До лабораторних та семінарських занять з дисципліни ХІМІЯ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА НЕОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ

 

 

Рег. № _____________

 

 

РОБОЧИЙ ЗОШИТ

До лабораторних та семінарських занять

 

З дисципліни Х І М І Я

 

для студентів першого курсу

Напрямків підготовки

- Технологія машинобудування 050503 Машинобудування, з професійною орієнтацією: - Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів - Обладнання легкої промисловості та побутового…

ХЕРСОН 2010

 

 

Робочий зошит до лабораторних та семінарських занять з дисципліни хімія для студентів першого курсу факультету машинобудування

Укладачі: О.О. Семенченко, В.М. Безпальченко, кількість сторінок 39.

 

Рецензент: д.т.н., професор, зав. кафедрою ОХВіПБМ Херсонського національного технічного університету Луняка К.В.

 

Затверджено

на засіданні кафедри фізичної та неорганічної хімії

 

протокол № 1 від 30.08.2010 р.

 

Зав. кафедри Міщенко Г.В.

 

ПРАВИЛА РОБОТИ В ХІМІЧНІЙ ЛАБОРАТОРІЇ

Під час проведення досліду на робочому місці не повинно бути нічого зайвого. Уважно спостерігайте за ходом досліду, відзначаючи кожну його… Використовуйте тільки реактиви, які приготовлені для даної лабораторної… Не витрачайте реактивів більше необхідної кількості. Якщо ж випадково взяли розчину чи сухих препаратів більше ніж…

Запам’ятайте!

2. У випадку загоряння одягу слід гасити полум’я обгортанням у ковдру. Ні в якому разі не бігти! 3. У випадку порізу склом переконайтеся, що в подряпині немає осколків, і… 4. При термічних опіках (від вогню, пари, гарячих предметів чи електричної дуги) накладіть пов’язку (марля, бинт),…

Рекомендована література

2. Кириченко В.І. Загальна хімія: Навч. посіб. – К.: Вища шк., 2005. – 639 с. 3. Корчинський Г.А. Хімія. Вінниця: „Поділля-2000”, 2002. – 525 с. 4. Лучинский Г.П. Курс химии. – М.: Высш.шк., 1985.– 416 с.

Модуль 1. Основні поняття хімії та вчення про будову речовини

Мета модуля –формування розуміння основних законів хімії та залежності: будова → властивості → систематика елементів та речовин За модулем студенти повинні вміти:

Завдання для самоконтролю до теми

1. Складіть рівняння та вкажіть тип реакцій між: 1) магній оксидом і сульфур (VI) оксидом; 2) алюміній оксидом і сульфатною… 2. Складіть рівняння одержання середніх солей із кислих і основних:

Завдання для самоконтролю до теми

1. Обчисліть молярну масу еквівалентів Нітрогену в оксидах N2O, NO, NO2. 2. Обчисліть молярну масу еквівалентів металу в сполуках: Mn2O7, Mg2P2O7,… 3. Обчисліть молярну масу еквівалентів металу, якщо при взаємодії 7,2 г металу з хлором було отримано 28,2 г солі.…

Завдання для самоконтролю до теми

1. Серед приведених електронних конфігурацій вказати неможливі та пояснити… 2. Який підрівень заповнюється у атомах після підрівня 2р; 4s; 5р; 4d; 5f; 6s?

Модуль 2. Закономірності перебігу хімічних процесів

За модулем студенти повинні вміти: – Обчислювати тепловий ефект хімічної реакції, зміну енергії Гіббса та ентропії за наслідком із закону Гесса,…

Лабораторна робота № 1

Визначення теплового ефекту реакції

Мета роботи:визначити дослідним та розрахунковим методами тепловий ефект реакції нейтралізації хлоридної кислоти натрій гідроксидом та обчислити відносну похибку досліду.

Обладнання та реактиви: калориметр, циліндр, термометр, розчин із молярною концентрацією натрій гідроксиду 1 моль/л, розчин із молярною концентрацією хлоридної кислоти 1 моль/л.

Хід роботи

2. Відміряйте циліндром 50 мл розчину натрій гідроксиду (NaOH), внесіть його в склянку і визначте температуру. 3. Відміряйте циліндром 50 мл розчину хлоридної кислоти (HCl). 4. Термометр опустіть у розчин хлоридної кислоти і визначте температуру.

Завдання для самоконтролю до теми

1. Що вивчає термохімія? 2. Дайте визначення тепловому ефекту реакції. Назвіть типи хімічних реакцій за… 3. Сформулюйте закон Гесса та його наслідки.

