Навчальне дослідження 14. Генетичні зв’язки між неорганічними речовинами (Григорович)

ЗАВДАННЯ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ

Складіть фрагмент генетичного ланцюга з речовин у наведених переліках і виконайте відповідні перетворення.

• Перелік 1. Купрум(2+) оксид, мідь, купрум(2+) хлорид, купрум(2+) нітрат, купрум(2+) гідроксид.

Генетичний ланцюг перетворень:
$Cu \to CuO \to CuC l_{2} \to Cu (OH)_{2} \to Cu (N O_{3})_{2}$

Рівняння реакцій:

1) Окиснення міді киснем повітря під час нагрівання:
$2 Cu + O_{2} t^{\circ} 2 CuO$

2) Взаємодія основного оксиду із хлоридною кислотою:
$CuO + 2 HCl \to CuC l_{2} + H_{2} O$

3) Осадження нерозчинної основи дією лугу:
$CuC l_{2} + 2 NaOH \to Cu (OH)_{2} ↓ + 2 NaCl$
Йонно-молекулярне рівняння:
$C u^{2 +} + 2 O H^{-} \to Cu (OH)_{2} ↓$

4) Розчинення осаду гідроксиду в нітратній кислоті (реакція нейтралізації):
$Cu (OH)_{2} + 2 HN O_{3} \to Cu (N O_{3})_{2} + 2 H_{2} O$
Йонно-молекулярне рівняння:
$Cu (OH)_{2} + 2 H^{+} \to C u^{2 +} + 2 H_{2} O$

• Перелік 2. Кальцій гідроксид, кальцій карбонат, кальцій оксид, вуглекислий газ, кальцій хлорид.

Генетичний ланцюг перетворень:
$CaO \to Ca (OH)_{2} \to CaC O_{3} \to CaC l_{2} (з утворенням C O_{2})$

Рівняння реакцій:

1) Гідратація кальцій оксиду (гасіння вапна):
$CaO + H_{2} O \to Ca (OH)_{2}$

2) Взаємодія лугу з калій карбонатом (або вуглекислим газом):
$Ca (OH)_{2} + K_{2} C O_{3} \to CaC O_{3} ↓ + 2 KOH$
Йонно-молекулярне рівняння:
$C a^{2 +} + C O_{3}^{2 -} \to CaC O_{3} ↓$

3) Дія хлоридної кислоти на кальцій карбонат із виділенням вуглекислого газу та утворенням розчинної солі:
$CaC O_{3} + 2 HCl \to CaC l_{2} + C O_{2} ↑ + H_{2} O$
Йонно-молекулярне рівняння:
$CaC O_{3} + 2 H^{+} \to C a^{2 +} + C O_{2} ↑ + H_{2} O$

ВИЗНАЧАЄМО НЕБЕЗПЕКИ ТА ОЦІНЮЄМО РИЗИКИ

Які небезпечні та проблемні ситуації можуть виникнути під час роботи з названими речовинами й обладнанням? Якими мають бути ваші дії в разі небезпеки?

Під час експерименту можливі такі небезпечні ситуації:

Хімічні опіки шкіри або очей при потраплянні їдких речовин (хлоридної та нітратної кислот, натрій і кальцій гідроксидів).
Термічні опіки відкритим полум’ям спиртівки або гарячим склом пробірок.
Розтріскування скла пробірки через нерівномірний прогрів або нагрівання рідини без постійного струшування.
Викид гарячої рідини з отвору пробірки, якщо спрямувати її на себе чи сусідів по парті.

Дії в разі небезпеки:

Якщо кислота або луг потрапили на шкіру чи в очі, треба негайно промити уражене місце великою кількістю проточної води протягом 10–15 хвилин і відразу повідомити вчителя.
У разі термічного опіку слід підставити обпечене місце під струмінь холодної води та звернутися по допомогу.
Якщо скляна пробірка тріснула або розбилася, необхідно негайно припинити нагрівання, загасити спиртівку ковпачком і прибрати уламки щіткою та совком (не збирати бите скло руками).
Під час нагрівання отвір пробірки завжди треба спрямовувати вбік від себе та інших учнів.

