Продолжение. См. № 34, 35, 36, 37, 38/2003
HNО 3 – сильный окислитель . Концентрированная азотная кислота окисляет неметаллы до высших степеней окисления:
Пассивация происходит из-за образования нерастворимых пленок оксидов металлов:
2Al + 6HNO 3 = Al 2 O 3 + 6NO 2 + 3H 2 O.
HNO 3 (конц.) можно хранить и перевозить без
доступа воздуха в емкостях из Fe, Al, Ni.
Качественная реакция – взаимодействие HNO 3
с Сu с образованием газа NO 2 бурого цвета с
резким запахом (кроме того, образуются соль и
вода).
По мере уменьшения концентрации (разбавления) HNO 3 с Zn может образовать разные азотсодержащие продукты:
а также во всех случаях соль и воду.
Примечание
. Для распознавания
нитрат-аниона используется дифениламиновый
индикатор (раствор (C 6 H 5) 2 NH в конц.
H 2 SO 4).
Демонстрационный опыт
.
Распознавание ведется «на следы» или капельным
контактом: появляется темно-синее окрашивание.
Нитраты
– соли азотной кислоты,
твердые кристаллические вещества, хорошо
растворимы в воде. Нитраты щелочных металлов,
кальция и аммония – селитры
.
Большинство нитратов – очень хорошие
минеральные удобрения.
Нитраты – сильные окислители! Уголь, сера и
другие горючие вещества горят в расплавленной
селитре, т. к. все нитраты (как и НNO 3) при
нагревании выделяют кислород и в зависимости от
химической активности металла соли дают разные
продукты:
| Порядок работы | Задания | Наблюдения и выводы |
|---|---|---|
| Собрать прибор (по схеме),
положить в чашечку немного кристаллической
натриевой (чилийской) селитры, расплавить ее.
Раскалить в пламени спиртовки кусочек
древесного угля и спустить его в расплавленную
селитру
|
Почему вспыхивает уголь? Написать уравнения происходящих реакцийна основе электронного баланса, сделать соответствующие выводы | |
| Взять пробы всех трех растворов в пробирках № 1–3 (cм. № 38/2003) и в каждую пробу сначала прилить примерно равное количество (объем) концентрированной серной кислоты, затем добавить понемногу медных стружек, немного подогреть. Наблюдать характерные изменения в одной из проб | В трех пронумерованных пробирках даны растворы хлорида, сульфата и нитрата натрия. Распознать раствор селитры. Почему к раствору нитрата сначала добавляют концентрированную серную кислоту? Написать молекулярное и ионные уравнения реакции. Проверить вывод реакцией «на следы» с дифениламиновым индикатором |
Сложные вещества (скипидар, древесина,
опилки) тоже могут гореть в азотной кислоте.
Смесь концентрированных азотной и серной кислот
(нитрующая смесь) со многими органическими
веществами образует нитросоединения (реакция
нитрования).
Смесь 1 объема HNO 3 (конц.) и 3 объемов HCl (конц.)
называют «царской водкой». В такой смеси
растворяются даже золото Au и платина Pt:
| Порядок работы | Задания | Наблюдения и выводы |
|---|---|---|
| В пробирку с концентрированной азотной кислотой (1 мл) добавить немного медных стружек (Сu). При замедленном эффекте немного подогреть.Работать под тягой! Продукты из санитарной склянки вылить в канализационную систему и смыть струей воды | Чем объясняется выделение бурого газа с резким запахом? Учитывая, что при этом еще образуются вода и нитрат меди(II), написать уравнение реакции. Составить схему электронного баланса и написать уравнение реакции в ионной форме | |
| Порошок мелкокристаллической серы (S) смешать с 1 мл концентрированной HNO 3 , подогреть смесь (под тягой). Взять пробу продуктов реакции и испытать ее 2–3 каплями раствора хлорида бария. Продукты из санитарной склянки немедленно вылить в канализационную систему | Чем объясняются наблюдаемые изменения – растворение серы, выделение бурого резко пахнущего газа (и воды)? Написать уравнение данной реакции. Составить схему электронного баланса и иoннoе уравнение реакции. Что доказывают изменения, наблюдаемые при взаимодействии пробы продуктов реакции с раствором хлорида бария? Ответ обосновать |
Цели
. Научиться распознавать
ортофосфаты, гидроортофосфаты и
дигидроортофосфаты по их растворимости в воде,
гидролизу, качественной реакции на
ортофосфат-анион.