Лабораторна робота № 2

Досліди до теми: Швидкість хімічних реакцій. Каталіз

Дослід 1. Вплив концентрації реагуючих речовин на швидкість реакції

Обладнання та реактиви: штатив із пробірками, секундомір, розчин із молярною концентрацією натрій тіосульфату 0,25 моль/л, розчин із молярною… Хід роботи.У три пробірки налийте розчин натрій тіосульфату і дистильовану… H2S2O3 → SО2 + S↓ + H2O.

Дослід 2. Вплив температури на швидкість реакції

Обладнання та реактиви: штатив із пробірками, секундомір, розчин з молярною концентрацією натрій тіосульфату 0,25 моль/л, розчин з молярною… Хід роботи.У три пробірки, які позначені маркером, налийте по 3 мл розчину… Таблиця 2.3 Температура Т, 0С Час перебігу реакції, t, с Відносна швидкість реакції,…

Дослід 3. Вплив каталізаторів на швидкість реакції

А) Гомогенний каталіз. Вплив концентрації каталізатору на швидкість реакції

  2Fe(SCN)3 + 2Na2S2O3 = 2Fe(SCN)2 +2NaSCN + Na2S4O6.  

Б) Гетерогенний каталіз

У 2 пробірки налийте по 3 мл розчину з масовою часткою гідроген пероксиду 3 %. В першу додайте щіпку манган (ІV) оксиду, а в другу – таку ж кількість силіцій (ІV) оксиду. Стежте за розкладом гідроген пероксиду з виділенням кисню (проба тліючої скіпки). Чи однаково швидко відбувається реакція? Наведіть рівняння.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

В) Автокаталіз

2KMnO4 + 5H2C2O4 + H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O?   Напишіть рівняння реакції в йонній формі. Які йони каталізують цю реакцію?

Досліди до теми: Хімічна рівновага

Дослід 4. Вплив концентрації реагентів на хімічну рівновагу

Обладнання та реактиви: штатив із пробірками, розчин з молярною концентрацією ферум (ІІІ) хлориду 0,1 моль/л, розчин з молярною концентрацією амоній… Хід роботи. Досліджуємо реакцію: FeCl3 + 3NH4SCN ⇄ Fe(SCN)3+3NH4Cl. Fe(SCN)3 забарвлено в криваво-червоний колір, інші речовини – безбарвні чи слабко забарвлені, тому зміна концентрації…

Завдання для самоконтролю до теми

1. Що вивчає хімічна кінетика? 2. Які фактори впливають на швидкість реакції? 3. Наведіть математичний вираз закону діючих мас. Який фізичний зміст константи швидкості реакції?

Модуль 3. Розчини

За модулем студенти повинні вміти: – Розв’язувати задачі на обчислення фізико-хімічних властивостей розчинів електролітів і неелектролітів.

Лабораторна робота № 3

Досліди до теми: Електролітична дисоціація

Мета: класифікувати електроліти за значенням електричної провідності та дослідити вплив однойменних йонів на стан рівноваги дисоціації слабких електролітів.

Дослід 1. Визначення електричної провідності розчинів деяких речовин

Таблиця 3.1 Сильні електроліти Слабкі електроліти Неелектроліти         б) Злийте розчини оцтової кислоти й амоніаку, випробуйте електричну провідність отриманого розчину. Відзначте…

Дослід 2. Зсув рівноваги дисоціації слабких електролітів

Налийте в пробірку розчин амоніаку, додайте 1-2 краплі фенолфталеїну, перемішайте вміст пробірки і розділіть його на дві частини. В одну із пробірок додайте кристалічний амоній хлорид. Порівняйте забарвлення розчину в обох пробірках. Зробіть висновки, використовуючи принцип Ле-Шательє.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Досліди до тем: Йонні реакції в розчинах електролітів. Добуток розчинності малорозчинних речовин

Дослід 3. Йонні реакції

А) З утворенням слабкого електроліту

Покладіть у пробірку декілька кристалів амоній хлориду і додайте розчин натрій гідроксиду. Визначте газ, що виділяється, за запахом, трохи підігрівши пробірку. Складіть молекулярне та йонні рівняння реакції.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

Б) З утворенням осаду

Налийте в три пробірки по 2-3 краплі розчину барій хлориду і додайте: у першу – розчин натрій сульфату, у другу – сульфатну кислоту, у третю – розчин алюміній сульфату. Що спостерігаєте? Складіть молекулярні та йонні рівняння реакції.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

Дослід 4. Утворення осадів і добуток розчинності

______________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

Досліди до тем: Йонний добуток води. Водневий показник як кількісна характеристика кислотності-основності розчинів. Гідроліз солей