ЕТАПИ РОБОТИ

1. Сформулюйте мету дослідження відповідно до визначеного завдання.

Мета дослідження: експериментально підтвердити генетичний зв’язок між простими речовинами та основними класами неорганічних сполук на прикладі взаємоперетворень речовин Купруму та Кальцію.

2. Складіть план експерименту для розв’язання поставлених експериментальних завдань.

План експерименту:

Дослід 1. Здійснення перетворень для сполук Купруму:

1) Затиснути мідну пластинку або порошок міді у пробіркотримачі та прожарити в полум’ї спиртівки до утворення чорного нальоту купрум(II) оксиду $CuO$ .

2) До утвореного оксиду додати невелику кількість хлоридної кислоти й злегка нагріти суміш до повного розчинення осаду та появи зеленкувато-блакитного забарвлення купрум(II) хлориду $CuC l_{2}$ .

3) До отриманого розчину солі додати кілька крапель розчину натрій гідроксиду до утворення блакитного осаду купрум(II) гідроксиду $Cu (OH)_{2}$ .

4) До осаду додати розчин нітратної кислоти до його повного розчинення, спостерігаючи утворення прозорого синього розчину купрум(II) нітрату $Cu (N O_{3})_{2}$ .

Дослід 2. Здійснення перетворень для сполук Кальцію:

1) У пробірку помістити грудочку кальцій оксиду $CaO$ , долити невелику кількість води, спостерігаючи виділення тепла та утворення розчину кальцій гідроксиду $Ca (OH)_{2}$ .

2) До розчину кальцій гідроксиду долити розчин калій карбонату $K_{2} C O_{3}$ до випадання білого осаду кальцій карбонату $CaC O_{3}$ .

3) До отриманого осаду кальцій карбонату долити розчин хлоридної кислоти $HCl$ , закріпивши корок із газовідвідною трубкою; спостерігати бурхливе виділення бульбашок вуглекислого газу $C O_{2}$ та утворення прозорого розчину кальцій хлориду $CaC l_{2}$ .

3. За результатами дослідження зробіть висновки.

Між простими речовинами (металами), основними оксидами, основами та солями існує прямий генетичний зв’язок. За допомогою послідовних реакцій сполучення, обміну та нейтралізації речовини одного класу можна перетворити на речовини інших класів, що свідчить про єдність хімічного складу та взаємоперетворення неорганічних речовин.

ДЛЯ ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ РОБОТИ ОБГОВОРІТЬ ПИТАННЯ

1. На чому ґрунтується можливість складання ланцюга перетворень для ілюстрації генетичних зв’язків між класами сполук?

Можливість складання ланцюга перетворень ґрунтується на хімічних властивостях речовин різних класів та наявності в них спільного хімічного елемента. Оскільки хімічні елементи зберігаються в реакціях, один клас сполук за відповідних умов здатний переходити в інший без зміни природи самого елемента.

2. Чи є альтернативні варіанти послідовності сполук для вашого переліку речовин?

Так, для переліку сполук Купруму можна було б одразу розчинити купрум(II) оксид у нітратній кислоті та добути купрум(II) нітрат, а потім із нього осадити купрум(II) гідроксид і подіяти хлоридною кислотою. Для сполук Кальцію можна пропустити добутий вуглекислий газ через розчин вапняної води, повернувшись до кальцій карбонату.

3. Чи є ваш варіант генетичного ланцюга найпростішим для виконання та раціональним?

Запропонований варіант є раціональним і найбільш наочним для шкільної лабораторії. Він дає змогу послідовно використати всі видані реактиви, а кожна реакція супроводжується чіткими візуальними ефектами: зміною кольору, випаданням чи розчиненням осаду та виділенням газу.

Навчальне дослідження 14. Генетичні зв’язки між неорганічними речовинами (Григорович)

Теги статті:

До уроку