Лабораторная работа №2

 

Основные  классы неорганических соединений: кислоты  и соли 

      Цель  работы: изучить классификацию, номенклатуру, получение и химические свойства кислот и солей. 

      Оборудование  и реактивы: спиртовка, штатив с бюреткой, держатель для пробирок, пинцет, шпатели, фильтровальная бумага, пробирки, колбочка на 50 мл, пипетки, стеклянная трубочка, фарфоровая чашка, индикаторы: фенолфталеин и метиловый оранжевый, дистиллированная вода, ,кристаллический ацетат натрия, металлические натрий и цинк, 0,5н. растворы CuSO₄, Al₂(SO₄)₃, CoCl₂, FeCl₃, Na₂SO₄, NaCl, Pb(NO₃)₂ или Pb(CH₃COO)₂, 2н. растворы NaOH, H₂SO₄, HCl, 30% раствор NaOH, 10% раствор NH₄OH, известковая вода.

     ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ

 

     Кислоты – это сложные вещества, состоящие  из атомов водорода и кислотного остатка. Кислоты – это электролиты, которые в водных растворах или расплавах диссоциируют на ионы водорода и ионы кислотного остатка. Кислоты – это вещества способные в растворе отщеплять ион водорода.

     Выделяют  кислородсодержащие кислоты (кислотные гидроксиды), бескислородные кислоты, летучие и нелетучие, одноосновные, двухосновные и трехосновные, сильные и слабые.

     Кислородсодержащие  кислоты имеют общую формулу  H_xA_yO_z, где A_yO_z^х-– кислотный остаток, А – кислотообразующий элемент. В номенклатуре кислородсодержащих кислот используются как тривиальные, так и систематические названия. Последние полностью отражают состав соединения и даются по правилам составления названий комплексных соединений. Систематические названия рекомендуется давать лишь малораспространенным кислотам, образованным элементами с переменной степенью окисления. Например, H₆TeO₆ – гексаоксотеллурат (VI) водорода.  В традиционных названиях для обозначения степени окисления элемента А применяют суффиксы: 

 

     Примеры: HCIO₄ – хлорная кислота; HCIO₃ – хлорноватая кислота;

           HCIO₂ – хлористая кислота; HCIO – хлорноватистая кислота;

      При взаимодействии между собой гидроксидов  и оксидов, с различными кислотно-основными  свойствами, образуются соли. Соли по составу  подразделяются на простые, двойные, смешанные  и комплексные.

     Двойные соли образованы двумя различными катионами и одним анионом. Например, NaAl(SO₄)₂ – сульфат алюминия-натия.

     Смешанные соли образованы несколькими различными анионами (кислотными остатками) и одним  катионом. Например, CaCl(ClO) – хлорид-гипохлорит кальция или хлорная известь.

     Комплексные соли содержат в своем составе  сложные комплексные ионы, которые  в химических реакциях, процессах  растворения, в структуре кристалла  ведут себя как самостоятельные  единицы. Например, K₄[Fe(CN)₆] - гексацианоферрат (II) калия диссоциирует в воде на ионы в соответствии с уравнением:

      K₄[Fe(CN)₆]  4 K⁺ + [Fe(CN)₆] ^4-. 

     Комплексный анион практически не диссоциирует в водном растворе, поэтому Fe²⁺ не обнаруживается качественными реакциями.

     Простые соли по характеру замещения подразделяются на средние (нормальные), кислые и основные.

     Средние соли, например, CuSO₄, Na₂CO₃ и другие, являются продуктами полного замещения ионов водорода в кислоте на другие катионы или продуктами полного замещения гидроксильных групп в основании на кислотные остатки.

      Кислые  соли можно рассматривать как  продукты неполного замещения ионов  водорода в двух- или более основной кислоте на другие катионы. Кислые соли получаются при взаимодействии кислоты  или кислотного оксида с недостатком  основания, либо взаимодействием средней соли с кислотой или кислотным оксидом:

      H₂SO₄ + КOH → КHSO₄ + H₂O;

      CO₂ + NaOH → NaHCO₃;

      Вa₃(PO₄)₂ + H₃PO₄→ 3 ВaHPO₄;

      CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂.

      Так как в анионе кислой соли содержится подвижный водород, то она частично сохраняет свойства кислоты и может вступать в реакцию нейтрализации с основаниями:

      NaHSO₄ + KOH = NaKSO₄ + H₂O.

      Основные  соли можно рассматривать как  продукты неполного замещения  ОН – групп в многокислотных основаниях на кислотные остатки. Эти соли получаются при взаимодействии основания с недостатком кислоты или средней соли:

      Ва(OH)₂ + HCl = ВаOHCl + H₂O;

      CoCl₂ + КOH = CoOHCl¯ +КCl.

