Ez a lecke egy gyakorlati gyakorlat, amely során különféle kísérleteket végeznek, amelyek mind fizikai, mind kémiai folyamatokat reprezentálnak. Az elvégzett kémiai reakciók jellemzőket kapnak, amelyek jelzik a reakciók kezdetének és lezajlásának feltételeit, valamint jellemzőit.
Téma: Kezdeti kémiai ötletek
lecke: Gyakorlati óra 3. Kémiai reakciók
TAPASZTALAT 1.
Helyezzen egy darab paraffint egy fémlapra, és melegítse fel. Ennek eredményeként a paraffin aggregált állapotának változását figyeljük meg (folyékony halmazállapotba való átmenet). Annak ellenére, hogy az olvadt paraffin színtelenné vált (megváltozott színe), ez a jelenség fizikainak tekinthető, mert az anyag összetétele változatlan maradt, csak az aggregációs állapota változott.
Rizs. 1. Olvadó paraffin
TAPASZTALAT 2.
Gyújtsunk egy gyertyát és hagyjuk égni egy kicsit. Ahogy a gyertya ég, a kanóc és a paraffin ég, a paraffin egy része pedig megolvad, felmelegszik az égési folyamat során keletkező hőtől. A kanóc és a paraffin égése kémiai folyamat, mert... a kiindulási anyagok új reakciótermékekké alakulnak. Ezek a termékek gáz halmazállapotúak, mert a gyertya mérete csökken. Az égést hő és fény felszabadulása kíséri.
A paraffin megolvadása, mint fentebb említettük, fizikai jelenség. Jellemezzük a gyertyaégetés folyamatát. A reakció megindulásának feltételei a gyulladás és a kanóc levegővel való érintkezése. A reakció feltétele a friss levegő beáramlása (ha leállítják, a gyertya kialszik). A reakció jelei a hő és a fény felszabadulása.
2. A „Chemistry and Life” folyóirat elektronikus változata ().
Házi feladat
Val vel .14-15 №№ 9, 10 a kémia munkafüzetből: 8. osztály: P.A. tankönyvéhez. Orzsekovszkij és mások: „Kémia. 8. évfolyam” / O.V. Ushakova, P.I. Beszpalov, P.A. Orzsekovszkij; alatt. szerk. prof. P.A. Orzhekovszkij - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.
A kémia egységes államvizsga C2 feladatának feltétele a kísérleti műveletek sorrendjét leíró szöveg. Ezt a szöveget reakcióegyenletekre kell konvertálni.
Egy ilyen feladat nehézsége, hogy az iskolásoknak alig van fogalmuk a kísérleti, nem papír kémiáról. Nem mindenki érti a használt kifejezéseket és az érintett folyamatokat. Próbáljuk meg kitalálni.
Nagyon gyakran a kémikus számára teljesen egyértelműnek tűnő fogalmakat helytelenül érzékelik a jelentkezők. Íme egy rövid szótár az ilyen fogalmakról.
Telítetlen oldatnak nevezzük azt az oldatot, amelyben az anyag koncentrációja nem a lehető legnagyobb, ebben az oldatban ezenkívül még egy adagot fel lehet oldani ebből az anyagból, amíg telítődik.
HígítottÉs "nagyon" hígítva A megoldás egy nagyon feltételes fogalom, inkább minőségi, mint mennyiségi. Feltételezhető, hogy az anyag koncentrációja alacsony.
Savakra és lúgokra is használják ezt a kifejezést "sűrített" megoldás. Ez is feltételes jellemző. Például a tömény sósav csak körülbelül 40%-ban koncentrált. A tömény kénsav pedig egy vízmentes, 100%-os sav.
Az ilyen problémák megoldásához tisztán kell ismernie a legtöbb fém, nemfém és vegyületeik tulajdonságait: oxidok, hidroxidok, sók. Meg kell ismételni a salétrom- és kénsav, a kálium-permanganát és a dikromát tulajdonságait, a különféle vegyületek redox tulajdonságait, a különböző anyagok oldatainak és olvadékainak elektrolízisét, a különböző osztályokba tartozó vegyületek bomlási reakcióit, az amfoteritást, a sók és egyéb vegyületek hidrolízisét, két só kölcsönös hidrolízise.
