Кафедра физики и химии лабораторный практикум по курсу «общая химия» для студентов очной и заочной форм обучения Минск 2003 удк 546

Скачать 1.53 Mb.

Название	Кафедра физики и химии лабораторный практикум по курсу «общая химия» для студентов очной и заочной форм обучения Минск 2003 удк 546
страница	1/15
Дата публикации	19.02.2014
Размер	1.53 Mb.
Тип	Документы

zadocs.ru > Химия > Документы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 15

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

НАВСТРЕЧУ 50 – ЛЕТИЮ УНИВЕРСИТЕТА

КАФЕДРА ФИЗИКИ И ХИМИИ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ПО КУРСУ «ОБЩАЯ ХИМИЯ»

для студентов очной и заочной форм обучения

Минск 2003

УДК 546
Лабораторный практикум предназначен для лучшего усвоения студентами программного материала общетеоретической и прикладной части курса общей химии.

Лабораторный практикум по курсу общей химии для студентов очной и заочной форм обучения рассмотрен на заседании методической комиссии агроэнергетического факультета и рекомендован к изданию на ротапринте БГАТУ.

Протокол № 6 от 20 декабря 2002 г .

Составители: доцент, к.х.н. Корнилова Н. Н.,

старший преподаватель Полушкина С. И.
Рецензенты: профессор кафедры химии БГПУ

им. М. Танка, д.х.н. Пшеничный В. Н.;

к. ф.-м. наук, доцент Новиков В. П.

Введение
В лабораторном практикуме обобщен опыт организации учебного процесса по курсу общей химии в Белорусском государственном аграрном техническом университете.

Использованы также разработки, выполненные сотрудниками кафедры химии Белорусского национального технического университета под руководством профессора, доктор химических наук Яглова В.Н.

Лабораторный практикум составлен в соответствии с рабочей программой по курсу общей химии. Он предусматривает лабораторные работы для всех специальностей, а также лабораторные работы для отдельных специальностей и специализаций с учётом специфики сельскохозяйственного вуза и межпредметных связей.

Специфика преподавания общей химии студентам нехимических специальностей состоит в том, что требуется в короткий срок научить основным приёмам экспериментальной работы, умению наблюдать и самостоятельно делать выводы, что чрезвычайно важно в плане закрепления и более глубокого осмысления теоретического материала. Правильно поставленный эксперимент позволяет проследить закономерности химических процессов, исследовать влияние различных факторов на то или другое явление, запомнить свойства веществ, а также способствует развитию творческого мышления.

При описании опытов авторы ставили перед собой целью привить студентам навыки самостоятельного теоретического толкования наблюдений и выводов, вытекающих из эксперимента. Поэтому при описании опытов поставлен ряд вопросов и даны указания: на что следует обратить внимание, в каком направлении сформулировать выводы и т.д.

Практикум предусматривает индивидуальное выполнение работ каждым студентом. Лишь в отдельных случаях, если ограничено число приборов, работы могут выполняться группами по 2–3 студента.

При работе полумикрометодом занятия становятся более организованными, т.к. каждый студент обеспечивается компактным набором всех реактивов, посуды и приборов, что позволяет сосредоточенно работать. Применение малых количеств реактивов приучает к аккуратности, резко уменьшает расход химических веществ, позволяет применять в практикуме дорогостоящие и дефицитные реактивы, способствует меньшему загрязнению воздуха в лаборатории, сводит к минимуму неблагоприятные воздействия химических веществ, обеспечивает безопасность.

При подготовке к лабораторной работе студент должен по учебнику, конспекту лекций, методическим указаниям изучить программный теоретический материал, разобраться в решении типовых задач по данной теме, чтобы выполнить задание предлабораторного контроля и получить допуск к выполнению лабораторной работы. После этого ознакомиться с целью работы, описанием опытов. Письменно в тетради для лабораторных работ оформить соответствующий протокол работы.

Протокол работы должен включать:

1) название лабораторной работы и дату выполнения,

2) цель работы,

3) наименование опыта,

4) краткое описание хода опыта и наблюдений с обязательными ответами на вопросы, имеющиеся в тексте к лабораторной работе,

5) уравнения реакций,

6) числовые данные с вычислениями,

7) рисунок прибора или схему,

8) выводы.

После окончания лабораторной работы студент приводит в порядок рабочее место. По каждой выполненной работе студент сдаёт зачёт. При этом он предъявляет свою тетрадь преподавателю с полностью оформленной лабораторной работой. При сдаче зачёта студент должен хорошо разбираться в теоретических вопросах, относящихся к выполняемой работе, ясно излагать условия опыта, описывать наблюдавшиеся явления, уметь составлять молекулярные, ионные уравнения, протекавших реакций, правильно делать соответствующие выводы.

