Составной частью курса химии в высшей школе являются практические занятия, без которых нельзя обучить студента основам химии. Известный ученый и педагог И. А. Каблуков подчеркивал, что лучше вовсе не преподавать химию, чем преподавать ее только по книжке.
Почти все опыты, описанные в книге, проводятся с малыми количествами веществ, в основном отвечающими полумикрометоду. Этот прогрессивный метод широко используется в преподавании химии. Его внедрение значительно улучшает организацию учебного процесса. Следует как можно раньше, т. е. уже на первом курсе, обучить студентов приемам работы этим методом. Поэтому при описании техники выполнения лабораторных работ основное внимание уделено полумикрометоду. Обязательным при работе полумикрометодом является освоение элементов стеклодувных работ (см. гл. 3).
Опыт преподавания общей и неорганической химии для студентов нехимических специальностей показал, что в этом курсе должны находить отражение элементы качественного анализа, в особенности если этот курс является единственной химической дисциплиной, изучаемой студентами. Но и в тех случаях, когда на качественный анализ отводится мало времени, оказалось целесообразным совместное преподавание смежных дисциплин.
В настоящем пособии в основном отражен опыт работы кафедр общей химии МГУ им. М. В. Ломоносова и неорганической и аналитической химии ТСХА им. К. А. Тимирязева, а также личный опыт автора, работавшего на этих кафедрах. Результат этого опыта — выдвижение некоторых теоретических вопросов на первый план. Автор стремился
развить самостоятельность студентов в работе. Поэтому в каждой главе приведено довольно большое число вопросов и задач. Умение давать правильные ответы на вопросы и решать задачи служит свидетельством глубокого изучения материала.
Во втором издании исключены главы, содержащие материал об ионах IV и V аналитических групп, опущены примеры решения задач. Вместе с тем увеличено число опытов по химии элементов, а также число вопросов и задач, приводимых в каждой главе.
В пособии описано больше опытов (350), чем можно выполнить в отводимое на практические занятия время, что позволит преподавателю заменять одни опыты другими, а также согласовать обязательное их число с временем, отведенным на лабораторные занятия. Благодаря этому пособие может быть использовано для более широкого круга спе- \ циальностей, для нехимических факультетов уни- ; верситетов, сельскохозяйственных, медицинских и педагогических вузов, а также и в средней школе при изучении факультативных курсов.
Автор приносит глубокую благодарность рецензенту 3. Е. Гольбрайху за ценные замечания, а также редактору книги Г. С. Гольденберг за большую помощь при подготовке рукописи к печати.
С большой благодарностью будут приняты все -предложения и критические замечания, направленные на дальнейшее улучшение книги.
Проф. Г. П. Хомченко \
ОГЛАВЛЕНИЕ
Ст
Предисловие.............-........ 3.
Часть I ::
Техника лабораторных работ
Глава 1. Рабочее место и правила работы в лаборатории. Полумикрометод.................. 5
Общие правила работы в лаборатории (6). Лабораторный журнал (6). Меры предосторожности (7). Преимущества полумикрометода (8)
Глава 2. Реактивы, посуда и общие операции..... 9
Реактивы (9). Посуда и обооудование (10).