Дослід 5. Забарвлення індикаторів у різних середовищах

  Таблиця 3.2   Назва індикатора Забарвлення індикатора в середовищі кисле рН < 7 [H+] …

Досліди до теми: Твердість води та способи її усунення

Ca(HCO3)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O + 2CO2. При титруванні кислотою доданий у воду індикатор метиловий оранжевий змінить… Відміряйте циліндром у дві колби по 100 мл водопровідної води і додайте в кожну по 2-3 краплі метилового оранжевого.…

Завдання для самоконтролю до теми

1. Що називається розчином? Наведіть способи вираження вмісту розчиненої речовини в розчині. 2. Для процесів розчинення твердих речовин і газів у рідинах поясніть: – позитивне чи негативне значення має ентальпія розчинення;

Модуль 4. Окисно-відновні реакції та електрохімічні процеси

Мета модуля– формування уявлень про електрохімічні системи, процеси, що в них протікають і їх характеристики. За модулем студенти повинні вміти:

Лабораторна робота № 4

Окисно-відновні реакції

Дослід 1. У розчин купрум (II) сульфату опустіть на 3-5 хвилин залізний цвях, поверхня якого очищена наждаковим папером. Опишіть спостереження в… … Дослід 2. До 2 крапель розчину калій йодиду долийте 2 краплі розчину сульфатної кислоти Н2SО4 і 2 краплі розчину калій…

Завдання для самоконтролю до теми

1. Які реакції називаються окисно-відновними? 2. Вкажіть типи окисно-відновних реакцій.

Лабораторна робота № 5

Гальванічні елементи

Мета роботи:визначити дослідним та розрахунковим методами ЕРС гальванічних елементів, обчислити відносну похибку досліду.

Дослід 6. Складання гальванічних елементів

Ni | NiSO4 || CuSO4 | Сu Zn | Zn SO4 || CuSO4 |Сu Cd | CdSO4 || CuSO4 | Сu Zn | ZnSO4 || NiSO4 | Ni.  

Завдання для самоконтролю до теми

1. Що називається гальванічним елементом? 2. За яким принципом записують схему гальванічного елемента?

Лабораторна робота № 6

Електроліз розчинів. Акумулятори

Мета роботи:описати явища, що відбуваються в катодному та анодному просторі електролізеру. Скласти схеми електролізу розчинів різного складу. Дослід 1. В електролізер (рис. 1) налийте розчин купрум (ІІ) хлориду, опустіть…  

Дослід 5. Робота свинцевого акумулятора

________________________________________________________________________________________________________________________________________________ … Дослід 6. Анодне окиснення (електричне рафінування міді) У приладі для електролізу замініть графітовий анод на мідний. Графітовий електрод використайте як катод. До…

Дослід 7. Електролітичне нікелювання міді

Рис. 2. Схема установки для електролітичного нікелювання міді: 1 – електролітична ванна; 2 – електроди

Завдання для самоконтролю до теми

1. В чому полягає сутність процесу електролізу? Що таке вихід за струмом? 2. Яка принципова відмінність процесів, що відбуваються у гальванічному елементі та при електролізі?

Лабораторна робота № 7

Корозія металів. Методи захисту від корозії

Дослід 1. Корозія, що виникає при контакті двох різних металів У скляну трубку, зігнуту під кутом, налийте розчин із молярною концентрацією… …

Дослід 3. Анодні та катодні покриття

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

Дослід 4. Протекторний захист

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

Дослід 5. Дія інгібіторів корозії

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

Завдання для самоконтролю до теми

  1. Що називається корозією? Наведіть приклади руйнування металевих виробів… 2. Що таке інгібітор? Чим інгібітор відрізняється від каталізатора?

Модуль 5. Конструкційні матеріали

  За модулем студенти повинні вміти: – Характеризувати металічні елементи за їх місцем у періодичній системі та будовою атома.

Лабораторна робота № 7

Досліди до теми: Легкі конструкційні метали (алюміній, магній, титан)

Мета роботи: дослідження властивостей сполук магнію, алюмінію і титану.

Дослід 1. Основні властивості магній оксиду і магній гідроксиду

Помістіть в пробірку декілька кристалів магній оксиду та налийте води. Спостерігайте зміни, що відбуваються в пробірці. Переконайтеся в лужності середовища, кілька разів сильно струснувши пробірку і додавши фенолфталеїну. Напишіть відповідне рівняння реакції.