^

Правила работы в химической лаборатории

1. Работайте аккуратно, без лишней торопливости; соблюдайте в лаборатории тишину.

2. Работайте всегда на одном и том же месте; желательно в халате.

^ 3. Не загромождайте рабочее место портфелями, свертками, сумками и т.п. Для них в лаборатории отведены специальные столы.

4. Прежде, чем приступить к работе по данной теме, тщательно изучите ее описание. Необходимые приборы и реактивы представлены на рабочем столе.

5. Внимательно наблюдайте за ходом опыта, отмечая и записывая каждую его особенность (выпадение и растворение осадков, изменение окраски, температуры и т.д.).

6. Расходуйте для осуществления химических реакций то количество реактивов, которое рекомендовано в указаниях по выполнению опыта, а если нет специальных оговорок – минимальное.

7. Не уносите приборы, аппараты, реактивы общего пользования на свое рабочее место. Закрывайте склянки с реактивами соответствующими пробками, не путайте их во избежание загрязнения реактивов.

8. Работы с вредными веществами проводите только под тягой. Концентрированные кислоты и щелочи наливайте осторожно в вытяжном шкафу; не уносите их на свои рабочие столы.

9. Если случайно прольете кислоту или щелочь, то быстро смойте их интенсивной струей воды из водопроводного крана, а потом обратитесь к дежурному лаборанту и по его указанию приведите в надлежащий порядок свое рабочее место.

10. Не выливайте в раковину отработанные концентрированные кислоты и щелочи, а пользуйтесь для этого специально отведенной посудой, установленной под тягой. Отработанные металлы складировать в специальную емкость. Бумагу и остатки твердых веществ бросайте в урну.

^ 11. При работе постоянно следите за тем, чтобы реактивы (особенно кислоты, щелочи) не попадали на лицо, руки, одежду.

12. При нагревании реактивов или жидкостей не наклоняйтесь над сосудом во избежание попадания брызг на лицо, одежду, обувь.

13. При нагревании жидкостей в колбе не держите ее отверстием к себе или в

сторону соседа.

14. Не нюхайте выделяющиеся газы, близко наклоняясь к сосуду. Если нужно понюхать газ, то следует сделать это осторожно, слегка направляя рукой поток воздуха к себе.

15. В случае ожога (пламенем горелки или горячим предметом) обожженное место смочить крепким раствором марганцовокислого калия. Можно приложить ватку, смоченную жидкостью от ожога.

16. При разбавлении щелочей, кислот и т.п. веществ, а также при мытье посуды с веществами, разъедающими кожу рук, обязательно надевать резиновые перчатки.

17. В конце работы уберите рабочее место, выключите воду, электроприборы.

Запрещается:

Работать с включенными токоприемниками одному.
Принимать пищу в химической лаборатории.
Работать в химической лаборатории в неаккуратно застегнутой одежде, с распущенными волосами.
Нагревать на открытом огне горючие жидкости.

5. Сливать горячие растворы в толстостенную посуду.

После прохождения инструктажа каждый студент расписывается в специальном журнале по технике безопасности, который хранится на кафедре.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

^

Исследование соли карбоната кальция

Соли являются одним из классов неорганических соединений. Соли – это вещества, молекулы которых состоят из атомов металла и кислотных остатков. Соли бывают: средние (нормальные), кислые, основные, двойные и комплексные.

Если при образовании соли из кислоты и гидроксида все ионы водорода кислоты нейтрализованы гидроксильными группами, образщуется средняя (нормальная) соль. Например:

Н₂SO₄ + Вa(OH)₂ = ВaSO₄ + 2H₂O.

В случае избытка кислоты образуется кислая соль:

2H₂SO₄ + Ba(OH)₂ = Ba(HSO₄)₂ + 2H₂O.

Чтобы перевести кислую соль в среднюю на нее необходимо подействовать соответствующим гидроксидом:

Ba(HSO₄)₂ + Ba(OH)₂ = 2BaSO₄ + 2H₂O.

Образование основной соли в процессе нейтрализации наблюдается при избытке гидроксида:

Н₂SO₄ + 2Ba(OH)₂ = (BaОН)₂SO₄ + 2H₂O

Для перевода основной соли в среднюю на нее необходимо подействовать соответствующей кислотой:

(ВаОН)₂SO₄ + Н₂SO₄ = 2BaSO₄ + 2H₂O.

Международная номенклатура некоторых наиболее распространенных кислот и соответствующих им средних солей приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1.