Ezenkívül elképzeléssel kell rendelkezni a legtöbb vizsgált anyag - fémek, nemfémek, oxidok, sók - színéről és aggregációs állapotáról.
Ezért az általános és szervetlen kémia tanulmányozásának legvégén elemezzük ezt a típusú feladatot.
Nézzünk néhány példát az ilyen feladatokra.
1. példa: A lítium és nitrogén reakció termékét vízzel kezeljük. A keletkező gázt kénsavoldaton engedjük át a kémiai reakciók leállásáig. A kapott oldatot bárium-kloriddal kezeljük. Az oldatot szűrjük, a szűrletet nátrium-nitrit-oldattal elegyítjük és melegítjük.
Megoldás:
2. példa:Mérlegelve alumíniumot híg salétromsavban oldottak, és gáz halmazállapotú egyszerű anyag szabadult fel. A kapott oldathoz nátrium-karbonátot adunk, amíg a gázfejlődés teljesen meg nem szűnik. Kiesett a csapadékot leszűrjükÉs kalcinált, szűrlet elpárolgott, a kapott szilárd a többit felolvasztották ammónium-kloriddal. A felszabaduló gázt ammóniával összekeverjük, és a kapott elegyet felmelegítjük.
Megoldás:
3. példa: Az alumínium-oxidot nátrium-karbonáttal olvasztjuk össze, és a kapott szilárd anyagot vízben oldjuk. A kapott oldaton kén-dioxidot engedünk át a reakció teljes leállásáig. A képződött csapadékot leszűrjük, és a leszűrt oldathoz brómos vizet adunk. A kapott oldatot nátrium-hidroxiddal semlegesítjük.
Megoldás:
4. példa: A cink-szulfidot sósavoldattal kezeljük, a keletkező gázt feleslegben lévő nátrium-hidroxid-oldaton engedjük át, majd vas(II)-klorid-oldatot adunk hozzá. A kapott csapadékot kiégetjük. A keletkező gázt oxigénnel elkeverjük, és átengedjük a katalizátoron.
Megoldás:
5. példa: A szilícium-oxidot nagy feleslegben lévő magnéziummal kalcinálták. A kapott anyagkeveréket vízzel kezeljük. Ezáltal gáz szabadult fel, amely oxigénben elégetett. A szilárd égésterméket tömény cézium-hidroxid-oldatban oldjuk. A kapott oldathoz sósavat adunk.
Megoldás:
Sötétvörös hőség kezdete................................................ | ~525°С |
Sötétvörös meleg................................................. ......... | -7000C |
Világos vörös hő................................................ .............. | -900 - 10000C |
Világos narancssárga izzás................................................ ........ | ~1200°C |
Fehér hőség................................................ .............. | -13000C |
Vakító fehér hőség................................................ ........ | -1400 - 15000C |
A kalcinálásra szánt tégelyt a szélénél fogva tégelyfogóval veszik és tokos kemencébe helyezik. 25-30 perc kalcinálás után kivesszük a sütőből, azbesztlapon (vagy gránitlapon) hagyjuk kihűlni, és exszikkátorba helyezzük. Ez utóbbit nem azonnal, hanem 1-2 perc múlva zárjuk le fedővel; különben hűtéskor vákuum keletkezik az exszikkátorban, és a fedél nehezen nyitható. Ezután az exszikkátort a mérőhelyiségbe viszik, és 15-20 percig állni hagyják, hogy a tégely elérje a mérleg hőmérsékletét.
A tégely analitikai mérlegen történő lemérése után ismét 15-20 percig melegítjük, exszikkátorban lehűtjük, és a mérést megismételjük. Ha az utolsó mérés eredménye legfeljebb ±0,0002 g-mal tér el az előzőtől, akkor a tégelyt állandó tömegre állítják be, azaz előkészítik az üledék kalcinálására. Ellenkező esetben a tégelyt felmelegítik, lehűtik és újra lemérik. Minden mérés eredményét fel kell jegyezni a laboratóriumi naplóba.