Общие операции.................. 15
1. Осаждение (15). 2. Перемешивание (15). 3. Центрифугирование (15). 4. Отделение раствора от осадка (16). Промывание осадка (16). 6. Определение реакции раствора (16). 7. Фильтрование (16). 8. Нагревание (17). 9. Выпаривание (20). 10. Прокаливание (20). 11. Высушивание (21). 12. Обнаружение газов (22). 13. Мытье стеклянной посуды (22). ••' 14. Взвешивание (24). 15. Работа с микроскопом (25)
Сборка химической аппаратуры........... 27
1. Обработка пробок (27). 2. Простейшие стеклодув-~ные работы (27)
Приборы для получения и хранения газов...... 29
1. Прибор Дементьева (29). 2. Аппарат Киппа (30). 3. Газометры (31)
Глава 3. Элементы стеклодувного дела........ 32
Экспериментальная часть.............. 32
Устройство газовой горелки (32). Пламя горелки (32). Изготовление капельных пипеток (ЗЗК Изго- i1 товление капиллярных пипеток (33). Изготовление > стеклянных палочек (34). Изготовление микрошпателей (34). Впаивание нихромовой проволоки (35). "Изготовление промывалки (35)
Вопросы и задачи.................. 36
t Часть II
t
Лабораторные работы по общетеоретическим вопросам химии g
Глава 4. Методы очистки веществ........... 3/ •,
Введение.......... . .,.......... 37 ^
1. Перекристаллизация (37). 2. Возгонка (38). "J
3. Перегонка (40). 4. Очистка газа (42)
Экспериментальная часть.............. 43 *
Очистка медного купороса перекристаллизацией
326
(43). Очистка хлорида натрия (45). Очистка иода возгонкой (46). Плавление иода (46). Очистка воды перегонкой (46). Очистка двуокиси углерода (47) Вопросы и задачи........................... 47
Глава 5. Определение молекулярной массы газообразных BeuieciH .... -58
Введение................... .... 48
Экспериментальная часть....................... 51
Определение молекулярной массы кислорода (51). Определение молекулярной массы оксида углерода (IV) (53). Определение молекулярной массы аммиака (54) Вопросы и задачи.......................... 55
Глава 6. Определение эквивалента элемента............... 55
Введение............................... 55
1. Эквивалент элемента (55). 2. Методы определения эквивалентов (56). 3. Метод вытеснения водорода (57)
Экспериментальная часть....................... 58
Определение эквивалента цинка (58). Определение эквивалента алюминия (59). Второй вариант проведения опытов (60)
Вопросы и задачи........................... 61
Глава 7. Эквивалент сложного вещества. Титрование........... 61
Введение.............................. 61
1. Эквивалент соединения (61). 2. Нормальные растворы (63). 3. Титрование (63)
Экспериментальная часть...................... . 64
Определение эквивалента серной кислоты (64). Определение эквивалента винной кислоты (66). Приготовление и титрование 0,1 н. раствора серной кислоты (66). Контрольная задача (66)
Вопросы и задачи........................... 67
Глава 8. Скорость химических реакций. Химическое равновесие..... 68
Введение ..... ............ .............. 68
1. Скорость реакций (67). 2. Химическое равновесие (71). 3. Принцип Ле Шателье (72)
Экспериментальная часть....................... 73
Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ (73). Зависимость скорости реакции от температуры (77). Влияние величины поверхности реагирующих веществ на скорость реакции в гетерогенной системе (79). Влияние концентрации реагирующих веществ на химическое равновесие (80). Влияние температурь! на химическое равновесие (81) Вопросы и задачи . ....... i.,.,-,..« . 1 ,.,...,.•.,........... 81
Глава 9. Адсорбция. Катализ , , . i,.,,.«,,,,.........., 82
Введение ...........,,,...,.. . , . ............, , 82
1. Адсорбция (82). 2. Катализ (83) Экспериментальная часть...................... . 86
Адсорбционные свойства угля (86). Теплота адсорбции (86). Влияние температуры на адсорбцию (86). Гомогенный катализ (86). Гетерогенный катализ (87). Автокатализ (88). Ускорение автокаталитической реакции (88). Количественное определение скорости разложения перекиси водорода полумикрометодом (88). Количественное определение активности различных катализаторов (89) Вопросы............................... 91
Глава 10. Криоскопическое определение степени диссоциации и молекулярной массы............................. 91
Введение............................... 91
1. Криоскопия и эбулиоскопия (91). 2. Определение степени диссоциации (93). 3. Вычисление осмотического давления раствора (94) Экспериментальная часть......................... 95
опт
„3
Определение кажущейся степени диссоциации хлорида калия (95). .: Определение молекулярной массы глюкозы (97) Вопросы и задачи.......................... 98''
'лава 11. Равновесие в растворах электролитов............. 99
Введение............................... 99,
1. Применение закона действующих масс к ионному равновесию (99).