Формула кислоты	Номенклатура
Формула кислоты	Кислоты	соли
HNO₂ HNO₃ HBr H₂Cr₂O₇ HI H₂SiO₃ HMnO₄ H₃PO₄ H₂SO₃ H₂SO₄ H₂S HCl H₂CO₃ HClO₄ HClO₃ HClO HCN	Азотистая Азотная Бромоводородная Двухромовая Иодоводородная Кремниевая Марганцовая Фосфорная Сернистая Серная Сероводородная Хлороводородная (соляная) Угольная Хлорная Хлорноватая Хлорноватистая Циановодородная (синильная)	Нитриты Нитраты Бромиды Бихроматы (дихроматы) Иодиды Силикаты Перманганаты Фосфаты Сульфиты Сульфаты Сульфиды Хлориды Карбонаты Перхлораты Хлораты Гипохлориты Цианиды

Кислые соли: к названию средней соли прибавляется приставка «гидро»: СаНРО₄ –гидроортофосфат кальция; NaH₂PO₄ – дигидроортофосфат натрия.

Основные соли: к соответствующему названию средней соли прибавляется приставка «гидроксо», например: CuOHNO₃ – гидроксонитрат меди (II); Al(OH)₂Cl – дигидроксохлорид алюминия.
^ Опыт 1. Определение чистоты карбоната кальция

Цель опыта

Определить содержание чистого вещества СаСО₃ в исследуемом образце карбоната кальция.

^ Выполнение опыта

Прибор для выполнения опыта состоит из бюретки (1), двухколенной пробирки (2) и уравнительной склянки (3) наполовину заполненной уравновешивающей жидкостью – насыщенный раствор гидрокарбоната натрия NaHCO₃ (рис. 1.1). Жидкость в обоих коленах прибора должна находиться на одном уровне и приближаться к нулевому делению.

Получить у лаборанта навеску карбоната кальция. В одно колено пробирки (2) поместить навеску карбоната кальция, в другое – налить 3-4 см³ раствора соляной кислоты с массовой долей HCl равной 10 %.

Рис. 1.1. Прибор для выполения

работы
Присоединить реакционную пробирку (2) к прибору. Подготовить прибор к работе и проверить на герметичность. Для этого, не снимая пробирку (2), приподнять уравнительную склянку (3) на 20-25см выше края бюретки (1). Если уровень жидкости в бюретке не меняется – прибор герметичен. Установить на одном уровне жидкость в бюретке (1) и уравнительной склянке (3). Записать показания первоначального уровня жидкости в бюретке (1) по нижнему мениску (V₁). Перелить раствор кислоты в колено пробирки, где находится карбонат кальция. Образующийся в результате реакции оксид углерода (IV) вытесняет жидкость из бюретки и ее уровень опускается.

СаСО₃ + 2НСl = CaCl₂ + H₂CO₃ (1.1)

H₂O CO₂

^ Наблюдения и выводы

Когда весь карбонат кальция прореагирует, прекратится изменение уровня жидкости в бюретке и прибор охладится до комнатной температуры, необходимо привести давление в приборе к атмосферному, совместив уровни в обоих коленах прибора (не снимая пробирку (2)). Записать положение уровня жидкости в бюретке после опыта (V₂). Объем выделившегося газа будет равен:

V(CO₂)= (V₂ - V₁) , см³ (1.2)

Определить барометрическое давление и температуру. Давление водяного пара над насыщенным раствором гидрокарбоната натрия принять равным давлению пара над водой при температуре опыта (табл.1.1).

Экспериментальные данные:

- масса навески карбоната кальция – m (обр.), г;

- объем выделившегося газа – V (СО₂), см³;

- температура опыта (по термометру) – Т, К;

- атмосферное давление (по барометру) – р, мм. рт.ст.;

- давление насыщенного водяного пара

при температуре опыта – р (Н₂О), мм. рт.ст.

Таблица 1.2

Зависимость давления пара над водой в зависимости от температуры

Температура, ^оС	Давление, мм.рт.ст.	Температура, ^оС	Давление, мм.рт.ст.
15 16 17 18 19 20 21 22	12,79 13,63 14,53 15,48 16,48 17,54 18,65 19,83	23 24 25 26 27 28 29 30	21,07 22,38 23,76 25,21 26,74 28,35 30,04 31,82

Полученный объем газа – V(СО₂) пересчитать на нормальные условия по объединенному газовому закону

P V P_o V_o

------- = --------; (1.3)

T T_o

V(CO₂) 273 [р – р(Н₂О)]

V_o(CO₂) = ------------------------------- ; (1.4)

760 Т

По стехиометрии реакции (1.1) определить массу (m(СаСО₃)) прореагировавшего чистого карбоната кальция.

