POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACH
WYDZIAŁ GÓRNICTWA I GEOLOGII
SPRAWOZDANIE Z CHEMICZNYCH ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH
ĆWICZENIE 5
Temat: Klasyfikacja połączeń nieorganicznych.
21.04.2009r.
RODZAJ STUDIÓW: STACJONARNE INŻYNIERSKIE
KIERUNEK: INŻYNIERIA BEZPIECZEŃSTWA
SEMESTR STUDIÓW: II
SEKCJA:
AUTORZY:
GLIWICE, ROK AKADEMICKI 2008/2009
Wstęp teoretyczny.
Występujące w przyrodzie substancje nieorganiczne można zaliczyć do następujących
głównych grup:
pierwiastki
tlenki
kwasy
zasady (wodorotlenki)
sole
inne
Pierwiastki to substancje proste jak gdyby cegiełki, które wchodząc w połączenia z innymi pierwiastkami tworzą wszystkie związki chemiczne istniejące we wszechświecie.
Pierwiastki dzielą się na metale i niemetale. Niektóre z nich wykazują w pewnych warunkach własności metali, a w innych warunkach niemetali. Są to pierwiastki amfoteryczne.
Tlenki to połączenia pierwiastków z tlenem. Dzieli się je na tlenki kwasowe (bezwodniki
kwasowe), tlenki zasadowe i tlenki obojętne. Niektóre tlenki wykazują własności zarówno kwasowe jak i zasadowe. Takie tlenki nazywa się tlenkami amfoterycznymi.
Tlenki kwasowe to tlenki niemetali. Reagując z wodą tworzą kwasy tlenowe. Reagując z wodorotlenkami tworzą sole.
Tlenki zasadowe to tlenki metali. Reagując z wodą tlenki potasowców i wapniowców tworzą wodorotlenki. Pozostałe tlenki metali z wodą reagują słabo. Reagują natomiast z kwasami tworząc sole.
Tlenki obojętne - to tlenek azotu NO i tlenek węgla CO. Nie reagują z wodą.
Wodorotlenki dzieli się na alkalia czyli ługi - są to mocne wodorotlenki rozpuszczalne w
wodzie i pozostałe wodorotlenki, które w wodzie są praktycznie nierozpuszczalne. Niektóre wodorotlenki wykazują własności zarówno zasadowe jak i kwasowe. Takie wodorotlenki nazywa się wodorotlenkami amfoterycznymi.
Wodorotlenki reagują z kwasami tworząc sole. Wodorotlenki amfoteryczne mogą reagować w pewnych warunkach zarówno z kwasami jak i zasadami tworząc sole.
Kwasy dzieli się na kwasy tlenowe i beztlenowe. Kwasy tlenowe powstają w reakcji tlenków niemetali (bezwodników kwasowych) z wodą. Kwasy beztlenowe tworzą się w bez pośredniej reakcji wodoru z niemetalem.
Sole powstają z połączenia kwasów z wodorotlenkami (reakcja zobojętnienia) oraz z połączenia tlenków o charakterze zasadowym z tlenkami o charakterze kwaśnym.
Przebieg dokonywanych czynności.
Otrzymywanie kwasów.
Połączenie bezwodnika kwasowego z wodą.
Pałeczką szklaną nabrać trochę bezwodnika fosforowego i rozmieszać go w małej ilości wody. Odczyn otrzymanego roztworu zbadać papierkiem wskaźnikowym. Zaobserwować
zmianę barwy papierka. Napisać równanie reakcji.
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
Pentatlenekdifosforu (bezwodnik fosforowy) dodajemy do wody. W wyniku tego zachodzi gwałtowna reakcja z efektem dźwiękowym. Papierek wskaźnikowy po zbadaniu otrzymanego roztworu zabarwił się na czerwono, co oznacza odczyn kwasowy tego roztworu. Powstał kwas fosforowy (V).
Otrzymywanie wodorotlenków (zasad).
