Опыт 2. Получение оксида углерода (IV) и изучение его химических свойств.

Практическое занятие №20.

Тема: «Определение реакции среды в растворах карбоната и гидрокарбоната натрия. Качественные реакции».

Цели занятия:

- совершенствовать знания общей характеристики элементов углерода, кремния по их положению в периодической системе и с точки зрения строения атома, их физических, химических свойств, получения выполнением упражнений по составлению уравнений реакций, доказывающих химические свойства и получение элементов С, Si и их соединений.

o приобрести навыки выполнения опытов, характеризующих получение, химические свойства соединений углероды и кремния;

o совершенствовать навыки проведения качественных реакций, решения экспериментальных задач;

o Совершенствовать знания гидролиза солей и факторов, влияющих на степень гидролиза.

Формируемые компетенции: ОК 2, ОК 3, ПК 1.1, 1.6, 2.1.

I. Теоретическая часть.

Относящиеся к данной подгруппе углерод, кремний, гер­маний, олово и свинец имеют конфигурацию валентных электронов ns²np².

Ковалентность атомов в нормальном состоянии равна двум, в возбужденном — четырем. В подгруппе при увеличе­нии порядкового номера наблюдается возрастание радиусов атомов, уменьшение энергии ионизации и электроотрица­тельности, поэтому неметаллические свойства ослабевают. Углерод и кремний относятся к неметаллам, все остальные элементы — к металлам.

Кремний в природе встречается только в виде соединений. Это второй после кис­лорода элемент литосферы, его массовая доля в земной коре составляет 20%. Кремний образует два типа природных со­единений. Первый тип — это минералы, образованные оксидом кремния(1V): горный хрусталь, кварц, кремнезем. Оксид кремния SiO₂ составляет основу таких полудрагоценных кам­ней, как агат, аметист, яшма. Второй тип природных соеди­нений — это соли кремниевых кислот, природные силикаты. Силикаты, содержащие алюминий, называют алюмосилика­тами. К ним относят каолинит АI₂O₃ • 2SiO₂ • 2Н₂O, полевые шпаты К₂O • А1₂O₃ • 6SiO₂, а также слюду К₂O • ЗАI₂O₃ • 6SiO₂. Природным силикатом, не содержащим алюминий, являет­ся, например, асбест 3MgO • 2SiO₂ • 2Н₂O. Оксид кремния(1V),

силикаты и алюмосиликаты составляют около ²/₃ всей зем­ной коры.

Получение кремния. Кремний получают, восстанавливая диоксид кремния углеродом или магнием при нагревании: SiO₂ + 2С = Si + 2СО; SiO₂ + 2Mg = Si + 2MgO.

Полученный таким способом кремний загрязнен побоч­ными продуктами реакции — карбидами, в первую очередь SiC и MgC₂. Чистый кремний для нужд полупроводниковой промыш­ленности получают восстановлением хлорида кремния(1V) цинком или термическим разложением силана: SiCl₄ + 2Zn = Si + 2ZnCl₂; SiH₄ (tC)= Si + 2H₂.

Из повседневного опыта хорошо известны свойства оксидов СО₂ и SiО₂. Первый — газ, второй — твердый минерал кварц, особенно широко распространенный в виде песка. Температура плавления кварца 1710 °С. С чем связано такое резкое различие в свойствах оксидов углерода и кремния? (см. учебник, стр 279).

Контрольные вопросы и задачи:

1. Как отличить порошок кремния от угольного порошка?

2.Написать уравнения реакций получения оксида углерода (II) тремя разными способами. Как освободить СО от СО₂ ?

3. Некоторый объем смеси из СО и СО₂ при высокой температуре медленно пропустили по трубке над избытком оксида меди. Что произошло при этом с оксидом меди? Написать уравнение реакции. Изменились ли состав и объем газовой смеси при выходе из трубки по сравнению с первоначальным?

4. Молекула какого вещества и какие ионы находятся в водном растворе СО₂? Написать схему соответствующего равновесия в растворе. Как изменится концентрация оксида углерода (IV) при добавлении в раствор щелочи?

5. Почему карбонат кальция растворяется в воде, насыщенной СО₂? Написать соответствующее уравнение реакции.

6. Больше или меньше 7 значение pH в растворе карбонатов щелочных металлов? Ответ объяснить, написав соответствующие уравнения.

7. Какая реакция протекает в водном растворе силиката натрия? Что наблюдается при добавлении к нему хлорида аммония? Написать соответствующие уравнения реакций. В каком случае реакция протекает наиболее полно? Почему?

II. Практическая часть.

Опыт 1. Адсорбционные свойства угля В пробирку до половины её объема налить светло-розовый раствор фуксина, внести в раствор немного активированного угля. Плотно закрыть пробирку пальцем и энергично встряхивать её 2-3 минуты. Дать раствору отстояться и отметить его обесцвечивание. Объяснить наблюдаемое явление.

Опыт 2. Получение оксида углерода (IV) и изучение его химических свойств.

Поместить в пробирку несколько кусочков мрамора, прилить немного хлороводородной кислоты. Конец газоотводной трубки вывести в пробирку с 2—3 мл свежеприготовленной известковой воды и пропустить газообразный продукт до помутнения жидкости в сборнике. Как объяснить помутнение жидкости? Конец газоотводной трубки промыть дистиллированной водой и внести поочередно:

а) в пробирку с 2-3 мл дистиллированной воды с листочком синей лакмусовой бумаги; б) в пробирку с 2-3 мл разбавленного раствора гидроксида кальция в) снова в пробирку с первоначально полученным мутным раствором до его прозрачного состояния.

Почему появляющееся помутнение при последующем газировании исчезает? Для каждого процесса отметьте наблюдения, составьте уравнения реакций и сделайте вывод.