Оборудование и реактивы
. Штатив с
пробирками, cтеклянные трубочки с резиновыми
кольцами, санитарная склянка, шпатели (3 шт.);
кристаллические Са 3 (РO 4) 2 , СаHPO 4 ,
Са(H 2 РO 4) 2 , дистиллированная вода,
универсальный индикатор, pастворы H 3 РO 4 ,
NaCH 3 COO ( = 10%),
AgNO 3 .
| Порядок работы | Задания | Наблюдения и выводы |
|---|---|---|
| В три пробирки насыпать по 1 см 3 ортофосфата, гидроортофосфата и дигидроортофосфата кальция, прилить немного (одинаковое количество) воды, перемешать | Сделать вывод о растворимости первичных, вторичных и третичных ортофосфатов. Можно ли разную растворимость этих фосфатов считать методом их распознавания? | … |
| Используя водные растворы и суспензиив трех пробирках предыдущего опыта, испытать их универсальным индикатором | Определить по шкале pH всех растворов и объяснить, почему pH в этом случае имеет различные значения | … |
| K водному раствору
ортофосфорной кислоты в одной пробирке (1 мл) и раствору суперфосфата в другой (1 мл) добавить 10%-й раствор ацетата натрия и несколько капель нитрата серебра(I) |
Что является реактивомна ион ? Написать уравнения соответствующих реакций в молекулярнойи ионной формах, указать признаки реакций | … |
Цели
. Повторить состав и свойства
соединений азота и фосфора, их взаимопревращения
и способы распознавания.
Оборудование и реактивы
. Спиртовка,
спички, синее стекло, фильтровальная бумага,
держатель для пробирок, штатив с пробирками (2
шт.), шпатели (3 шт.), ступка, пестик, санитарная
склянка;
в пробирках № 1–3:
I вариант
– суперфосфат двойной, NH 4 NO 3 ,
(NH 4) 2 SO 4 ,
II вариант
– NH 4 Сl, NaNO 3 , KCl,
III вариант
– KNO 3 , (NH 4) 2 SO 4 ,
суперфосфат двойной;
кристаллические соли (NH 4) 2 SO 4 ,
NH4Сl, аммофос, водные растворы СН 3 СOONa ( = 10%), AgNO 3 , BaCl 2 ,
СН 3 СOOH ( = 10%),
NaOH, лакмусовая бумажка, CuO, Cu (стружки), HNO 3
(разб.), HNO 3 (конц.), H 2 SO 4 (конц.),
дифениловый индикатор, (C 6 H 5) 2 NH в
концентрированной H 2 SO 4 ,
Ca(OH) 2 (сухой), вода дистиллированная, AgNO 3
в HNO 3 , в пробирках № 4–6 сухие
кристаллические вещества: Na 2 SO 4 , NH 4 Cl,
NaNO 3 , в пробирках № 7 и 8: H 3 PO 4 и H 2 SO 4
(разб. р-ры), в пробирках № 9 и 10: Na 3 PO 4
и Ca 3 (PO 4) 2 .
Экспериментальная задача . В четырех пронумерованных склянках находятся водные растворы ортофосфата натрия, сульфата аммония, натриевой селитры, хлорида калия. Используя наиболее рациональные методы распознавания (см. табл.), определить, где находится каждое вещество.
Таблица
| Название вещества | Внешний вид | Растворимость (в воде) | Взаимодействие раствора данной соли с | Окрашивание пламени | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| H 2 SO 4
(конц.) и Cu |
растворами BaСl 2 и СН 3 СООН | раствором NaOH при нагревании | раствором AgNO 3 | ||||
| Нитрат аммония NH 4 NO 3 | Хорошая | NO 2 , бурый, с резким запахом | – | NH 3 , бесцветный, с резким запахом | – | Желтое (от примесей) |
|
| Хлорид аммония NH 4 Cl | Белый кристаллический порошок | Хорошая | – | – | NH 3 | AgCl, белый осадок | Желтое (от примесей) |
| Нитрат калия KNO 3 | Светло-серые мелкие кристаллы | Хорошая | NO 2 | – | – | – | Фиолетовое |
| Cульфат аммония (NH 4) 2 SO 4 | Бесцветные крупные кристаллы | Хорошая | – | BaSO 4 , белый, нерастворим в СН 3 СООН | NH 3 | Ag 2 SO 4 , белый, хорошо растворимый в кислотах | – |
| Суперфосфат Са(H 2 PO 4) 2 2H 2 O | Светло-серый порошок или гранулы | Растворяется медленно | – | Ba 3 (РO 4) 2 , белый, частично растворим в СН 3 СООН |
– | Ag 3 PO 4 , желтый (в присутствии СН 3 СООNa) | Kирпично- красное |
| Сильвинит KCl NaCl | Розовые кристаллы | Хорошая | – | – | AgCl | Желтое с проблесками фиолетового | |
| Хлорид калия KCl | Бесцветные кристаллы | Хорошая | – | – | – | AgCl | Фиолетовое |
Решение
Все ионы в водной среде бесцветные
, по
цвету их распознать невозможно.