2.2.1. Połączenie tlenku zasadowego z wodą.
Niewielką ilość tlenku magnezu zmieszać w próbówce z wodą. Papierkiem lakmusowym zbadać odczyn roztworu. Napisać równanie zachodzącej rekcji chemicznej.
MgO + H2O → Mg(OH)2
Po zbadaniu otrzymanego roztworu papierkiem lakmusowym odczytaliśmy, że jego odczyn jest zasadowy. Otrzymany roztwór to wodorotlenek magnezu.
2.2.2. Działanie metali lekkich na wodę.
Wlać do probówki 5 ml wody i dodać trochę sproszkowanego magnezu. Próbówkę ogrzewać przez kilka minut aż do wrzenia, potem dodać kilka kropli fenoloftaleiny. Zaobserwować zmianę barwy wskaźnika. Wyciągnąć wnioski, napisać równanie reakcji.
MgO + 2H2O → Mg(OH)2 + H2O
Zachodzi bardzo gwałtowna reakcja. Po dodaniu kilku kropli fenoloftaleiny roztwór zabarwił się na kolor żółty, co oznacza powstanie zasady.
2.2.3. Działanie ługu na sole.
Do probówek z roztworami soli MgSO4, FeCl3, CuS04 i Ni(N03)2 dodać kilka kropli roztworu NaOH. Zaobserwować powstawanie osadów i zapisać ich barwy. Napisać równania reakcji chemicznych.
Osady zachować do dalszych doświadczeń.
MgSO4 + 2NaOH → Na2(SO4) + Mg(OH)2
W wyniku reakcji wydziela się biały osad.
FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3 +3NaCl
W wyniku reakcji pojawia się brązowy osad nierozpuszczalny w wodzie.
CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4
W wyniku reakcji powstaje galaretowaty, niebieski osad.
Ni(NO3)2 + 2NaOH → Ni(OH)2 + 2NaNO3
W wyniku reakcji wydzielił się galaretowaty, zielony osad.
2.2.4. Wodorotlenki amfoteryczne.
Do roztworu soli glinu (A1C13) dodać kroplami roztworu NaOH aż do utworzenia się osadu wodorotlenku. Osad podzielić na dwie części. Jedną część osadu rozpuścić w mocnym ługu, a drugą w mocnym kwasie.
W obu wypadkach powstają sole. Wyjaśnić co to oznacza i napisać równania reakcji.
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl
W wyniku reakcji powstał biały osad wodorotlenek glinu (III).
Al(OH)3+ NaOH → NaAl + 2H2O + O2
2Al(OH)3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6H2O
W obu przypadkach biały osad roztworzył się. W obu wypadkach powstały sole. Oznacza to że wodorotlenek glinu(III) jest amfoteryczny, gdyż reaguje zarówno z kwasami jak i z zasadami.
Otrzymywanie tlenków zasadowych
Do roztworu siarczanu miedzi umieszczonego w probówce dodać roztworu NaOH. Zaobserwować zmianę barwy wytrąconego osadu przy ogrzewaniu. Napisać równania
zachodzących procesów. Osad zachować do dalszych doświadczeń.
2Cu(OH)2 → 2CuO + 2H2O
Po ogrzaniu roztworu powstał czarny osad. Z wodorotlenku miedzi(II) powstaje tlenek miedzi(II).
Sole - otrzymywanie
Połączenie metalu z niemetalem.
Zmieszać niewielką ilość sproszkowanego glinu ze sproszkowaną siarką w stosunku 1:2. Mieszaninę przenieść na siatkę termoodporną. Ogrzewać siatkę mieszając mieszaninę bagietką.
Powstawanie małych błysków tłumaczy się tym że proces syntezy siarczku glinu jest bardzo egzotermiczny. Ustanie błysków świadczy o zakończeniu reakcji. Odstawić wówczas palnik.
Po ostudzeniu małą ilość siarczku glinu umieścić w probówce i dodać parę kropli rozcieńczonego HCl. Napisać reakcję tworzenia się oraz roztwarzania się w kwasie siarczku glinu.
2Al. + 3S → Al2S3
Al2S3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2S
Działanie kwasu na zasadę - reakcja zobojętnienia.