Рассчитать чистоту (массовую долю) карбоната кальция в исследуемом образце:

m(СаСО₃)

ω (СаCO₃)_опыт.= -------------- . (1.5)

m(обр.)

Определить абсолютную () и относительную () ошибки опыта. Теоретическое значение массовой доли СаСО₃ в образце узнать у преподавателя.

 = ω (СаCO₃)_теор. - ω (СаCO₃)_опыт. (1.6)


 = -------------------- 100%. (1.7)

ω (СаCO₃)_теор.

^

Опыт 2.Определение молярной массы эквивалента карбоната кальция

Эквивалент – условная частица вещества (В) в Z_B раз меньше, чем соответствующая ему формульная единица. Число Z_B называют эквивалентным числом и опреляют по химической реакции, в которой участвует данное вещество.

Молярная масса эквивалента М_э(В) есть отношение молярной массы вещества М_В к числу эквивалентности Z_B. Единица измерения – г/моль, кг/моль.

М_В 1 16

М_э(В) = -------; М_э(Н) =--- = 1 г/моль; М_э(О) =----- = 8 г/моль.

Z_B. 1 2

Количество вещества эквивалентов n_э(В) (единица – моль) равно произведению числа эквивалентности Z_B на количество вещества n_B:

n_э(В) = Z_B n_B_. (1.8)

Объем молярной массы эквивалентов газообразного вещества (В) при нормальных условиях V_M_э(В) есть отношение молярного объема газообразного вещества к числу эквивалентности:

V_n(В)

V_M_э(В) = ----------, л/моль. (1.9)

Z_B
22,4 22,4

V_M_э(Н₂) = ------ = 11,2 л/моль; V_M_э(О₂) = ------ = 5,6 л/моль;

2 4
Закон эквивалентов: все вещества реагируют в равных количествах вещества эквивалентов. n_э(В₁) = n_э(В₂), т.е. массы реагирующих веществ пропорциональны молярным массам эквивалентов этих веществ.

m_B M_э(B₁) m_B M_э(B₁)

------ = ---------- ; (1.10) или ---- = ------------ , (1.11)

m_B M_э(B₂) V_B V_M_э(В₂)

если одно из реагирующих веществ – газ.

m_Bи m_B– массы реагирующих веществ;

M_э(B₁) и M_э(B₂) – молярные массы эквивалентов реагирующих веществ;

V_M_э(В₂) – объем молярной массы эквивалентов газообразного вещества;

V_B – объем газа при нормальных условиях.
^ Цель опыта

Определить молярную массу эквивалента карбоната кальция.

Выполнение опыта

Аналогично опыту 1.

Наблюдения и выводы

По закону эквивалентов рассчитать молярную массу эквивалента карбоната кальция:

m (CaCO₃) V_o(CO₂) m (CaCO₃) V_э(CO₂)

--------------- = --------------, откуда M_э(СаСО₃)_опыт. = ---------------------------,

M_э(СаСО₃) V_э(CO₂) V_o(CO₂)

где V_э(CO₂) = 11200мл/моль.

Рассчитать теоретическое значение молярной массы эквивалента карбоната кальция по формуле:

М(СаСО₃)

M_э(СаСО₃)_теор.= ----------------,

n В
М(СаСО₃) – молярная масса карбоната кальция, г/моль;
^

В - валентность металла в молекуле СаСО₃;

n - число атомов металла в молекуле СаСО₃.

Определить абсолютную () и относительную () ошибки опыта.

^

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Способы выражения состава растворов

Раствором называется гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов, относительные количества которых могут изменяться в определенных пределах без нарушения однородности системы.

Одной из важнейших характеристик раствора является его концентрация. Концентрацией раствора называется количество растворенного вещества, содержащееся в определенном количестве раствора или растворителя.
^ Основные способы выражения состава раствора:

1. Массовая доля растворенного вещества (В) – ω_В – безразмерная величина, равная отношению массы растворенного вещества m_В к массе раствора m_р-ра:

m_В

ω_В= ------- . (2.1)

m_р-ра

Массовая доля может быть выражена в процентах:

m_В

ω_В= -------- 100% . (2.2)

m_р-ра
2. Молярная доля растворенного вещества (В) – χ – безразмерная величина, равная отношению количества этого вешества n_B к суммарному количеству всех веществ, входящих в состав раствора, включая растворитель:

n_B

χ = ------; ∑n_і = n_B+ n_B + n_B + … + n_B (2.3)

∑n_і

Молярная доля может быть выражена в процентах:

n_B

χ = ------- 100% . (2.4)

