Лабораторнаяработа №1
Подготовительныеработы в кабинете химии
Знакомство с лабораторнымоборудованием
Оборудование: Пробирки, колбы (плоскодонные,круглодонные, конические, Вюрца); химические стаканы; воронки (дляфильтрования, делительные, капельные, предохранительные); реактивные банки,склянки; реторты, фарфоровые чашки для выпаривания, ступки с пестиком;фарфоровые стаканы или тигли; металлические штативы; штативы для пробирок;пробиркодержатели; подъемный столик; ложечки для сжигания, тигельные щипцы;зажимы; асбестовые сетки; весы и разновес; белая бумага; тушь; бесцветный лак(парафин); набор слесарных и столярных инструментов.
Перечислить выставленные на столе предметы оборудования химическогокабинета и рассказать об их назначении.
Зарисуйте: а) пробирки; б) колбы (плоскодонную, круглодонную, коническую,Вюрца); в) химические стаканы; г) воронки (для фильтрования, делительную,капельную, предохранительную); д) реактивную банку и склянку, е) реторту.
Материалы для работы
I. Стеклянная и фарфоровая посуда
1. Пробирки. В кабинете химии средней школы должно быть достаточноеколичество лабораторных пробирок (1,5 x 15 см) и пробирок большего размера– демонстрационных пробирок. Объясните назначение плоскодонных и круглодонныхпробирок.
2. Колбы: а) плоскодонные – для нагревания веществ до небольшихтемператур;
б) круглодонные – для длительного и сильного нагревания, чаще применяютсяв органической химии; в) колбы и пробирки Вюрца – посуда специальногоназначения для получения и отвода паров жидкостей и газов.
3. Химические стаканы применяются для демонстрации опытов, собиранияфильтратов, приготовления растворов (емкость 50 – 100 мл).
4. Воронки: а) конические с короткой трубкой (отростком) применяются дляфильтрования и для вливания жидкостей в сосуды с узким горлом; б) конические сдлинной трубкой применяются в тех случаях, когда необходимо вливать жидкость надно посуды осторожно, без разбрызгивания; в) капельные нужны для вливанияжидкостей по каплям к реакционным смесям в колбах; г) делительные применяют дляразделения несмешивающихся жидкостей; д) предохранительные используют вприборах для получения газов, например, в аппарате Киппа.
5. Реторты. В школе их применяют редко и в тех случаях, когда исходныевещества (или получающиеся) разъедают пробки, резиновые трубки (например,получение азотной кислоты).
6. Реактивные склянки и банки. Нужны для хранения растворов и жидкихреактивов. Их закрывают притертыми стеклянными, резиновыми, корковыми пробками.Стеклянными пробками нельзя закрывать растворы щелочей, которые разъедаютстекло. Резиновые пробки нельзя использовать для тех органических веществ,которые их растворяют и для сильно разъедающих неорганических реактивов,например, брома. В реактивных банках хранят сухие реактивы и материалы.
7. Стеклянные палочки и трубки. Стеклянные трубки необходимы дляизготовления деталей приборов. Чаще всего необходимы трубки диаметром 5 – 6 мм;трубки диаметром 10 – 15 мм должны быть из тугоплавкого стекла. Стеклянныепалочки используются для перемешивания растворов, для приливания жидкости попалочке. Чтобы не разбить тонкостенную химическую посуду, на конец палочкинадевают небольшой отрезок резиновой трубки.
8. Посуда из фарфора: а) чашки для выпаривания диаметром 5 -7 см и10 см; б) ступки для измельчения, перетирания веществ диаметром 10 см;в) тигли необходимы для прокаливания веществ при высокой температуре.
II. Оборудование из дерева и металла
1. Металлические штативы. Используют для крепления деталей установкихимического эксперимента. Их рекомендуется хранить в собранном виде и время отвремени красить асфальтовым лаком для предохранения металла от коррозии. Зажимыснабжаются корковыми прокладками. Вместо них можно использовать надетые назажим отрезки резиновых трубок.
2. Штативы для пробирок. Они бывают на 6 или 12 мест. Надо выбирать болееустойчивые, так как ученики часто их опрокидывают.
3. Пробиркодержатели. Бывают двух видов: а) деревянные держалки типаприщепок для белья. Они малоудобны, так как при нажиме на задний конец держалкиони разжимаются, и пробирка может упасть; б) более удобны держалки из двухметаллических пластинок с хомутиком, закрепленных в деревянной ручке. Их можнотакже использовать для переноса тиглей и фарфоровых чашек.
