Составной частью курса химии высшей школы являются практические занятия. Без них нельзя обучить студента основам химии. Известный ученый и педагог почетный академик И. А. Каблуков подчеркивал: «Лучше вовсе не преподавать химию, чем преподавать ее только по книжке».
Опыт преподаваний общей (неорганической) химии студентам нехимических факультетов и специальностей показал, что в этом курсе должны найти отражение элементы качественного анализа, в особенности, если курс общей химии является вообще единственной химической дисциплиной, изучаемой студентами. И даже в тех случаях, когда на качественный анализ отводится мало времени (порядка 30—40 часов), оказалось целесообразным совместное преподавание смежных дисциплин, так как это исключает параллелизм и дублирование в этих курсах и не противоречит принципам преподавания в высшей школе.
Совместное преподавание общей (неорганической) химии и качественного анализа потребовало создания специального практического руководства по неорганической химии и качественному анализу, так как в этих условиях пользование специальными учебными пособиями по качественному анализу оказалось весьма затруднительным, поскольку они значительно превосходят по объему программу для нехимических специальностей. Практиковавшийся выбор материала из разных руководств сильно осложнял работу студентов и не отвечал педагогической целесообразности. В настоящем пособии широко представлена общетеоретическая часть с целью связать теоретический материал с практическими работами.
В книге почти все опыты проводятся с малыми количествами веществ, в основном отвечающими полумикрометоду. Прогрессивный полумикрометод широко используется в качественном анализе. Очевидно, является необходимым внедрение его и в общей (неорганической) химии. Следует как можно раньше обучить студентов приемам работы этим методом. Поэтому в книге подробно изложена техника выполнения лабораторных работ.
Опыт ведения практических работ на основе полумикрометода показал необходимость освоения студентами простейших стекло-Дувных работ. Этому посвящается первое лабораторное занятие,
ДОЛЖНО ^кттк п/^ячятргткнкпи nni-т
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие............................. "
Часть I. Техника лабораторных работ полумикрометодом....... 5
Рабочее место (5). Реактивы (5). Преимущества полумикрометода (8). Аппаратура (9). Общие операции (12). Сборка химической аппаратуры (21). Приборы для получения и хранения газов (23). Весы и взвешивание (26). Работа с микроскопом (28). Общие правила работы в лаборатории (29). Лабораторный журнал (30). Меры предосторожности (31).
Глава 1. Газовая горелка. Работа со стеклом.............. 32
Экспериментальная часть ..................... 32
Устройство газовой горелки (32). Пламя горелки (32). Изготовление капельных пипеток (33). Изготовление капиллярных пипеток (33). Изготовление стеклянных палочек (34). Изготовление микрошпателей (34). Впаивание нихромо-вой проволоки (35). Изготовление промывалки (35). Вопросы и задачи (36).
Часть II. Лабораторные работы по общетеоретическим вопросам неорганической химии..................... 37
Глава 2. Методы очистки веществ.................... 37
Теоретическая часть ........................ 37
Экспериментальная часть...................... 43
Очистка медного купороса перекристаллизацией (43). Очистка хлорида натрия (45). Очистка иода возгонкой (46). Плавление иода (4G). Очистка воды перегонкой (47). Очистка двуокиси углерода (47). Вопросы и задачи (48). Примеры решения задач (49).
Глава 3. Определение молекулярных весов газообразных веществ...... 51
Теоретическая часть ........................ 51
Экспериментальная часть . . .................... 55
Определение молекулярного веса кислорода (54). Определение молекулярного веса двуокиси углерода (55). Вопросы и задачи (57). Примеры решения задач (57).
Глава 4. Определение эквивалента элемента................ 58
Теоретическая часть ........................ 58
Экспериментальная часть...................... 61
Определение эквивалента цинка (61). Определение эквивалента алюминия (63). Второй вариант проведения опытов (63). Вопросы и задачи (65). Примеры решения задач (65).
Глава 5. Эквивалент сложного вещества. Титрование............ 66
Теоретическая часть ........................ 66
Экспериментальная часть ...................... 70
Определение эквивалента серной кислоты (70). Определение эквивалента винной кислоты (72). Приготовление и титрование 0,1 н. раствора серной кислоты (72). Контрольная задача (73). Вопросы и задачи (73). Примеры решения задач
Глава 6. Скорость химических реакций. Химическое равновесие....... 75
Теоретическая часть ........................ 75
Экспериментальная часть....................... gj
Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ (81). Зависимость скорости реакции от температуры (84). Влияние величины поверхности реагирующих веществ на скорость реакции в гетерогенной системе (86).
Влияние концентрации реагирующих веществ на химическое равновесие (87). Влияние температуры на химическое равновесие (88). Вопросы и задачи (89). Примеры решения задач (89).
