Опыт 2. Получение и исследование свойств малорастворимых оснований

Тема: Классы неорганических соединений

Основными классами неорганических соединений являются оксиды, гидроксиды, соли и кислоты.

Оксидами называются бинарные соединения химических элементов с кислородом, в которых степень окисления кислорода равна –2.

По химическим свойствам оксиды подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие или безразличные (СО, NO, N₂O). Солеобразующие оксиды, в свою очередь, подразделяются на основные (Na₂O, CaO, FeO и др.), кислотные (SO₂, SO₃, SiO₂, CO₂ и т.д.) и амфотерные (ZnO, Al₂O₃ Сr₂O₃, SnO и др.).

Гидроксидами являются соединения солеобразующих оксидов с водой. По типу и продуктам электролитической диссоциации в водных растворах и по химическим свойствам гидроксиды подразделяются на основания (NaOH, КOH, Mg(OH)₂, Ba(OH)₂, Fe(OH)₃ и др.), кислоты (H₂SO₃, H₂SO₄, HNO₃, H₃РO₄, HСlO₄ и др.) и амфотерные гидроксиды, или амфолиты (Be(OH)₂, Zn(OH)₂, Sn(OH)₂, Sn(OH)₄, Al(OH)₃, Cr(OH)₃, Mn(OH)₄ и др.).

Cоли представляют собой продукты замещения атомов водорода в кислоте на металл или гидроксид-анионов в основаниях на кислотный остаток. Согласно теории электролитической диссоциации, солями называются вещества, при диссоциации которых образуются катионы металлов (а также NH₄⁺- катион аммония) и анионы кислотных остатков. Соли подразделяются на нормальные, или средние (Na₂SO₄, K₂S, Na₂SiO₃ и др.), кислые, или гидросоли (NaHCO₃, KHSO₄, NaHS и др.), основные, или гидроксосоли (ZnOHCl, (CuOH)₂CO₃, AlOH(NO₃)₂ и т. д.), двойные (KNaCO₃, KAl(SO₄)₂ и др.), смешанные (СаСlOCl, или СаOСl₂, Sr(HS)Cl и др.) и оксосоли (SbOCl, BiONO₃, TiOCl₂ и др.).

Кислоты – сложные вещества, которые состоят из атомов водорода, способных замещаться на атомы металлов, и кислотных остатков. В водных растворах они диссоциируют на катион водорода (протон) и анион кислотного остатка.

Кислоты принято классифицировать по различным формальным признакам:

1. По содержанию атомов кислорода: бескислородные (HCl, H₂S); кислородсодержащие (HNO₃, H₂SO₄).

2. По количеству кислых атомов водорода: одноосновные (HNO₃); двухосновные (H₂SeO₄); трёхосновные (H₃PO₄, H₃BO₃); многоосновные.

3. По силе: Сильные — диссоциируют практически полностью, константы диссоциации больше 1·10⁻³ (HNO₃); Слабые — константа диссоциации меньше 1·10⁻³ (уксусная кислота K_д= 1,7·10⁻⁵).

4. По устойчивости: Устойчивые (H₂SO₄); Неустойчивые (H₂CO₃).

5. По принадлежности к классам химических соединений: Неорганические (HBr); Органические (HCOOH,CH₃COOH);

6. По летучести: Летучие (HNO₃,H₂S, HCl); Нелетучие (H₂SO₄);

7. По растворимости в воде: Растворимые (H₂SO₄); Нерастворимые (H₂SiO₃).

Существуют соединения, которые не относятся к основным классам веществ: гидриды, карбиды, нитриды, сульфокислоты и сульфосоли, комплексные соединения и др.

Экспериментальная часть

Целью работы является получение и исследование свойств химических соединений.

Опыт 1. Исследование свойств щелочей

Гидроксиды-основания подразделяются на растворимые и нерастворимые. Растворимые основания – это гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Они называются щелочами. Самое распространенное среди щелочей вещество – гидроксид натрия (едкий натр). По масштабам производства и применения он занимает среди неорганических веществ третье место после серной кислоты и карбоната натрия. В промышленности его получают электролизом раствора хлорида натрия, а в лабораторных условиях – взаимодействием натрия с водой (напишите уравнение реакции получения NaOH). Эта реакция протекает бурно с разбрызгиванием получаемой щелочи, поэтому в учебных лабораториях этот опыт не проводят.

Объяснить, почему щелочные металлы хранят под слоем керосина. Составить список всех щелочей (их должно быть десять).

Взаимодействие щелочи с кислотой. В результате реакций щелочей с кислотами среда раствора становится нейтральной, поэтому эти реакции называются реакциями нейтрализации. Независимо от состава взаимодействующих щелочей и кислот, все реакции нейтрализации выражаются одним и тем же ионным уравнением:

H⁺ + OH^– = H₂O

Реакции нейтрализации фиксируются по изменению окраски индикаторов.

Заполнить пробирку десятью каплями раствора гидроксида натрия и добавить одну каплю индикатора фенолфталеина. Затем прибавлять по каплям соляную кислоту до изменения окраски раствора. Опыт повторить несколько раз, заменив фенолфталеин сначала на метилоранж, а затем на другие имеющиеся индикаторы.

В отчёте написать уравнение реакции в молекулярном и ионном виде, начертить и заполнить таблицу окраски индикаторов в различных средах.

Опыт 2. Получение и исследование свойств малорастворимых оснований

Большинство металлов, кроме щелочных и щелочноземельных, образуют малорастворимые в воде основания. Они применяются как сорбенты, катализаторы, красители и как исходные вещества при получении солей, оксидов и других соединений.

Из имеющихся реактивов получить малорастворимые основания: гидроксид меди (II), гидроксид никеля (II) и гидроксид железа (III). Написать уравнения реакций, указать цвет осадков.

Пробирку с гидроксидом меди (II) подогреть на спиртовке до изменения цвета осадка (потемнения). Написать уравнение реакции разложения Cu(OH)₂ при нагревании.

Из остальных двух пробирок осторожно слить жидкость и к оставшимся осадкам добавлять по каплям соляную кислоту, наблюдать исчезновение осадков. Написать уравнения протекающих реакций.