Az üledék kalcinálása. A kristályosodást vagy az alkotmányos vizet, amelyet még a kiszáradt üledék is tartalmazhat, kalcinálással teljesen el kell távolítani. Ezenkívül a kalcinálás során gyakran előfordul az anyag kémiai bomlása. Például a kalcium-oxalát CaC2O4.H2O, amelyet Ca2+-ionok ammónium-oxaláttal történő kicsapásával nyernek, szárításkor elveszti a kristályvizet:
CaC2O4. H2O → CaC2O4 + H2O
Kissé melegítve szén-monoxid szabadul fel és kalcium-karbonáttá alakul:
CaC2O4 → CO2 + CaCO3
Végül, amikor erősen melegítjük, a kalcium-karbonát lebomlik, és szén-dioxidot és kalcium-oxidot képez:
CaCO3 → CaO + CO2
A kalcium-oxid tömege alapján számítják ki a meghatározás eredményét. Az üledékek kalcinálásának hőmérséklete és időtartama változhat.
Magában a kalcinálási technikában két esetet különböztetnek meg.
1. Az üledék kalcinálása a szűrő leválasztása nélkül. Ezt a módszert akkor alkalmazzák, ha a kalcinált üledék nem lép kölcsönhatásba az elszenesedett szűrő szénével. Így a szűrő eltávolítása nélkül az Al2O3, CaO és néhány más oxid csapadéka kalcinálódik.
Egy állandó tömegű porcelán tégelyt fényes (lehetőleg fekete) papírra helyezünk. Óvatosan távolítsa el a megszáradt szűrőt az üledékkel a tölcsérből, és a tégely fölé tartva tekerje fel. Ezt követően óvatosan helyezze a tégelybe. Ha gondos vizsgálat után üledéknyomokat találunk a tölcséren, akkor óvatosan töröljük le a belső felületét egy hamumentes szűrővel, amelyet ugyanabba a tégelybe helyezünk. Végül a szűrő feltekerésekor a papírra ömlött üledékszemcséket is lerázzák a tégelybe. Ezután helyezze a tégelyt elektromos tűzhelyre, és óvatosan hamvassa el (égeti meg) a szűrőt. Néha ehelyett a tégelyt egy állványgyűrűn lévő porcelán háromszögbe helyezik, és egy kis égő lángja fölött hevítik. Kívánatos, hogy a szűrő lassan elszenesedjen és bomlik anélkül, hogy lángra lobbanna, mivel az égés az üledék legkisebb részecskéinek elvesztéséhez vezet. Ha mégis meggyullad, semmi esetre se fújják el a lángot, csak hagyják abba a melegítést, és várják meg, amíg az égés abbamarad.
A szűrő hamvasztása után helyezzük át a tégelyt egy tokos kemencébe, és kalcináljuk 25-30 percig. Hűtsük le a tégelyt exszikkátorban, mérjük le, és jegyezzük fel tömegét egy laboratóriumi füzetbe. Ismételje meg a kalcinálást (15-20 perc), hűtést és mérést, amíg a tégely állandó tömegét az üledékkel el nem éri.
2. Az üledék kalcinálása szűrős leválasztással. Ezt a módszert akkor alkalmazzák, ha az üledék a szűrő elszenesedésekor kémiai kölcsönhatásba léphet a szénnel (visszanyerhető). Például egy ezüst-klorid-AgCl csapadékot szén redukál szabad ezüstté; A szűrővel együtt nem melegíthető.
A jól megszáradt üledéket a lehető legteljesebben kiöntjük a szűrőből fényes papírra, és lefedjük főzőpohárral (vagy fordított tölcsérrel), hogy elkerüljük a veszteséget. A szűrőt a rajtamaradt üledékszemcsékkel egy tégelybe helyezik (állandó tömegig), elégetik és kalcinálják. Az előzőleg leválasztott csapadékot ugyanabban a tégelyben a kalcinált maradékhoz adjuk. Ezt követően a szokásos módon a tégely tartalmát tömegállandóságig kalcináljuk.