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

Дослід 2. Дія лугів і кислот на алюміній

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

Дослід 3. Амфотерність алюміній гідроксиду

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

Дослід 4. Адсорбція фарб алюміній гідроксидом

Отримайте осад алюміній гідроксиду і відфільтруйте. Промийте осад на фільтрі водою. Додайте до осаду на фільтрі слабко забарвлений розчин метилового фіолетового. Спостерігаючи візуально появу безбарвного розчину фільтрату при адсорбції фарби алюміній гідроксидом на фільтрі, зробіть висновок.

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

Дослід 5. Властивості титану та його сполук

б) До розчину, який одержали в досліді 5а, додайте кілька крапель натрій гідроксиду. Який випадає осад? в) Отримайте осад титан (ІV) гідроксиду дією на сіль Ті (ІV) лугом. Перевірте… Напишіть відповідні рівняння реакцій.

Досліди до теми: Конструкційні метали – залізо, кобальт, нікель

 

Дослід 1. Дія кислот на залізо

Добре зачищену наждаком стальну пластинку з м’якої сталі опустіть у концентровану нітратну кислоту (під тягою!). Спочатку відбувається бурхлива… ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

Дослід 5. Комплексні сполуки Феруму

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________  

Досліди до теми: Конструкційні метали – мідь, хром

 

Дослід 1. Дія кислот на мідь

б) Помістіть в пробірки стружки міді і подійте на них концентрованою та розведеною нітратною кислотою. Що відбувається? Складіть рівняння реакцій. … ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

Дослід 2. Добування купрум (ІІ) гідроксиду і дослідження його властивостей

б) До осаду купрум (ІІ) гідроксиду додайте в першу пробірку 1 краплю розчину з концентрацією лугу 1 моль/л, а в другу розчин з молярною… ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

Дослід 3. Добування хром (ІІІ) гідроксиду і дослідження його властивостей

б) Невелику кількість хром (ІІІ) гідроксиду перемішайте з водою. Одержану суспензію поділіть на 2 пробірки. До першої додайте надлишок розчину калій… ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

Дослід 4. Утворення аміакатів Купруму

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Дослід 5. Окисні властивості йону Cu2+

Завдання для самоконтролю до теми

  1. Чому при кип’ятінні водного розчину амоній алюмінату випадає осад алюміній… 2. Чому магній, який горить, не можна гасити водою? Написати відповідні рівняння.

Додатки

Додаток 1

Термодинамічні константи хімічних речовин

Примітка. Значення і для простих речовин дорівнюють нулю; к – кристалічний, г – газоподібний, р – рідкий.  

Розчинність кислот, основ і солей у воді

  Примітка: Р – розчиняється, M – мало розчиняється, Н – практично не…  

Значення ебуліоскопічних та кріоскопічних констант

Деяких розчинників

Додаток 5

Стандартні електродні потенціали металів у водних розчинах

Додаток 6

Стандартні окисно-відновні потенціали деяких

Окисно-відновних систем у водних розчинах

ЗМІСТ

 

Правила роботи в хімічній лабораторії……………………………………..........
Рекомендована література.......................................................................................
Модуль 1. Основні поняття хімії та вчення про будову речовини...............
Модуль 2. Закономірності перебігу хімічних процесів....................................
Лабораторна робота № 1. Визначення теплового ефекту реакції.......................
Лабораторна робота № 2. ....................................................................................... Досліди до теми: Швидкість хімічних реакцій. Каталіз................................ Досліди до теми: Хімічна рівновага.................................................................
Модуль 3. Розчини.................................................................................................
Лабораторна робота № 3. ....................................................................................... Досліди до теми: Електролітична дисоціація .................................................................... Досліди до тем: Йонні реакції в розчинах електролітів. Добуток розчинності малорозчинних речовин..................................................................... Досліди до тем: Йонний добуток води. Водневий показник як кількісна характеристика кислотності-основності розчинів. Гідроліз солей ..................... Досліди до теми: Твердість води та способи її усунення..............................
Модуль 4. Окисно-відновні реакції та електрохімічні процеси....................
Лабораторна робота № 4. Окисно-відновні реакції..............................................
Лабораторна робота № 5. Гальванічні елементи...................................................
Лабораторна робота № 6. Електроліз розчинів. Акумулятори ...........................
Лабораторна робота № 7. Корозія металів. Методи захисту від корозії.............
Модуль 5. Конструкційні матеріали................................................................
Лабораторна робота № 8 ......................................................................................... Досліди до теми: Легкі конструкційні метали (алюміній, магній, титан) ..... Досліди до теми: Конструкційні метали – залізо, кобальт, нікель ................ Досліди до теми: Конструкційні метали – мідь, хром ....................................
Додатки .....................................................................................................................