2. Активность ионов и молекул (102). 3. Ионные уравнения реакций (104)
Экспериментальная часть...................... . 105
Электропроводность растворов (105). Влияние разбавления на степень диссоциации (105). Влияние одноименного иона на степень диссоциации слабых электролитов (106). Смещение диссоциации электролита
106). Изменение концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов (106). тонные реакции (107)
Вопросы и задачи...........................107
'лава 12. Водородный показатель. Гидролиз солей............109
Введение...............................109
1. рН (109). 2. Гидролиз солей (111). 3. Составление уравнений гидролиза солей (115)
Экспериментальная часть.......................119
Колориметрический метод определения рН (119). Определение рН при помощи индикаторов (121). Контрольная задача (122). Определение характера гидролиза (122). Влияние температуры на гидролиз (122). Влияние разбавления на гидролиз (122). Растворение веществ в продуктах гидролиза (123). Необратимый гидролиз (123). Практическая негидролизуемость малорастворимых веществ (123) Вопросы и задачи...........................123
'лава 13. Амфолиты. Буферные растворы................125
Введение............................. . 125
1. Амфотерные электролиты (125). 2. Буферные растворы (127)
Экспериментальная часть.......................129
Амфотерность гидрокеида хрома (III) (129). Исследование гидроксида железа (II) (129). Приготовление буферных растворов (130). Буферное действие (130). Влияние разбавления на рН буферного раствора (130). Потеря буферного действия (130)
Вопросы и задачи...........................130
'лава 14. Произведение растворимости.................131
Введение......• . . . . - . . ^ .. . . ...........131
Экспериментальная часть.......................135
Условия образования осадков (135). Условия растворения осадков (136). Образование и растворение сульфидов металлов (136). Разделение ионов цинка и кадмия (137). Получение одних малорастворимых веществ из других (137) Вопросы и задачи...........................137
'лава 15. Коллоидные растворы.....................138
Введение...............................138
Экспериментальная часть.......................141
Получение геля кремниевой кислоты (141). Получение золя кремниевой кислоты (142). Получение золя гидроксида железа (III) (142). Получение золя серы (142). Получение золя иодида серебра (142). Получение золя сульфида сурьмы (III) (142). Получение золя крахмала измельчением (143). Получение суспензии канифоли (143). Получение эмульсии масла в воде (143). Коагуляция (143). Взаимная коагуляция (143). Защитное действие (144). Превращение золя в гель (144)
Вопросы............................... 144
Глава 16. Окислительно-восстановительные реакции...........145
Введение...............................145
1. Степень окисления (145). 2. Окислительно-восстановительные реакции (146). 3. Важнейшие восстановители и окислители (148). 4. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций (149). 5. Влияние среды на характер реакций (151). 6. Эквиваленты окислителя и восстановителя (152). 7. Типы окислительно-восстановительных реакций (153)
Экспериментальная часть.......................154
Окисление хлорной водой (154). Восстановительные свойства cepOBOj дорода (155). Восстановительные и окислительные свойства сернистой кислоты (155). Восстановительные и окислительные свойства азотистой кислоты (155). Окислительные и восстановительные свойства перекиси водорода (155). Окислительные свойства перманганата калия в различных средах (156). Восстановительные свойства органических веществ (156)
Вопросы и задачи...........................1^6
Глава 17. Гальванические элементы. Электродные потенциалы. Электролиз 158
Введение...............................1^°
1. Гальванический элемент (158). 2. Ряд стандартных электродных потенциалов металлов (160). 3. Ред-окс потенциалы (163). 4. Электролиз (165)
Экспериментальная часть.......................169