Ha a csapadékot üvegtégely segítségével szűrjük, akkor kalcinálás helyett állandó tömegű szárítást alkalmazunk. Természetesen a szűrőtégelyt először állandó tömegre kell hozni azonos hőmérsékleten.
Ha az elemzés során helyrehozhatatlan hibát követnek el (például az üledék egy része elveszik, az üledékes oldat egy része kiömlik stb.), akkor a meghatározást újra kell kezdeni anélkül, hogy időt veszítenénk a szándékosan hibás eredmény elérésére.
Mérés
A mérést analitikai mérlegeken végzik 10-6 g pontossággal (VLR 200)
A leszűrt és mosott üledék még nedvességet tartalmaz; általában szárítják és kalcinálják. Ezek a műveletek lehetővé teszik egy szigorúan meghatározott kémiai összetételű anyag előállítását.
Az üledék szárítása. A csapadékot a szűrővel együtt szárítjuk. Fedje le a tölcsért az üledékkel egy darab nedves szűrőpapírral. A széleit szorosan a tölcsér külső felületéhez nyomják, és a felesleges papírt eltávolítják. Az eredmény egy papírfedél, amely szorosan illeszkedik a tölcsérhez, és megvédi az üledéket a portól.
Ezt követően a tölcsért az üledékkel 20-30 percre egy kerek lyukú polcokkal ellátott szárítószekrénybe kell helyezni. Az egyikbe tölcsért helyeznek be. A szekrényben a hőmérséklet nem lehet magasabb, mint 90-105 ° C - erősebb fűtés esetén a szűrő elszenesedik és szétesik.
A csapadékot különböző méretű porcelántégelyekben kalcinálják. A kalcinálás megkezdése előtt ismernie kell az üres tégely tömegét. Ehhez a tégelyt először állandó tömegre kalcinálják, azaz addig, amíg a tömege nem változik. A tégelyeket elektromos tokos kemencében, olvasztótégelyes kemencében vagy gázégőben kalcinálják, de mindig ugyanazon a hőmérsékleti körülmények között, amelyek mellett az üledéket kalcinálják. A kalcinálási hőmérsékletet megközelítőleg a tokos (tégelyes) kemence hőjének színe alapján ítéljük meg:
A kalcinálásra szánt tégelyt a szélénél fogva tégelyfogóval veszik és tokos kemencébe helyezik. 25-30 perc kalcinálás után kivesszük a sütőből, azbesztlapon (vagy gránitlapon) hagyjuk kihűlni, és exszikkátorba helyezzük. Ez utóbbit nem azonnal, hanem 1-2 perc múlva zárjuk le fedővel; különben hűtéskor vákuum keletkezik az exszikkátorban, és a fedél nehezen nyitható. Ezután az exszikkátort a mérőhelyiségbe viszik, és 15-20 percig állni hagyják, hogy a tégely elérje a mérleg hőmérsékletét.
A tégely analitikai mérlegen történő lemérése után ismét 15-20 percig melegítjük, exszikkátorban lehűtjük, és a mérést megismételjük. Ha az utolsó mérés eredménye legfeljebb ±0,0002 g-mal tér el az előzőtől, akkor a tégelyt állandó tömegre állítják be, azaz előkészítik az üledék kalcinálására. Ellenkező esetben a tégelyt felmelegítik, lehűtik és újra lemérik. Minden mérés eredményét fel kell jegyezni a laboratóriumi naplóba.
Az üledék kalcinálása A kristályosodást vagy az alkotmányos vizet, amelyet még a kiszáradt üledék is tartalmazhat, kalcinálással teljesen el kell távolítani. Ezenkívül a kalcinálás során gyakran előfordul az anyag kémiai bomlása. Például a Ca 2+ ionok ammónium-oxaláttal történő kicsapásával nyert kalcium-oxalát CaC 2 O 4 H 2 O szárításkor elveszti a kristályvizet:
CaC 2 O 4 H 2 O → CaC 2 O 4 + H 2 O
Kissé melegítve szén-monoxid szabadul fel és kalcium-karbonáttá alakul:
CaC 2 O 4 → CO 2 + CaCO 3
Végül, amikor erősen melegítjük, a kalcium-karbonát lebomlik, és szén-dioxidot és kalcium-oxidot képez:
CaCO 3 → CaO + CO 2
A kalcium-oxid tömege alapján számítják ki a meghatározás eredményét. Az üledékek kalcinálásának hőmérséklete és időtartama változhat.