4. Подъемный столик. Он нужен для подставки спиртовок и посуды придемонстрации опытов. На него нельзя ставить горячие предметы и обливать егорастворами кислот и щелочей.
5.Прочее оборудование из металла. Чаще всего применяются: ложечки для сжигания,тигельные щипцы, зажимы.
III. Работа со стеклом
Оборудование: Стеклянные трубки различного диаметра;газовые горелки или спиртовки; напильник; очки; салфетка; спички; чашка Петри.
1. Выбор стеклянных трубок. Для изготовления приборов и деталей почтивсегда используются трубки с наружным диаметром 4 – 6 мм. Внутреннийдиаметр зависит от толщины стенок трубки. Она может быть 1 – 2 мм.Измерение длины и ширины трубки проводится школьной линейкой.
2. Резание трубок. Работу проводят в очках во избежание попаданияосколков стекла в глаза. Резать трубки малого размера диаметром до 10 ммдовольно легко. Для этого трубку кладут на ровную поверхность и острым угломтрехгранного напильника проводят несколько раз по одному месту трубки,добиваясь того, чтобы на ней получился надрез длиной в 1/5 или 1/6 ееокружности, по которой проводится разлом. Ломаемую трубку можно обернутьсалфеткой в целях безопасности выполнения операции. Большими пальцами беруттрубку с противоположной стороны от надреза и ломают ее. Над трубкой нельзянаклоняться, держать ее надо на вытянутых руках. Когда ломают трубку, тостремятся, как бы разорвать ее. Если надрез сделан правильно, трубка легколомается, края ее ровные.
3. Оплавление концов трубок. Края отрезанных для составления приборовтрубок должны быть оплавлены, иначе они прорезают надеваемые на них резиновыетрубки и могут поранить руки работающего. Для того, чтобы закруглить краятрубки, ее концы надо по 2 – 3 мин. держать при постоянном вращении вокругсвоей оси в верхней части пламени спиртовки.
4. Сгибание трубок. Работать в очках. Пламя спиртовки должно быть широкими плоским, для этого необходимо распушить фитиль. Трубку помещают в самуюгорячую часть пламени (верхняя треть), придерживают левой рукой и вращаютпальцами правой руки. Нельзя нагибаться над сгибаемой трубкой. Когда стеклоразмягчится, его начинают осторожно сгибать. Трубка от легкого воздействияработающего спокойно гнется. Не выносить трубку из пламени!
IV. Обработка пробок, сверление отверстий в пробках
Оборудование: пробки (резиновые и корковые), пробкомялка,сверла для пробок, нож для точки сверл (или напильник), стеклянные трубки,глицерин или вазелин, салфетка.
1. Подбор пробок. Корковые пробки подбирают точно по размеру горлышка.
2. Обжимание пробок. Корковую пробку подгоняют к размерам отверстий,которые она должна закрывать, путем ее обжимания на пробкомялке.
3. Сверление резиновых и корковых пробок. Сверлят пробки сверлами,которые затачивают при необходимости ножом для точки сверл или напильником. Присверлении резиновых пробок сверло смазывают вазелином или глицерином. Пробкудержат в руке и с узкого конца отмечают место для сверления, затем, слегканажимая на сверло, начинают его вращать. Внимательно следить за тем, чтобысверло сохранило свое первоначальное направление. Когда сверло приблизится кконцу пробки, ее упирают в небольшую дощечку – края отверстия получаютсяровными. При помощи металлического стержня удаляют кусок пробки из сверла.
4. Как вставлять трубки в просверленные в пробках отверстия? Трубкадолжна входить в пробку при умеренном нажиме и вращательном ее движении. Дляуменьшения трения трубку смазывают глицерином или вазелином. Трубку привставлении в отверстие пробки надо держать около самой поверхности пробки,иначе она может легко сломаться и поранить руку. Сильно давить на стекляннуютрубку нельзя во избежание разлома трубки и порезов. Операцию проделывают чащес салфеткой, предохраняющей от случайных порезов.
V. Написание этикеток на реактивные склянки
Оборудование: склянки с реактивами, белая бумага, тушь,бесцветный лак или парафин.
Каждаябанка или склянка с реактивами должна быть снабжена этикеткой с формулой иназванием вещества, концентрацией раствора. Этикетки делают из обыкновеннойбелой бумаги (не следует брать толстую бумагу, она плохо приклеивается и легкоотстает от стекла). Писать на этикетке удобнее всего тушью, формулы надо писатьбольшими буквами.
