворы глюкозы и этанола;

7. вариант: растворы сахарозы и глюкозы.

Опыт-задание № 2.

С помощью одного реактива докажите, что глюкоза является веществом с двойственной функцией.

Опыт-задание № 3.

Докажите опытным путем, что картофель и белый хлеб содержат крахмал, а спелое яблоко - глюкозу.

Вопросы для выводов

Чем качественная реакция отличается от других химических реакций?

Контрольные вопросы

Что такое качественные реакции?

Список литературы

Габриелян О. С. Химия: учеб. для студ. проф. учеб. заведений. - М., 2005.

Практическая работа №9

Решение задач на нахождение молекулярной формулы вещества

Цели работы

- закрепить знание понятий «органические вещества», «углеводороды», «массовая доля», «количество вещества», «относительная плотность»;

- научить студентов решать задачи на нахождение молекулярной формулы органического вещества;

- сформировать умения определять состав органических веществ исходя из знания массовых долей элементов, а также масс или объемов продуктов сгорания этих веществ.

Краткие теоретические сведения

Пример решения расчетных задач на вывод
молекулярной формулы вещества по массовым долям элементов.

Задача 1. Найти молекулярную формулу вещества, содержащего 81,8% углерода и 18,2% водорода. Относительная плотность вещества по азоту равна 1,57.

Решение

1. Записать условие задачи.

2. Вычислить относительную молекулярную массу M_r(C_хH_y) по относительной плотности:

3. Найти индексы х и y по отношению

4. Записать простейшую формулу: С₃Н₈.

Проверка: М_r(C₃H₈) = 44, следовательно, C₃H₈ - истинная формула.
Задача 2. Найти молекулярную формулу предельного углеводорода, массовая доля углерода в котором 83,3%.

Решение

1. Записать условие задачи.

2. Найти массовую долю водорода:

(Н) = 100% - 83,3% = 16,7%.

3. Найти индексы и простейшую формулу для углеводорода C_хH_y: следовательно, простейшая формула - C₂H₅.

4. Найти истинную формулу. Поскольку общая формула алканов С_nH_2n+2, то истинная формула - С₄Н₁₀.

Оборудование

таблица «Периодическая система», инструкции для студентов, тестовые задания для проверки знаний, карточки задания.

Задание №1. Установите молекулярную формулу монохлоралкана, содержащего 38,38% хлора. Приведите графические формулы и названия всех соединений, отвечающих данной формуле.

Задание №2. Установите молекулярную формулу алкена, если одно и то же количество его, взаимодействуя с различными галогеноводородами, образует, соответственно, 5,23 г хлорпроизводного или 8,2 г бромпроизводного.

Задание №3. Установите молекулярную формулу алкена, если известно, что 1,012 л (н.у.) его при взаимодействии с хлором образует 5,09 г дихлорпроизводного.

Задание №4. При сжигании 29г углеводорода образовалось 88г углекислого газа и 45 г воды, относительная плотность вещества по воздуху равна 2. Найти молекулярную формулу углеводорода.

Список литературы

Габриелян О. С. Химия: учеб. для студ. проф. учеб. заведений. - М., 2005.

Практическая работа №10

Получение и свойства карбоновых кислот

Цель работы: Получить и исследовать свойства карбоновых кислот.

Получение уксусной кислоты.

Поместите в пробирку 2-3 г ацетата натрия и прибавьте 1,5-2 мл. концентрированной серной кислоты. Пробирку закройте пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опустите в другую пробирку. Смесь нагрейте а пламени до тех пор, пока в пробирке- приемнике соберется 1,15 мл жидкости.

Взаимодействие уксусной кислоты с некоторыми металлами.

В две пробирке влейте по 1 мл. раствора уксусной кислоты. В одну пробирк5у всыпьте немного стружек магния, а во вторую -несколько гранул цинка. В первой пробирке происходит бурная реакция, а во второй -реакция протекает спокойно (иногда она начинается только при нагревании).

Взаимодействие уксусной кислоты с основаниями.

Влейте в пробирку 1-1,5 мл. раствора гидроксида натрия и добавьте несколько капель раствора фенофталеина. При добавлении уксусной кислоты происходит обесцвечивание.

Взаимодействие уксусной кислоты со спиртами.

В две пробирки влейте по 2 мл раствора уксусной кислоты. В одну из них прилейте 2 мл изопентилового спирта. Затем в обе пробирки осторожно добавьте по 1 мл. концентрированной серной кислоты. Пробирки закройте пробками с длинными стеклянными трубками- холодильниками. Смесь осторожно подогрейте.

Жидкости из каждой пробирки налейте в два сосуда с насыщенным

раствором хлорида натрия.

Окисление муравьиной кислоты оксидом серебра(1).

В чистую пробирку влейте 2 мл. свежеприготовленного раствора, содержащего в массовых долях 0,02, или 2%, нитрата серебра(1), добавьте немного разбавленного раствора аммиака до растворения появившегося осадка. Затем добавьте несколько капель муравьиной кислоты и пробирку со смесью нагрейте в колбе с горячей водой.

Задание для самостоятельного вывода.

1. Какое вещество образовалось в пробирке- приемнике?

2. Какие признаки это подтверждают? Составьте уравнение соответствующей реакции.

3. Как уксусная кислота реагирует с магнием и цинком? Сравните скорость этих реакций и напишите уравнения в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде.

4. Какие свойства уксусной кислоты сходны со свойствами минеральных кислот?

Какие вещества образуются при взаимодействии уксусной кислоты с основаниями?

5. Какие вещества образуются при взаимодействии уксусной кислоты со спиртами? Напишите уравнения соответствующих реакций.

6. Почему для муравьиной кислоты характерна реакция «серебряного зеркала», а другие карбоновые кислоты не обладают таким свойством? Напишите уравнение соответствующей реакции.