Magában a kalcinálási technikában két esetet különböztetnek meg.
1. Az üledék kalcinálása a szűrő leválasztása nélkül. Ezt a módszert akkor alkalmazzák, ha a kalcinált üledék nem lép kölcsönhatásba az elszenesedett szűrő szénével. Így a szűrő eltávolítása nélkül az Al 2 O 3, CaO és néhány más oxid csapadéka kalcinálódik.
Egy állandó tömegű porcelán tégelyt fényes (lehetőleg fekete) papírra helyezünk. Óvatosan távolítsa el a megszáradt szűrőt az üledékkel a tölcsérből, és a tégely fölé tartva tekerje fel. Ezt követően óvatosan helyezze a tégelybe. Ha gondos vizsgálat után üledéknyomokat találunk a tölcséren, akkor óvatosan töröljük le a belső felületét egy hamumentes szűrővel, amelyet ugyanabba a tégelybe helyezünk. Végül a szűrő feltekerésekor a papírra ömlött üledékszemcséket is lerázzák a tégelybe. Ezután helyezze a tégelyt elektromos tűzhelyre, és óvatosan hamvassa el (égeti meg) a szűrőt. Néha ehelyett a tégelyt egy állványgyűrűn lévő porcelán háromszögbe helyezik, és egy kis égő lángja fölött hevítik. Kívánatos, hogy a szűrő lassan elszenesedjen és bomlik anélkül, hogy lángra lobbanna, mivel az égés az üledék legkisebb részecskéinek elvesztéséhez vezet. Ha mégis meggyullad, semmi esetre se fújják el a lángot, csak hagyják abba a melegítést, és várják meg, amíg az égés abbamarad.
A szűrő hamvasztása után helyezzük át a tégelyt egy tokos kemencébe, és kalcináljuk 25-30 percig. Hűtsük le a tégelyt exszikkátorban, mérjük le, és jegyezzük fel tömegét egy laboratóriumi füzetbe. Ismételje meg a kalcinálást (15-20 perc), hűtést és mérést, amíg a tégely állandó tömegét az üledékkel el nem éri.
2. Az üledék kalcinálása szűrős leválasztással. Ezt a módszert akkor alkalmazzák, ha az üledék a szűrő elszenesedésekor kémiai kölcsönhatásba léphet a szénnel (visszanyerhető). Például egy ezüst-klorid-AgCl csapadékot szén redukál szabad ezüstté; A szűrővel együtt nem melegíthető.
A jól megszáradt üledéket a lehető legteljesebben kiöntjük a szűrőből fényes papírra, és lefedjük főzőpohárral (vagy fordított tölcsérrel), hogy elkerüljük a veszteséget. A szűrőt a rajtamaradt üledékszemcsékkel egy tégelybe helyezik (állandó tömegig), elégetik és kalcinálják. Az előzőleg leválasztott csapadékot ugyanabban a tégelyben a kalcinált maradékhoz adjuk. Ezt követően a szokásos módon a tégely tartalmát tömegállandóságig kalcináljuk.
Ha a csapadékot üvegtégely segítségével szűrjük, akkor kalcinálás helyett állandó tömegű szárítást alkalmazunk. Természetesen a szűrőtégelyt először állandó tömegre kell hozni azonos hőmérsékleten.
Ha az elemzés során helyrehozhatatlan hibát követnek el (például az üledék egy része elveszik, az üledékes oldat egy része kiömlik stb.), akkor a meghatározást újra kell kezdeni anélkül, hogy időt veszítenénk a szándékosan hibás eredmény elérésére.