На этикетке надо обозначать сокращенно название лаборатории, школы (х.л.ш.12 – химическая лаборатория школы 12), в левом углу указывается номер шкафа, вкотором хранится реактив и номер полки в шкафу. Для того чтобы быстрораспознать тип реактива, целесообразно использовать этикетки различного цвета:красного – для кислот, синего – для щелочи, бесцветного – для солей, желтого – дляорганических веществ. Чтобы этикетки не портились, их покрывают бесцветнымлаком или парафином. Для покрытия парафином на конец стеклянной палочки илилучинки наматывают кусочек ваты, опускают в расплавленный парафин и наносят егона этикетку тонким ровным слоем.
Лабораторная работа №2
Экспериментпо теме: первоначальные химические понятия
Опыт 1. Определение плотности жидкости ареометром
Оборудование и реативы: Набор ареометров, двацилиндра на 100 мл, салфетка, дистиллированная вода, раствор хлорида натрия,справочные таблицы.
Ход работы: Жидкость наливают в высокие цилиндры, вкоторые опускают ареометр. В один цилиндр наливают дистиллированную воду, вдругой – раствор хлорида натрия. Для прозрачных жидкостей показания ареометраотмечают по нижнему краю мениска. Объяснить цель проведения опыта в даннойтеме.
Опыт 2. Реакция соединения серы с железом
Оборудование и реактивы: Технохимические весы,штатив с пробирками, стаканы, ступка, штатив, спиртовка, шпатель,пробиркодержатель, салфетка, кристаллизатор, железо восстановленное, сера.
Ход работы: Готовят смесь веществ в соотношении масс железаи серы 7:4, например, достаточно взять 2 г серы и 3,5 г железа. Если небольшоеколичество смеси бросить в стакан с водой, то сера всплывет (не смачиваетсяводой), железо тонет (смачивается водой). Смесь можно разделить и магнитом. Дляэтого к смеси на стеклянной пластине, покрытой бумагой, подносят магнит,который притягивает железо, а сера остается на стекле. Далее смесь переносят впробирку, закрепляют ее в лапке штатива наклонно и нагревают. Достаточнодобиться начала реакции (раскалить докрасна) в одном месте смеси, затем реакцияпродолжается самопроизвольно (процесс экзотермический). Для извлечения полученногоFeS, пробирку приходится разбивать, предварительно охладив и завернув еев салфетку. Продукт реакции магнитом не притягивается и водой не разделяется нажелезо и серу.
Fe+ S= FeS
Техника безопасности: Опыт проводить только в вытяжномшкафу! Под пробирку подложить противень с песком. Не держать руками спиртовкупод пробиркой.
Опыт 3. Опыт, подтверждающий закон сохранения массы веществ
Оборудование и реактивы: Сосуд Ландольта,технохимические весы с разновесом, пинцет, растворы гидроксида натрия исульфата меди массовой долей 5%.
Ход работы: На весах уравновешивают сосуд Ландольта сразными жидкостями в коленах. В одно колено налит раствор гидроксида натрия, ав другое колено – раствор сульфата меди. Раствор гидроксида натрия сливают вдругое колено сосуда. Сливание растворов не нарушает равновесия весов. Массавеществ до реакции и после реакции не изменилась.
Утилизация: Стеклянной палочкой взять пробу смеси нафенолфталеин. При избытке щелочи (яркая малиновая окраска) по каплям добавлятьраствор CuSO4,при отсутствии окраски в смесь по каплям добавлять раствор NaOH. В обоихслучаях процедуру проводить до слабо-малинового окрашивания. Осадок Cu(OH)2 отфильтровать и промытьна фильтре до тех пор, пока фильтрат утратит розовое окрашивание. Фильтрат ипромывные воды вылить в раковину. Осадок Cu(OH)2 высушить на фильтре и использовать: а) вкачестве реактива – нерастворимого основания; б) для получения оксида меди: Cu(OH)2= СuO+H2O.
Оксид использовать: а) для восстановления оксида меди водородом:
CuO+H2=Сu+H2O (тема:«Водород. Кислоты. Соли». VIIIкл.); б) для реакции получения медного купороса: CuO+H2SO4=CuSO4+H2О (тема: «Водород.Кислоты. Соли». VIII кл.).
Опыт 4. Очистка поваренной соли
Оборудование и реактивы:Штатив с кольцом, асбестированная сетка, стакан, колба на 250 мл, воронка,стеклянная палочка, фильтры, спиртовка, спички, фарфоровая чашка, шпательтигельные щипцы, загрязненная поваренная соль.
