♠ Техника безопасности
Сероводород – бесцветный, обладающий неприятным специфическим запахом (запахом тухлых яиц) ядовитый газ. При поджигании легко загорается. Происходит привыкание к запаху H2S, поэтому можно отравиться им, не почувствовав опасного повышения его концентрации.
Первая помощь при отравлении: свежий воздух, покой, тепло, молоко с содой, вдыхание кислорода. При остром отравлении (затрудненное дыхание) следует немедленно вызвать скорую помощь и до ее прибытия делать пострадавшему искусственное дыхание.
Работать с сероводородом можно только под тягой. По возможности чаще проветривать помещение.
Растворы, содержащие сероводород, запрещается выливать в канализацию. Их следует выливать в специальные банки для слива сероводородных отходов.
Мыть посуду из-под растворов сероводорода следует так: колбу под тягой промыть раствором нитрата свинца, дихромата калия или перманганата калия (* зачем?), затем налить в нее воду до краев и вылить в раковину под тягой. Только после этого колбу можно вынести из-под тяги.
С оксидом серы (IV) работают только под тягой.
Концентрированная серная кислота смешивается с водой с выделением большого количества тепла. При попадании на кожные покровы вызывает сильные ожоги. Пары серной кислоты поражают слизистые оболочки.
Работать с конц. H2SO4, особенно при нагревании, можно только под тягой и в очках.
При разбавлении конц. H2SO4 водой следует вливать кислоту в воду при постоянном перемешивании, но не наоборот! * Почему?
Концентрированную серную кислоту запрещается выливать в «банки для слива» под тягой. Ее следует предварительно разбавить и нейтрализовать.
При работе с растворами серной кислоты надо исключить попадание на одежду даже разбавленной кислоты, так как при высыхании она концентрируется и легко «прожигает» одежду.
Занятие 6. Демонстрационный эксперимент
♣ Различение газов
Цвет и запах выделяющегося газа свидетельствуют о его присутствии и обязательно должны быть отмечены в наблюдениях. Но сами по себе они не являются химическим доказательством наличия определенного газа.
Наличие газа должно подтверждаться не менее чем одним из следующих свойств:
1. Кислотно-основные свойства
Над газом следует подержать влажную индикаторную бумажку. По характеру реакции на индикатор газы можно разделить на 3 группы:
– дающие кислую реакцию по лакмусу (рН перехода 4,0-6,4);
– дающие щелочную реакцию по фенолфталеину (рН перехода 8,2-10,0) и лакмусу;
– индифферентные (нейтральные).
Окраска лакмуса в кислой, нейтральной и щелочной средах (слева направо):
Окраска фенолфталеина в щелочной среде:
* Распределите по этим 3 группам газы: H2, O2, Cl2, HCl, H2S, SO2, NO, NO2, NH3, PH3, CO, CO2, CH4. Вспомните, какой цвет имеет лакмус, метилоранж и универсальный индикатор РКС в разных средах.
2. Окислительно-восстановительные свойства
Проба на окислитель: над газоотводной трубкой держат фильтровальную бумажку, смоченную раствором KI.
Проба на восстановитель: то же самое, но на бумажке подкисленный раствор KMnO4.
* Какие газы из вышеперечисленных будут давать пробу на окислитель, какие – на восстановитель? Напишите уравнения реакций. Каковы наблюдаемые признаки этих реакций?
3. Характерные реакции
Признаком образования водорода является хлопок при проверке на чистоту.
Присутствие кислорода доказывается вспыхиванием тлеющей лучинки.
О наличии сероводорода свидетельствует почернение бумажки, смоченной раствором соли свинца. * Какие еще соли можно использовать для доказательства присутствия H2S?
Углекислый газ (как и сернистый) дает при пропускании через раствор Ca(OH)2 белый осадок, растворяющийся при дальнейшем пропускании газа.
В качестве доказательства выделения аммиака подносят к отверстию газоотводной трубки стеклянную палочку, смоченную конц. HCl. Появляется белый дым. Ту же реакцию (только палочка смачивается конц. раствором аммиака) используют для обнаружения HCl.
* Напишите соответствующие реакции.
4. Растворимость
Вода растворяет многократно большие объемы хлороводорода и аммиака, чем ее собственный объем. * Какова растворимость этих газов? Это свойство является основой для опыта «фонтан». Высокая растворимость также у SO2. * Какая?
♥ Опыты
1. Изменения серы при нагревании. Модификации серы
А) Поместить в пробирку кусочки серы (до трети или половины ее объема) и осторожно нагреть. * Объясните все наблюдаемые изменения, выпишите температуры, при которых они происходят.
Б) Кипящую серу вылить в кристаллизатор с водой. * Чем полученная сера отличается от исходной – внешне и по внутреннему строению?