Глава 7 . Адсорбция и катализ ...................... 90
Теоретическая часть .................... ..... 90
Экспериментальная часть ...................... 94
Адсорбционные свойства угля (94). Теплота асобии
дсорбционные свойства угля (94). Теплота адсорбции (95). Влияние температуры на адсорбцию (95). Гомогенный катализ (95). Гетерогенный катализ (96). Автокатализ (96). Количественное определение активности различных катализаторов (96). Вопросы (98).
Глава 8. Криоскопическое определение степени диссоциации и молекулярного
.................... • ............ 98
Теоретическая чаГгь ........................ 98
Экспериментальная часть ....................... 103
Определение кажущейся степени диссоциации хлорида калия (103). Определение молекулярного веса глюкозы (105). Вопросы и задачи (106). Примеры решения задач (106).
Глава 9. Равновесие в растворах электролитов .............. 108
Теоретическая часть ........................ 108
Экспериментальная часть ...................... 114
Электропроводность растворов (114). Влияние разбавления на степень диссоциации (114). Влияние одноименного нона на степень диссоциации слабых элек-
разбавления на степень диссоо
тролитов ( 1 1 5). Смещение ди ции ионов и задач
-
ов . мещение диссоциации электролита (115). Изменение концентра-
нов водорода и гидроксид-ионов (115). Ионные реакции (11G). Вопросы чи (116). Примеры решения задач (117).
.
Глава 10. Водородный показатель. Гидролиз солей ............ 118
Теоретическая часть ......................... 118
Экспериментальная часть ...................... 129
Колориметрический ме™11 «"----- ------ - тт '•--' ~
еры решения задач (135).
Глава 11. Амфолиты. Буферные растворы................ 137
Теоретическая часть ......................... 137
Экспериментальная часть ...................... 141
Лмфотерность гидроокиси хрома (141). Исследование гидроокиси железа (II) (142). Приготовпение буферных растворов (142). Буферное действие (142). Влияние разбавлении на рН буферного раствора (142). Потеря буферного действия (142). Вопросы и задачи (143). Примеры решения задач (143).
Глава 12. Произведение растворимости.................. 144
Теоретическая часть.......................... 144
Экспериментальная часть ...................... 149
Условия образования осадков (149). Условия растворения осадков (149). Образование и растворение сульфидов металлов (150). Разделение ионов цинка и кадмия (150). Получение одних малорастворимых веществ из других (150). Вопросы и задачи (151). Примеры решения задач (151).
Глава 13. Коллоидные растворы........j........... 154
Теоретическая часть ......................... 154
Экспериментальная часть ...................... 158
Получение геля кремниевой кислоты (158). Получение золя кремниевой кислоты (1581. Получение золя гидроокиси железа (ПП (158). Получение золя серы (158). Получение золя сульфида сурьмы (III) (159). Получение эмульсии масла в поде (159). Коагуляция (159). Защитное действие (159). Взаимная коагуляция (159). Вопросы (160).
Глава 14. Окислительно-восстановительные реакции........... 160
Теоретическая часть............'............. 160
Экспериментальная часть ...................... 171
Окисление хлорной водой (171). Восстановительные свойства сероводорода (171). Восстановительные и окислительные свойства сернистой кислоты (171). Восстановительные и окислительные свойства азотистой кислоты (171). Окислительные и восстановительные свойства перекиси водорода (172). Окислительные свойства перманганата калия в различных средах (172). Восстановительные свойства органических веществ (172). Вопросы и задачи (173). Примеры решения задач (174).
348
Глава 15. Электрохимические процессы................. 177
Теоретическая часть ........................ 177
Экспериментальная часть ....................... 192
Ряд напряжений (192). Вытеснение свинца цинком (192). Гальванический элемент (193). Определение полюсов источника тока (193). Гальванический элемент с деполяризатором, (193). Возможность протекания реакции (194). Электролиз раствора медного купороса (194). Электролиз раствора иодида калия (195). Электролиз раствора сульфата натрия (195). Провисание алюминиевой полоски (195). Коррозия при контакте различных металлов (195). Образование микро-гальванопар (196). Разрушение защитной пленки (196). Электрохимическая коррозия металлов (196). Вопросы и задачи (196). Примеры решения задач (198).