Ход работы: В стакан наливают 20 мл дистиллированнойводы и растворяют в ней загрязненную поваренную соль, насыпая ее в стаканшпателем небольшими порциями. Жидкость нужно помешивать стеклянной палочкой темконцом, на котором надета резиновая трубочка. Затем раствор фильтруют.Полученный фильтрат выливают в фарфоровую чашку, ставят на асбестированную сеткукольца штатива и нагревают в пламени горелки. Когда в чашке появятся первыекристаллы соли, нагревание прекратить. Сравнить полученную соль с исходнойсолью в смеси.
Техника безопасности: Нагревать раствор осторожно, избегаяразбрызгивания жидкости, раствор помешивать палочкой, не смотреть в чашкусверху. Прекратить нагревание в тот момент, когда образуется кашицеобразнаямасса в чашке.
Утилизация: Кристаллы хлорида натрия использовать влаборатории.
Опыт 5. Взаимодействие железа с раствором хлорида меди (II)
Оборудование и реактивы: Высокий цилиндр на 200 мл,железный нож, нитки, наждачная бумага, раствор хлорида меди массовой долей 10%
Ход работы: В цилиндрналивают около 3/4 его объема раствор хлорида меди (II).
Предварительно очищенный наждачной бумагой железный ножопускают в раствор хлорида меди. Через 1–2 мин. вынуть нож и рассмотретьего. Сделать вывод, записать уравнение реакции. Разъяснить методикуформирования представлений о реакции замещения: CuCI2 + Fe = FeCI2 + Cu.
Утилизация: В результате реакции CuCI2+Fe = FeCI2+ Сu образуется врастворе смесь FeCI2 иCuCI2, вкоторую помещают на длительный срок железный предмет (гвоздь, скрепку, кнопку).Содержимое пробирки подкисляют несколькими каплями 10% соляной кислоты.Железные предметы вынимают, медь собирают, а раствор FeCI2, частично окисленный доFeCI3,отделяют фильтрованием от кусочков меди. Затем растворы солей подкисляют вновьсоляной кислотой и продувают воздух резиновой грушей для полного окисления Fе2+ в Fe 3+:4FeCI2 + O2+ 4HCI= 4FeCI3+2H2O.
Полученный раствор хлорида железа (III) желтоватого цвета используют влаборатории. Собранную медь промывают слабым раствором соляной кислоты,высушивают на воздухе и используют в лаборатории.
Примечание: Если раствор сульфата меди после проведенияреакции не изменил цвет на зеленоватый, то его можно использовать для повторнойдемонстрации опыта.
Опыт 6. Разложение малахита(CuOН)2CO3
Оборудование и реактивы: Штатив с лапкой,резиновые прокладки, спиртовка, спички, резиновая пробка с газоотводной трубкой,шпатель, малахит, стакан с известковой водой.
Ход работы: Поместим примерно 1 г малахита в пробирку.Закроем пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Проверим на герметичность.Слегка постукивая пальцем по пробирке, разровняем порошок так, чтобы он тонкимслоем доходил до середины от донышка пробирки. Закрепим пробирку в штативе внаклонном положении так, чтобы дно пробирки было выше отверстия. Газоотводнуютрубку внесем в стакан с известковой водой так, чтобы конец трубки был погруженв воду. Сначала надо нагреть всю пробирку, а потом только в том месте, гденаходится малахит. Наблюдаем изменение цвета малахита от зеленого до черного ивыделение пузырьков газа. Когда выделение пузырьков газа прекратится, вынимаемконец газоотводной трубки из стакана с известковой водой, подняв лапку штатива вверх.Погасить горелку. Записать уравнение реакции, разъяснить методику формирования представлений о реакции разложения.
Техника безопасности: Пробирка должна находиться внаклонном (дно выше отверстия) положении. Вместо стакана с известковой водойможно воспользоваться обычной пробиркой.
Утилизация: Полностью разложить малахит: (CuOH)2CO3= 2CuO+CO2+H2O.
Оставшийся в пробирке черный CuO охладить и использовать вкачестве реактива. Известковую воду с образовавшимся карбонатом кальцияпоместить в емкость со щелочным раствором для нейтрализации солей тяжелыхметаллов и кислых растворов: емкость-нейтрализатор.
Опыт 7. Показ некоторых металлов и неметаллов количеством вещества 1 моль
Оборудование и реактивы: Стакан, весы, разновес,пинцет, шпатель, стеклянная палочка, салфетка, реактивы: Na2 SO4, NaCI, Cu, S, Zn.