Электрохимический ряд напряжений (169). Вытеснение свинца цинком (170). Гальванический элемент (170). Определение полюсов источника тока (170). Гальванический элемент с деполяризатором (170). Возможность протекания реакции (171). Электролиз раствора медного купороса (171). Электролиз раствора иодида калия (172). Электролиз раствора сульфата натрия (172). Рафинирование меди (172). Электролитическое фрезерование (172). Кислотный свинцовый аккумулятор (172). Марганцово-цинковый элемент (173). Измерение потенциала окислительно-восстановительной системы при изменении ее состава (174)
Вопросы и задачи...........................175
Глава 18. Коррозия металлов и защита от нее..............177
Введение...............................177
Экспериментальная часть.......................180
Провисание алюминиевой полоски (180). Устойчивость защитной оксидной пленки на железе (180). Удаление защитной пленки с металла (181). Разрушение защитной пленки (181). Коррозия при контакте различных металлов (181). Образование микрогальванопар (182). Электрохимическая коррозия металлов (182). Коррозия как результат различного доступа кислорода (182). Изучение скорости коррозии железа во влажном воздухе (182). Влияние ингибиторов кислотной коррозии (183) Вопросы............:...................184
Глава 19. Комплексные соединения................... 184
Введение..............•. . -...............184
1. Строение комплексных соединений (184). 2. Устойчивость комплексных ионов (186). 3. Номенклатура комплексных соединений (188)
Экспериментальная часть.......................189
Ионы двойной и комплексной солей (189). Комплексные соединения меди (189). Комплексные соединения серебра (190). Комплексные соединения железа (190). Разрушение и образование комплекса (190). Образование гидроксосолей (191). Реакция Чугаева (191). Гидратная изомерия (191). Синтез алюмоаммонийных квасцов (191). Синтез со-
ли Мора (191). Синтез сульфата тетраммин-меди(П) (192). Синте? хлорида гексаммин-никеля(П) (192) Вопросы и задачи...........................195
Глава 20. Тепловые эффекты химических реакций............194
Введение.....................;..........19j
Экспериментальная часть.......................191
Определение теплоты нейтрализации (197). Определение теплоты гидратации сульфата меди(П) (198) '-Вопросы и задачи...........................19S
Часть III
Лабораторные работы по химии элементов
Глава 21. Элементы 1А-группы.....................201
Введение...............................20]
Экспериментальная часть.......................202
Взаимодействие натрия с кислородом (202). Окислительные свойства перекиси натрия (202). Термическое разложение гидрокарбоната натрия (203). Получение гидроксида калия (203). Окрашивание пламени солями щелочных металлов (203) Вопросы и задачи...........................205
Глава 22. Элементы ПА-группы.....................204
Введение...............................204
Экспериментальная часть.......................208
Получение и свойства гидроксида бериллия (208). Гидроксиды магния и кальция (208). Взаимодействие магния и кальция с водой (208). Карбонаты щелочноземельных металлов (209). Сульфаты щелочноземельных металлов (209). Свойства гипса (209). Определение временной жесткости воды (209). Устранение жесткости воды с помощью ионитов (210). Окрашивание пламени солями щелочноземельных металлов (210)
Вопросы и задачи...........................210
Глава 23. Элементы IIIA-группы.....................211
Введение...............................211
Экспериментальная часть.......................213
Получение борной кислоты (213). Перлы буры (213). Реакция обнаружения борной кислоты (214). Свойства металлического алюминия (214). Свойства гидроксида -алюминия (215). Гидролиз солей алюминия (215). Амфотерность гидроксидов галлия и индия (215). Восстановление иона индия (215)
Вопросы и задачи...........................216
Глава 24. Элементы IVA-группы.....................216
Введение......" . . .......................216
Экспериментальная часть.......................218