Глава 16. Комплексные соединения.................... 199
Теоретическая часть ........................ 199
Экспериментальная часть ...................... 206
Ионы двойной и комплексной солен (206). Комплексные соединения меди (207). Комплексные соединения серебра (207). Комплексные соединения железа (207). Реакция на фосфат-ион (208). Разрушение и образование комплекса (208). Образование гидроксосолей (208). Реакция Чугаева (209). Синтез алюмоаммоний-ных квасцов (209). Синтез соли Мора (209). Синтез сульфата тетраммин-меди (II) (209). Синтез хлорида гексаммин-никеля (II) (210). Вопросы и задачи (210). Примеры решения задач (21 Ц
Часть III. Лабораторные работы по химии элементов........ 213
Глава 17'. Элементы группы VI1А (галогены)............... 213
Получение и свойства хлора (213). Свойства хлорной воды (214). Получение и свойства брома (215). Получение иода (215). Растворимость иода (216). Окисление иода хлором (216). Окисление Цинка иодом (216). Обнаружение брома и иода (216). Вытеснение иода бромом (217). Взаимодействие галогенидов с концентрированной серной кислотой (217). Бромноватая и йодноватая кислоты (217). Синтез хлорида железа (III) (218). Вопросы и задачи (219).
Глава 18. Элементы группы VIA (халькогены)............. 220
Окислительные свойства серы (220). Получение сульфида и окиси меди (220). Горение сероводорода (221). Восстановительные свойства сероводорода (221). Получение жидкой двуокиси серы (221). Свойства сернистой кислоты (222). Белящее действие сернистой кислоты (222). Синтез тиосульфата натрия (222). Взаимодействие тиосульфата натрия с хлором, бромом и иодом (222). Восстановительные и окислительные свойства селенистой кислоты (223). Вопросы и задачи (223).
Глава 19. Элементы группы VА.................... 224
Получение азота и нитрида магния (224). Получение и свойства аммиака (225). Удаление солей аммония из смеси солей (225). Получение и свойства окиси азота (226). Получение и свойства двуокиси азота (227). Термолиз солей азотной кислоты (227). Получение ортофосфорноп кислоты (228). Получение и свойства солей ортофосфорной кислоты (228). Получение и свойства кальциевых солей ортофос-форной кислоты (229). Получение фосфатов в виде окрашенных перлов (230). Гидролиз растворимых фосфатов (230). Гидролиз хлоридов фосфора (231). Свойства гидроксидов сурьмы и висмута (231). Гидролиз солей сурьмы и висмута (231). Сульфиды и тиосоли сурьмы (232). Сульфид висмута (III) (232). Окислительные свойства висмутатов (232). Вопросы и задачи (232).
Глава 20. Элементы, группы IVА.................... 233
Восстановительные свойства угля (233). Адсорбция на активированном угле (234). Окислительные свойства двуокиси углерода (234). Карбонаты и гидрокарбонаты (234). Растворение карбонатов в кислотах (235). Гидролиз солей угольной кислоты (235). Определение временной жесткости воды (235). Получение и свойства кремния (235). Адсорбция на силнкагеле (236). Выщелачивание стекла (236). Гидролиз силиката аммония (236). Гидролиз тетрахлорида германия (237). Растворимость двуокиси германия (237). Растворение двуокиси германия в щелочи (237). Получение германата бария (237). Получение гексациа-но-(П) феррата германия (238). Взаимодействие олова с кислотами (238). Свойства соединений олова (238). Восстановительные свойства соединений олова (II) (239). Взаимодействие свинца с кислотами (239). Взаимодействие свинца со щелочью (239). Малорастворимые соли свинца (II) (239). Амфотерные свойства РЬ (ОН)2 (240). Восстановительные свойства соединений свинца (II) (240). Окислительные свойства двуокиси свинца (240). Вопросы и задачи (240). Примеры решения задач (242).
Глава 21. Элементы группы III A..................... 243
Получение борной кислоты (243). Перлы буры (244). Реакция обнаружения борной кислоты (244). Свойства металлического алюминия (244). Свойства гидроксида алюминия (245). Гидролиз солей алюминия (245). Амфотерность гидроксидов галлия и индия (245). Восстановление иона индия (246). Вопросы и задачи (246).
Глава 22. Элементы группы IVB.................... 246
Свойства гидроксидов титана (IV) и циркония (IV) (246). Гидролиз солей титана (IV) и циркония (IV) (247). Перекисные соединения титана (247). Получение солей и гидроксида титана (III) (247). Восстановление соединений титана (IV) (247). Вопросы и задачи (247).
Глава 23. Элементы, группы VB....................... 248
Свойства окиси ванадия (V) (248). Перекисные соединения ванадия (248). Восстановление соединений ванадия (V) (248). Соединения ниобия (V) (249). Восстановление соединений ниобия (V) (249). Вопросы и задачи (249).
Глава 24. Элементы группы VIIIB.................... 250
Пассивирование железа (250). Получение дигидроксидов металлов (250). Окислительные свойства железа (III) (251). Соединения железа (VI) — ферраты (251). Получение сульфидов кобальта и никеля (251). Роданидный комплекс (251). Аммиачный комплекс никеля (252). Вопросы и задачи (252).