      Так как в состав основных солей входят гидроксильные группы, то они могут  взаимодействовать с кислотами  с образованием средних солей. Таким  образом, основные соли частично сохраняют свойства оснований:

      MgOHCl + HCl = MgCl₂ + H₂O

      Систематические названия солей связаны с систематическими названиями соответствующих кислот. Традиционные названия солей кислородсодержащих кислот составляются из названия аниона в именительном падеже и катиона в родительном падеже. Название аниона включает корень русского или латинского названия кислотообразующего элемента с добавлением суффикса, соответствующего степени окисления элемента. При этом возможны следующие случаи:

• если кислотообразующий элемент имеет только одну степень окисления, то добавляется суффикс –ат: Na₂CO₃ – карбонат натрия;
• если кислотообразующий элемент имеет две степени окисления, то при высшей из них к корню добавляется суффикс –ат, а при низшей – -ит : CaSO₄ – сульфат кальция, Na₂SO₃ – cульфит натрия;
• если имеются анионы, отвечающие четырем степеням окисления кислотообразующего элемента, то для высшей степени окисления используется приставка пер- и суффикс -ат (КCl⁺⁷O₄ – перхлорат калия),

-   затем суффикс –ат (KCl⁺⁵O₃ – хлорат калия), суффикс –ит (KCl⁺³O₂ – хлорит калия) и для наименьшей степени окисления – приставка гипо- и суффикс –ит (KCl⁺¹O - гипохлорит калия).

      В названиях анионов солей бескислородных кислот используется суффикс –ид (K₂S - сульфид калия).

      При построении традиционных названий кислых солей к названию аниона средней  соли добавляется приставка гидро- и числовая греческая приставка, если число атомов водорода в анионе больше одного (Ca(H₂PO₄)₂ – дигидрофосфат кальция, Ca(HCO₃)₂ – гидрокарбонат кальция).

      Традиционные  названия основных солей формируются  при помощи приставки гидроксо- и при необходимости соответствующей числительной приставки ((CuOH)₂CO₃ – карбонат гидроксомеди (II)).

      МЕТОДИКА  ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ

 

I. Кислоты, их получение и свойства 

Опыт 1: Получение кислоты при взаимодействии соли с кислотой 

      Поместить в пробирку небольшое количество ацетата натрия и прибавить к  нему 3 – 4 капли раствора серной кислоты. Отметить характерный запах. Какая  кислота образуется? Написать уравнение реакции. 

      Опыт 2: Взаимодействие кислот с металлами 

      В пробирку поместить небольшой кусочек  цинка. Добавить 1 – 2 мл соляной кислоты. Объяснить наблюдения, записать уравнения реакции. 
 
 
 

I. Соли, их получение и свойства 

      Опыт 1: Получение средней соли реакцией нейтрализации 

      Налить  в колбочку на 50 мл 3 мл 0,5 н раствора гидроксида натрия и прибавить одну каплю индикатора метилового оранжевого. Затем добавлять по каплям при перемешивании 0,5 н раствор соляной кислоты. Кислоту приливать до изменения цвета индикатора из желтого в оранжевый. Объясните изменение окраски индикатора. Какую реакцию среды будет иметь раствор в момент изменения окраски? Написать уравнение реакции. 

      Опыт 2: Получение основных солей  

      Налить  в пробирку 2 мл раствора сульфата меди (II), добавить несколько капель раствора гидроксида аммония. Выпадает зеленовато-голубой осадок основной соли (CuOH)₂SO₄. Написать уравнение реакции.

      Налить  в пробирку 2 мл раствора хлорида кобальта (II), прибавить несколько капель 2 н раствора щелочи. В пробирке образуется синий осадок основной соли. При добавлении избытка щелочи образуется розовый осадок гидроксида кобальта (II). Написать уравнения реакций. 

Опыт 3: Получение солей взаимодействием нерастворимого основания с кислотой 

      К 2 мл раствора хлорида железа (III) прибавить раствор гидроксида натрия до образования осадка. К осадку прибавить по каплям раствор соляной кислоты. Объяснить наблюдаемые явления, написать уравнения реакций. 

      Опыт 4: Получение солей взаимодействием солей с металлами 

      В две пробирки с растворами сульфата меди (II) и сульфата натрия поместить по небольшому кусочку цинка. Что наблюдается? Объяснить различное отношение растворов солей к цинку. Написать уравнение реакции.

      Опыт 5: Получение солей взаимодействием двух солей

 

      В пробирку, содержащую 1 мл раствора нитрата или ацетата свинца добавить раствор хлорида натрия до образования осадка. Написать уравнение реакции. 
 

      Опыт 6: Получение кислых солей 

      Через раствор гидроксида кальция (известковая  вода) пропустить углекислый газ из аппарата Киппа. Наблюдать образование осадка средней соли, а затем его растворение вследствие образования кислой соли. Написать уравнения реакций. К прозрачному раствору добавить известковой воды до образования осадка. Написать уравнение реакции.

      НЕОБХОДИМЫЙ УРОВЕНЬ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ

 

1. Знать номенклатуру  основных классов  неорганических соединений, в том числе  традиционные названия  наиболее распространенных  кислот и их  солей.

2. Знать классификацию и взаимосвязь  между основными классами неорганических соединений, способы их получения и свойства.