Восстановительные свойства угля (218). Адсорбция на активированном угле (219). Окислительные свойства двуокиси углерода (219). Карбонаты и гидрокарбонаты (219). Растворение карбонатов в кислотах (219). Гидролиз солей угольной кислоты (220). Получение и свойства кремния (220). Адсорбция на силикагеле (220). Выщелачивание стекла (221). Гидролиз силиката аммония (221). Гидролиз тетрахло- ,' рида германия (221). Растворимость двуокиси германия (221). Рас- jj творение двуокиси германия в растворе щелочи (222). Получение гер-маната бария (222). Получение гексациано-(П)феррата германия (222). Взаимодействие олова с кислотами (222). Свойства соединений олова (223). Восстановительные свойства соединений олова (II) (223). Взаимодействие свинца с кислотами (223). Взаимодействие свинца со щелочью (224). Малорастворимые соли свинца (II) (224). Амфотерные свойства РЬ(ОНЬ (224). Восстановительные свойства соединений свинца (II) (224). Окислительные свойства двуокиси свинца (224) •/
Вопросы и задачи............;...............**"
я.чп ..••"•
Глава 25. Элементы VA-группы (пниктогены)..............225
Введение ................ .......... ..... 225
Экспериментальная часть...................... • • 231
Получение азота и нитрида магния (231). Получение и свойства аммиака (232). Удаление солей аммония из смеси солей (232). Получение и свойства оксида азота (II) (233). Получение и свойства оксида азота (IV) (233). Термолиз солей азотной кислоты (234). Получение ор-тофосфорной кислоты (235). Получение и свойства солей ортофосфор-ной кислоты (235). Получение и свойства кальциевых солей ортофос-фатной кислоты (236). Получение фосфатов в виде окрашенных перлов (236). Гидролиз растворимых фосфатов (236). Гидролиз хлоридов фосфора (236). Свойства гидроксидов сурьмы и висмута (237). Гидролиз солей сурьмы и висмута (237). Сульфиды и тиосоли сурьмы (237). Сульфид висмута (III) (238). Окислительные свойства висмута-тов (238) Вопросы и задачи..........................238
Глава 26. Элементы VIA-группы (халькогены)..............239
Введение...............................239
Экспериментальная часть.......................241
Окислительные свойства серы (241). Получение сульфида и оксида меди (II) (241). Горение сероводорода (241). Восстановительные свойства сероводорода (242). Получение жидкого оксида серы (IV) (242). Свойства сернистой кислоты (243). Белящее действие сернистой кислоты (243). Синтез тиосульфата натрия (243). Взаимодействие тиосульфата натрия с хлором, бромом и иодом (243). Восстановительные и окислительные свойства селенистой кислоты (244) Вопросы и задачи . . .,........................244
Глава 27. Элементы VIIA-группы (галогены)...............245
Введение...............................245
Экспериментальная часть.......................248
Получение и свойства хлора (248). Свойства хлорной воды (249). Получение и свойства брома (250). Получение иода (250). Растворимость иода (251). Окисление иода хлором (251). Окисление цинка иодом (251). Обнаружение брома и иода (251). Окисление иодид-ионов бромом (252). Взаимодействие галогенидов с концентрированной серной кислотой (252). Бромноватая и йодноватая кислоты (252). Синтез хлорида железа (III) (252) Вопросы и задачи...........................254
Глава 28. Элементы IVB-группы...................255
Экспериментальная часть.......................255
Свойства гидроксидов титана (IV) и циркония (IV) (255). Гидролиз солей титана (IV) и циркония (IV) (255). Перекисные соединения титана (255). Получение солей и гидроксида титана (III) (255). Восстановление соединений титана (IV) (256)
Вопросы и задачи...........................256
Глава 29. Элементы VB-группы.....................256
Экспериментальная часть.......................256
Свойства оксида ванадия (V) (256). Перекисные соединения ванадия {257). Восстановление соединений ванадия (V) (257). Соединения ниобия (V) (257). Восстановление соединений ниобия (V) (258)
Вопросы и задачи..........................: 258
Глава 30. Элементы VIB-группы.....................258
Экспериментальная часть . ...................... 258
Пассивация хрома (258). Соединения хрома (II) (259). Получение оксида хрома (III) из дихромата калия (259). Получение и свойства
Цена: 150руб.