Do każdego z poprzednio otrzymanych w punkcie 2.2.3 wodorotlenków, po podzieleniu ich na trzy części dodawać kroplami kwas siarkowy, solny i azotowy, do momentu aż utworzą się klarowne roztwory. Jakie substancje znajdują się w roztworach?
Napisać równania reakcji zobojętnienia.
Kwas siarkowy(VI):
Mg(OH)2 + H2SO4 → MgSO4 + 2H2O
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O
Cu(OH)2 + H2SO4 → CuSO4 + 2H2O
Ni(OH)2 + H2SO4 → NiSO4 + 2H2O
Kwas solny:
Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O
Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O
Cu(OH)2 + 2HCl → CuCl2 + 2H2O
Ni(OH)2 + 2HCl → NiCl2 + 2H2O
Kwas azotowy(V):
Mg(OH)2 + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + 2H2O
Fe(OH)3 + 3HNO3 → Fe(NO3)3 + 3H2O
Cu(OH)2 + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + 2H2O
Ni(OH)2 + 2HNO3 → Ni(NO3)2 + 2H2O
We wszystkich roztworach powstają łatwo rozpuszczalne sole.
Otrzymywanie soli z tlenków zasadowych i kwasów.
Otrzymany poprzednio w punkcie 2.3 tlenek miedzi podzielić na dwie części i podziałać na nie roztworami kwasu solnego i azotawego. Zaobserwować powstawanie niebiesko zabarwionych roztworów sali miedzi. Napisać równania zachodzących reakcji.
Cu(OH)2 + 2HCl → CuCl2 + 2H2O
Cu(OH)2 + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + 2H2O
W obu wypadkach wodorotlenek miedzi(II) rozpuścił się i powstał klarowny niebieski roztwór.
Otrzymywanie soli z bezwodnika kwasowego i zasady.
Do wody wapiennej wdmuchiwać prze z rurkę powietrze z płuc zawierające dwutlenek węgla CO2. Napisać równanie reakcji tworzenia się węglanu wapnia.
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
Otrzymywanie soli z metalu i kwasu.
Na niewielkie kawałki żelaza zadziałać w probówkach kwasami solnym i siarkowym (osobno). Ogrzewać probówki aż do zupełnego rozpuszczenia się metalu. Zapisać barwę powstałych roztworów.
Następnie na otrzymane roztwory zadziałać roztworem NaOH dla otrzymania wodorotlenków. Napisać równana przeprowadzonych reakcji.
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Roztwór przybrał żółtawą barwę.
Fe + H2SO4 → Fe(SO4) + H2
Roztwór nie zmienił zabarwienia.
FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2 + 2NaCl
FeSO4 + 2NaOH → Fe(OH)2 + Na2SO4
2.4.6. Otrzymywanie soli przez reakcję podwójnej wymiany odpowiedniej pary soli.
Do roztworu chlorku baru dodać roztworu siarczanu sodu. Napisać równanie reakcji.
BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4 + 2NaCl
Powstała biała zawiesina.
2.4.7. Otrzymywanie soli przez rozkład innych soli kwasami.
Na kawałek marmuru (CaCO3) umieszczony w probówce podziałać rozcieńczonym roztworem HCl. Opisać zaobserwowane zmiany i napisać równanie reakcji chemicznej.
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
W wyniku reakcji powstaje biała zawiesina.
Pytania i zadania.
Co szybciej reagowało z kwasami w przeprowadzonych: reakcjach metal, czy jego wodorotlenek?
Szybciej zareagował jego wodorotlenek.
Czy można otrzymać wodorotlenek jakiegokolwiek metalu działając na roztwory soli ługiem?
Tak, można.
5. W jaki sposób można zbadać czy dany wodorotlenek jest amfoteryczny?
Należy sprawdzić czy ten wodorotlenek reaguje zarówno z kwasem jak i z zasadą tworząc sole.
6. Wskazać do jakiej grupy związków nieorganicznych należy każda z następujących substancji: HI; KCl03; K2O; Cu(OH)2; FeS; K2CO3; HI04; NH4CNS?