2) Поскольку ни одно из веществ (склянки № 1–4) не
отличается худшей растворимостью, то и по этому
признаку растворы не отличить, все – прозрачные
растворы.
3) В двух растворах присутствуют одинаковые
катионы, но во всех – различные анионы, поэтому
качественное распознавание следует вести по
анионам. Реактив на – AgNO 3 в присутствии 10%-го
раствора СН 3 СООNa (или BaCl 2 и СН 3 СООН);
реактив на
– раствор BaCl 2 ; реактив на Cl – –
раствор AgNO 3 в HNO 3 ; реактив на – концентрированная Н 2 SO 4
и Cu (стружки). Можно сразу выявить , затем, используя один реактив
(AgNO 3), распознать все три оставшихся
раствора (или наоборот). Другие варианты более
длительны и требуют значительно большего
расхода реактивов.
4) Все четыре пробы растворов испытать раствором
AgNO 3 (1–2 капли): раствор из склянки № 4
остался без изменения – это должен быть раствор
NaNO 3 ; в склянке № 2 – белый кристаллический
осадок, нерастворимый в кислотах, – это раствор
KCl; две остальные пробы дают мутные растворы, при
добавлении в которые 10%-го раствора СН 3 СООNa
проба № 3 дает осадок желтого цвета – это раствор
Na 3 PO 4 , а проба № 1 – раствор (NH 4) 2 SO 4
(муть исчезает при добавлении кислоты HNO 3).
Проверка первичных испытаний.
К пробе раствора из склянки № 1 добавить по 1–2 капли растворов BaCl 2 и СН 3 СООН, раствор становится молочного цвета, т. к. выпадает белый кристаллический осадок:
Можно эту же пробу проверить добавлением раствора щелочи с нагреванием. Выделяется газ NH 3 , определяемый по характерному запаху и посинению влажной красной лакмусовой бумажки. Уравнение реакции:
К пробе раствора из склянки № 4 добавить концентрированную H 2 SO 4 и Cu (стружки), немного подогреть. Выделяется газ бурого цвета с резким запахом, и раствор становится зеленовато-лазурного цвета:
5) Вывод .
В склянках:
№ 1 – раствор (NH 4) 2 SO 4 ,
№ 2 – раствор KCl,
№ 3 – раствор Na 3 PO 4 ,
№ 4 – раствор NaNO 3 .
Определяемые растворы |
|||
| № 1 | № 2 | № 3 | № 4 |
| (NH 4) 2 SO 4 | KCl | Na 3 PO 4 | NaNO 3 |
| Все растворы прозрачные и бесцветные | |||
| +AgNO 3 | |||
| Помутнение раствора
(Ag 2 SO 4 ,
растворим в кислотах) |
Белый творожистый осадок (AgСl | Согласно варианту записать, растворы каких солей даны в пробирках № 1–3. Определить, где находится каждое из указанных веществ. В выводах записать уравнения проведенных реакций в молекулярной и ионной формах. Отметить признаки каждой качественной реакции | … |
| 1) В пробирку с
небольшим количеством CuO (на кончике шпателя)
добавить раствор HNO 3 , взболтать. 2) В пробирку с концентрированной HNO 3 опустить немного медных стружек (если эффект сразу не наблюдается, немного подогреть смесь) |
Используя выданные
реактивы, получить раствор нитрата меди(II) двумя
способами. Отметить признаки реакций и написать
молекулярные и ионные уравнения реакций. Kакая из реакций является окислительно-восстановительной? |
… | |
| В ступке смешать и
растереть смесь Ca(OH) 2 (чуть
увлажненную) с солью аммония, осторожно понюхать. Повторить опыт с другими солями аммония |
Опытным путем
доказать, что сульфат, нитрат и хлорид аммония нельзя смешивать с известью. Дать соответствующие объяснения |
… | |
| Составить план (порядок) распознавания, наиболее рациональный по времени и расходу реактивов | В пробирках № 4–6
определить кристаллические сульфат натрия, хлорид аммония и нитрат натрия. Написать уравнения реакций. Отметить наблюдаемые признаки реакций |
... | |
| Лучше всего испытать
пробы растворов в пробирках № 7 и 8 реактивами BaCl 2
и CH 3 COOH, очень внимательно наблюдая за результатом при взбалтывании реакционной смеси |
Kачественным
распознаванием определить, в какой из пробирок № 7 и 8 находятся растворы серной и ортофосфорной кислот. Написать уравнения реакций |
... | |
| Составить план
распознавания веществ Na 3 PO 4 и Сa 3 (PO 4) 2 в пробирках № 9 и 10 |
Определить
практически в пробирках № 9 и 10 кристаллические ортофосфаты натрия и кальция |
... | |