∑n_і

Для двухкомпонентного раствора:

n_B

χ = ------------ , (2.5)

n_B + n_р-ля

где n_р-ля - число моль растворителя.
3. Молярная концентрация вещества (В) - С_В или «1М; 0,1М» (моль/м³, моль/л) – равна отношению количества растворенного вещества (В) к объему раствора:

n_В m_B

С_В = --------- = -----------------. (2.6)

V_р-ра M_В V_р-ра
4. Молярная концентрация эквивалента вещества (В) – С_э(В) или «1н.; 0,1н.» (моль/м³, моль/л) – равна отношению количества эквивалентов вещества (В) к объему раствора V_р-ра:

n_э(В) m_B

С_э(В) = ---------- = -----------------. (2.7)

V_р-ра М_э(В) V_р-ра
5. Моляльность вещества (В) в растворе – С_m (В) (моль/кг) – равна отношению количества вещества (В) к массе растворителя (m_р-ля):

n_В m_B

С_m (В) = -------- = ------------ . (2.8)

m_р-ля M_B m_р-ля
6. Титр раствора вещества (В) - Т_В (г/см³) - равен отношению массы растворенного вещества (В) к объему раствора (V_р-ра):

m_B

Т_В = ------ , г/см³. (2.9)

V_р-ра

Титр связан с молярной концентрацией эквивалента вещества (В) в растворе соотношением:

С_э(В) М_э(В)

Т_В = --------------------- . (2.10)

1000

Если два вещества (В₁ и В₂) реагируют в растворе, то молярные концентрации эквивалентов веществ (В₁ и В₂) и их объемы связаны соотношением:

С_э( В₁) V _В = С_э( В₂) V _В . (2.11)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 15

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Физическая химия лабораторный практикум Санкт-Петербург 2010 удк... Физическая химия. Лабораторный практикум. Составители: Д. Э. Чиркст, О. В. Черемисина, Иванов И. И., Иванов М. В., Лобачева О. Л.,...		Методические указания к выполнению курсовой работы по эпизоотологии... Донник И. М., Шилова Е. Н., Исаева А. Г.: Методические указания к выполнению курсовой работы по эпизоотологии (для студентов очной...
	Московский государственный университет технологий и управления Лабораторный практикум для студентов механических, технологических и экономических специальностей всех форм обучения		Московский государственный университет технологий и управления Лабораторный практикум для студентов механических, технологических и экономических специальностей всех форм обучения
	Методические указания по выполнению и подготовке к защите курсовых...		Учебное пособие Тверь, 2003 удк 621. 318 001. 41 Рецензенты: кафедра... Учебное пособие предназначено для студентов, специализирующихся в области магнетизма и физики твердого тела, а также радиофизики...
	Методические указания предназначены для студентов очной и заочной... Методические указания предназначены для студентов очной и заочной форм обучения по специальности 080109 «Бухгалтерский учет, анализ...		Б. К. Лаптенков Приложение №1 к Виртуальному практикуму по физике... Учебное пособие для студентов высших технических учебных заведений дневной, вечерней и заочной (дистанционной) форм обучения. М.:...
	Учебно-методическое пособие Подготовка и защита выпускных квалификационных...		Методические указания составлены в соответствии с учебной программой... Методические указания и задания по выполнению самостоятельной работы для студентов очной формы обучения и контрольной работы для...

Кафедра физики и химии лабораторный практикум по курсу «общая химия» для студентов очной и заочной форм обучения Минск 2003 удк 546

НАВСТРЕЧУ 50 – ЛЕТИЮ УНИВЕРСИТЕТА

КАФЕДРА ФИЗИКИ И ХИМИИ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ПО КУРСУ «ОБЩАЯ ХИМИЯ»

Правила работы в химической лаборатории

Исследование соли карбоната кальция

T To

V(CO2) 273 [р – р(Н2О)]

Vo(CO2) = ------------------------------- ; (1.4)

760 Т

Опыт 2.Определение молярной массы эквивалента карбоната кальция

Мэ(В) = -------; Мэ(Н) =--- = 1 г/моль; Мэ(О) =----- = 8 г/моль.

ZB. 1 2

Количество вещества эквивалентов nэ(В) (единица – моль) равно произведению числа эквивалентности ZB на количество вещества nB:

m (CaCO3) Vo(CO2) m (CaCO3) Vэ(CO2)

--------------- = --------------, откуда Mэ(СаСО3)опыт. = ---------------------------,

Mэ(СаСО3) Vэ(CO2) Vo(CO2)

где Vэ(CO2) = 11200мл/моль.

В - валентность металла в молекуле СаСО3;