Kwasy: HI, HIO4
Sole: KClO3, FeS, K2CO3, NH4CNS
Tlenki zasadowe: K2O
Wodorotlenki: Cu(OH)2
7. Napisać symbole chemiczne bezwodników następujących kwasów: HMnO4; H3P03; H3P04; HCl03 H2SO4; HN03; H2CO3.
HMnO4 bezwodnik Mn2O7
H3P03 bezwodnik P2O3
H3P04 bezwodnik P2O5
HCl03 bezwodnik Cl2O5
H2SO4 bezwodnik SO3
HN03 bezwodnik N2O5
H2CO3 bezwodnik CO2
8. Napisać wzory chemiczne następujących soli:
wodorosiarczan sodu; NaHSO4
wodorowęglan amonu; NH4HCO3
wodorofosforan potasu; K2HPO4
dwuwodorofosforan potasu; KH2PO4
dwuwodorofosforan magnezu; Mg(H2PO4)2
chlorek wodorotlenek magnezu; MgOHCl
węglan dwuwodorotlenek dwumiedzi(II); (CuOH)2CO3
dwufosforan czterowodorotlenek pięciomiedzi(II) (CuOH)4(PO4)2
10. Ile gramów C02 należy zużyć do utworzenia wodorowęglanu wapnia ze 100 g CaC03?
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2
MCaCO3 = 100 g/mol
MCO2 = 44 g/mol
Odp: Należy zużyć 44g CO2.
11. W jaki sposób otrzymać CuO z CuCl2; Fe(OH)2 z metalicznego Fe i FeCl3 z Fe2O3 ?
a) CuCl2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaCl
Cu(OH)2 → CuO + H2O
b) Fe +2HCl → FeCl2 +H2↑
FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2↓ + 2NaCl
c) Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O
12. Oblicz ile gramów siarczanu(VI) baru powstanie w wyniku reakcji 49 gramów kwasu siarkowego(VI) z chlorkiem baru?
BaCl2 +H2SO4 → BaSO4↓ + 2HCl
Masa H2SO4 = 98 g/mol
Masa BaSO4 = 233 g/mol
233g - 98g
x g - 49g
x = 116,5 g
Odp: W wyniku reakcji 49g kwasu siarkowego(VI) z chlorkiem baru powstanie 116,5g siarczanu(VI) baru.
13. Oblicz ile gramów magnezu przereagowało z kwasem solnym, jeśli w wyniku tej reakcji powstało 38 gramów soli?
Mg +2HCl → MgCl2 + H2↑
Masa Mg = 24 g/mol
Masa MgCl2 = 95 g/mol
24g - 95g
x g - 38g
x = 9,6 g
Odp: Z kwasem solnym przereagowało 9,6g magnezu.
14. Przeprowadzono reakcję zobojętniania wodorotlenku wapnia kwasem azotowym(V). Przereagowało 37 g wodorotlenku wapnia. Ile gramów kwasu azotowego(V) zużyto w tej reakcji?
Ca(OH)2 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + 2H2O
Masa Ca(OH)2 = 74 g/mol
Masa HNO3 = 63 g/mol
74g - 126g
37g - x g
x = 63g
Odp: W tej reakcji zużyto 63g kwasu azotowego(V).
15. Aby otrzymać siarczek srebra(I), wzięto do reakcji 5,4 g srebra i 3,2 g siarki. Czy substraty przereagowały całkowicie? Oblicz, ile gramów siarczku srebra(I) powstało?
2Ag + S → Ag2S
Masa Ag = 108 g/mol
Masa S = 32 g/mol
Masa Ag2S = 248 g/mol
216g - 32g
5,4g - x g
x = 0,8g
216g - 248g
5,4g - x g
x = 6,2g
3,2g - 0,8g = 2,4g (siarki)
Odp: Srebro przereagowało całe natomiast siarki pozostało 2,4g. W reakcji powstało 6,2g siarczku srebra
Wyszukiwarka