Ход работы: Определяем массу вещества для взвешивания,например:
Мr (Na2SO4)=142, M(Na2SO4)=142г/моль,m(Na2SO4)=v.М=1 моль.142г/моль=142г
Химическое соединение количеством вещества 1 моль «отмерить» нельзя,поэтому рассчитаем его массу. Взвесим Na2SO4 массой 142 г. – это ибудет порция Na2SO4 количеством вещества 1 моль. Такимже образом находят и остальные массы веществ, количеством вещества 1 моль.
Опыт 8. Взаимодействие меди с серой. Опыт без вытяжногошкафа (рис. 5а)
Оборудование и реактивы:Спиртовка, спички, штатив с лапкой, шпатель, круглодонная колба изтермостойкого стекла, хлоркальциевая трубка, заполненная активированным углем,резиновые прокладки, резиновые и стеклянные трубки, кристаллизатор, порошок медивосстановленной, порошок серы.
Ход работы: Готовят порции красного порошка меди ижелтого порошка серы в соотношении количества вещества 1:1 (или по массе: 2 м.ч. меди и 1 м.ч. серы).
Серу берут в небольшом избытке. Небольшую порцию смеси бросают в воду,наблюдают разделение смеси при помешивании палочкой. Далее перемешиваютстеклянной палочкой сухую смесь, признаков реакции не наблюдается. Приэнергичном растирании смеси в ступке пестиком происходит изменение окраски – смесьстановится темно-серой, что свидетельствует о начале химической реакции. Изступки смесь порцией, примерно, две спичечные головки переносят на асбестовуюбумагу, которая находится на дне круглодонной колбы. Колбу закрывают пробкой сгазоотводной трубкой, соединенной с хлоркальциевой трубкой и активированнымуглем. Очень осторожно нагревают смесь в колбе, периодически поднося и удаляяспиртовку, до полного потемнения смеси. Ядовитые побочные продукты реакции (SO2)адсорбируются активированным углем. После охлаждения колбы, ее переворачивают вкристаллизатор с водой и под водой открывают пробку. Черный сульфид медипопадает в воду, продукт реакции не разделяется на медь и серу. Колба остаетсяв таком положении до конца урока во избежание попадания ядовитых газов ватмосферу. Разъяснить методику формирования представлений о реакции соединения.
Техника безопасности: Соблюдать режим нагревания. Порциювзятых веществ не увеличивать!
Опыт в вытяжном шкафу.
Сначала готовят порции исходных веществ в соотношенииколичества вещества 1:1. Смесь растирают в ступке, далее переносят наасбестовую сетку, которую ставят на кольцо штатива и нагревают. Порция смесидолжна быть размером с 10 коп. монету.
Через 0,5–1 мин. смесь меди и серы превращается вчерную массу, причем изменения начинаются с краев «монеты». Спиртовку убирают втот момент, когда потемнение смеси произошло примерно на 50%.
Утилизация. После охлаждения черный сульфид медипоместить в химический стакан (колбу, чашку Петри), смочить водой и оставить наоткрытом воздухе. Влажный препарат постепенно окисляется на воздухе собразованием медного купороса. (Некрасов Б.В. Основы общей химии, т.3, Химия, 1970, с. 70).
Опыт 9. Разложение воды электрическим током
Оборудование и реактивы: Кристаллизатор, двепробирки, две резиновые пробки, U-образная трубка с отростками, резиновые истеклянные трубки, железные электроды, вставленные плотно в пробки, растворедкого натра массовой долей 6–8%, выпрямитель, лучинка.
Ход работы: Собрать прибор согласно рис. 6. В U-образнуютрубку налить 5–7% раствор едкого натра. Соединить электроды с выпрямителемэлектропроводами. Заполнить пробирки водой и поместить их в кристаллизатор сводой дном вверх. Поместить рядом пробки. Включить выпрямитель. Для разложенияводы электрическим током применяют ток напряжением 10–12В. Наблюдать выделениепузырьков газа, подвести газоотводные трубки в отверстия обеих пробирок(одновременно!) и собрать газы над водой. Закрыть пробирки пробками. Отметить иобъяснить разные объемы газов в пробирках. Разъяснить методику формированияпредставлений о реакции разложения с образованием газообразных продуктовреакции, методику качественного определения водорода и кислорода.
Техника безопасности: Не касаться руками металлическихконтактов. Выпрямитель заземлить. Разборку прибора проводить только послеотключения его от электрической сети.
Утилизация: В U-образной трубке остался раствор щелочибольшей концентрации. Определить ареометром его плотность и концентрацию.Довести менее концентрированным раствором щелочи или водой до необходимойконцентрации. Использовать повторно.