Часть IV. Лабораторные работы по качественному анализу..... 253
Введение........,............,......... 253
Глава 25. Катионы lull групп.................... 257
Теоретическая- часть ........................ 257
Экспериментальная часть ...................... 257
Частные реакции катионов I группы (259). Реакции катиона калия К+ (259). Реакции катиона натрия Na+ (260). Реакции катиона аммония NH^j" (262). Реакции катиона магния Mg2+ (263). Общие реакции катионов II группы (265). Действие группового реагента (265). Частные реакции катионов!! группы (266). Реакции катиона бария Ва2+ (266). Реакции катиона кальция Са2+ (266). Учебная задача на катионы I и II групп (267). Контрольная задача на катионы I и II групп (267). Краткая схема хода анализа смеси катионов I и II аналитических групп (270). Вопросы и задачи (271).
Глава 26. Катионы III группы..................... 271
Теоретическая часть ........................ 271
Экспериментальная часть...................... 273
Общие реакции катионов III группы (273). Действие группового реагента (273). Действие растворов щелочей (274). Частные реакции катионов III группы (274). Реакции катиона железа (II) Fe2+ (274). Реакции катиона железа (III) Fe3+ (275). Реакции катиона марганца Мп2+ (275). Реакции катиона хрома Сг3+ (276). Реакции катиона алюминия А13+ (277). Реакции катиона цинка Znz+ (278). Контрольная задача на катионы III группы (279). Краткая схема анализа смеси катионов III аналитической группы (281). Анализ смеси катионов III группы в присутствии одного катиона II группы (282). Вопросы и задачи (283).
Глава 27. Ионы IV и V групп...................... 284
Теоретическая часть ......................... 284
Экспериментальная часть ...................... 289
Общие реакции ионов IV группы (289). Действие группового реагента 1-й подгруппы (289). Действие группового реагента IV группы (289). Частные реакции катионов IV группы (290). Реакции катиона серебра Ag+ (290). Реакции катиона свинца РЬ2+ (291). Реакции катиона меди Сч2+ (292). Общие реакции и о н о в V группы (292). Действие группового реагента (292). Частные реакции ионов V г р у п п ы (295). Реакции арсенит-иона AsO;j~ (295). Реакции арсенат-иона AsO^~ (296). Реакции иона олова (II) [SnCl4]2- (297). Реакции иона олова (IV) [SnCle]2- (297). Контрольная задача на ионы IV и V групп (298). Краткая схема анализа смеси ионов IV и V аналитических групп (301). Анализ смеси ионов I_V групп (301). Вопросы и задачи (302).
Глава 28. Анионы. Анализ сухой соли.................. 303
Теоретическая часть ......................... 303
Экспериментальная часть ...................... 306
Частные реакции анионов (305). Реакция сульфат-иона SOj~ (305). Реакции сульфит-иона SO|~ (306). Реакция карбонат-иона СО|~ (306). Реакция силикат-иона SiOj~ (307). Реакции фосфат-иона РО|~ (307). Реакция хлорид-иона С1— (307). Реакция бромид-иона Вг~ (308). Реакция иодид-иона I- (308). Реакции нитрит-иона МО~ (309). Реакции нитрат-иона NOJ (309). Анализ смеси анионов. Контрольная задача на анионы (310). Краткая схема анализа смеси анионов (313). Анализ сухой соли (313). Краткая схема анализа сухой соли (316). Вопросы и задачи (316).
Часть V. Дополнительные и факультативные лабораторные работы . . 317
1. Количественные опыты по химической кинетике........... 317
Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ (317). Ускорение автокаталитической реакции (318). Количественное определение скорости разложения перекиси водорода полумикрометодом (318).
2. Химические и физико-химические свойства металлов......... 319
Полиморфное превращение (319). Травление меди (320). Окисление растворенным кислородом (320). Зависимость температуры плавления сплава от состава (321).
3. Коррозия металлов и борьба с ней.................. 321
Коррозия железа во влажном воздухе (321). Влияние состава атмосферы на коррозию металлов (322). Устойчивость защитной окнсной пленки на железе (322). Удаление защитной пленки с металла (323). Влияние гидролиза на коррозию цинка (323). Влияние на коррозию примесей в металле (323). Влияние ингибиторов кислотной коррозии (324). Нанесение катодного покрытия на цинк (325). Нанесение анодного покрытия на медь (325). Защитное действие анодных и катодных металлических покрытий на железе (325). Протекторная защита (326).
4. Химия германия.......................... 326
Получение германомолибденовой кислоты (326). Реакция с фенилфлюороном (327). Определение места германия в ряду напряжений (327). Электроосаждепие германия (327).
5. Измерение потенциала окислительно-восстановительной системы при изменении ее состава......%».................... 328
6. Полумикроопыты по химическим источникам тока........... 329
Кислотный свинцовый аккумулятор (329). Марганцово-цинковый элемент
(330).
Приложения............................. 332
Ответы на задачи............................ 344
Цена: 150руб.