В) В круглодонную цилиндрическую пробирку налить на 1/3 объема конц. H2SO4 и добавить столько серы, чтобы в расплаве образовался расплавленный шарик, не касающийся стенок пробирки. Нагреть до плавления серы. * Будет ли сера реагировать с конц. H2SO4?
Пробирку оставить охлаждаться на воздухе и наблюдать за кристаллизацией серы. * При какой примерно температуре происходит кристаллизация? Какая модификация образуется? Каковы плотности модификаций серы? Проверить, какая модификация получилась, при помощи жидкости с промежуточной плотностью (раствора BaI2). * Опишите, как это сделать.
** Почему сера образует аллотропные модификации, а хлор – нет?
Приготовление раствора BaI2 (производится на предыдущем занятии!). Взять количество иодида бария, достаточное для приготовления 10 мл почти насыщенного раствора при комнатной температуре. * Приблизительно рассчитайте нужную массу. Растворить в горячей воде и оставить. После охлаждения отобрать в чистый сухой предварительно взвешенный бюкс 1 мл раствора и взвесить. Рассчитать плотность. * Как это сделать? Если плотность больше требуемой (* какая плотность требуется для различения ромбической и моноклинной модификаций серы?), добавлять по каплям воду. Если плотность меньше, добавлять иодид бария.
2. Получение и свойства сероводорода
А) Получить сероводород взаимодействием FeS с 20% раствором HCl. * Какой прибор для этого нужен? От каких примесей следует очистить сероводород? Доказать, что выделяется сероводород. * Как это сделать?
Б) Поднести к выделяющемуся сероводороду бумажку, смоченную раствором KMnO4 (подкисленным 1 М раствором H2SO4); иодной водой.
В) К выходу прибора для получения сероводорода поднести бумажки, смоченные растворами солей железа (II), кадмия, марганца (II), цинка, меди (II), висмута.
Слева направо – взаимодействие сероводорода с солями кадмия, висмута, свинца:
Г) К выходу прибора присоединить оттянутую на конце стеклянную трубку с медной спиралью внутри. Немного подождать (* зачем?) и поджечь выделяющийся сероводород. Внести в пламя холодную фарфоровую чашку или колбу (* зачем?).
** Какие химические свойства характерны для сероводорода?
3. Сульфиды металлов
К растворам тех солей, которые не прореагировали с сероводородом (см. опыт 2В), в пробирках прибавить по 1 мл раствора сульфида аммония. * Какое отличие условий в опытах 2В и 3 приводит к изменению результата? Выпишите значения произведений растворимости сульфидов железа (II), кадмия, марганца (II), цинка, меди (II), висмута. Напишите уравнения диссоциации сероводорода в растворе, приведите константы этих процессов.
Осадки сульфидов марганца, свинца, цинка, железа (II), кадмия:
** Используя эти величины, объясните различия в условиях выпадения осадков сульфидов.
4. Получение сернистого газа и сернистой кислоты
А) В пробирку положить немного медных стружек и залить конц. H2SO4. Нагреть. * Как доказать, что выделяется SO2?
Б) Поместить 3 г сульфита натрия в небольшую колбу Вюрца. Из капельной воронки медленно прилить 3-4 мл 70% раствора H2SO4. Осторожно нагреть. Пропустить выделяющийся газ через промывалку с дистиллированной водой. * Как это делается и для чего? Газ осушить (* чем и в каком узле?) и собрать в сухую банку. * Как это сделать?
** Какие процессы лежат в основе получения SO2 в лаборатории?
5. Свойства сернистого газа и сернистой кислоты
А) Закрыть банку из опыта 4Б пробкой с трубкой, оттянутой внутрь, и проделать опыт «фонтан». * Каким индикатором целесообразно подкрасить воду?
Лакмус в сернистой кислоте:
Б) К выходу прибора для получения SO2 поднести бумажки, смоченные раствором фуксина и раствором K2Cr2O7, подкисленным 1 М раствором серной кислоты.
В) К сернистой кислоте (* в каком опыте она получена?) в пробирке прилить сероводородную воду (* в каком опыте она получена?).
** Какие физические и химические свойства характерны для сернистого газа?
6. Свойства серной кислоты
А) На листе бумаги сделать надпись разбавленным раствором H2SO4. Бумагу осторожно просушить над пламенем горелки.
Б) В пробирку поместить гранулы цинка и 3-4 мл конц. H2SO4. При необходимости нагреть. * Какой газ выделяется? Как это доказать?
* Сравните с опытом 4А. Вспомните, как происходит взаимодействие цинка с разбавленной серной кислотой (демонстрационный эксперимент по теме «Водород»). Реагирует ли медь с разбавленной серной кислотой и почему?
** Какие химические свойства характерны для серной кислоты? Как зависят продукты ее реакции с металлами от природы металла и от концентрации кислоты?