Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Химия»
Скачать 1.25 Mb.
|
| МИНОБРНАУКИ РОССИИ Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Майкопский государственный технологический университет» в поселке Яблоновском Кафедра экономических, гуманитарных и естественнонаучных дисциплин С.М. ЦИКУНИБ Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Химия» для студентов всех форм обучения по направлениям подготовки 21.03.01 – Нефтегазовое дело, 23.03.01 – Технология транспортных процессов, 23.03.02- Землеустройство и кадастры и специальностей 20.05.01 – Пожарная безопасность, 38.05.02 Таможенное дело п. Яблоновский 2016 Цикуниб С.М. Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Химия» для студентов всех форм обучения по направлениям подготовки 21.03.01 – Нефтегазовое дело, 23.03.01 – Технология транспортных процессов и специальностей 20.05.01 – Пожарная безопасность, 38.05.02 Таможенное дело: Цикуниб С.М. Майкоп.гос. технол. ун-т. Кафедра экономических, гуманитар-ных и естественнонаучных дисциплин – пос. Яблоновский: Изд. Филиал Майкоп.гос. технол. ун-т в пос. Яблоновском, 2016. Режим доступа: http://mkgtu.ru. Настоящие методические указания разработаны на кафедре экономических, гуманитарных и естественнонаучных дисциплин, предназначено для студентов всех форм обучения по направлениям подготовки 21.03.01 – Нефтегазовое дело, 23.03.01 – Технология транспортных процессов и специальностей 20.05.01 – Пожарная безопасность, 38.05.02 Таможенное дело. Общее содержание учебного пособия соответствует программе курса, разработанной кафедрой и утвержденной учебно-методическим советом филиала МГТУ в поселке Яблоновский. Цель настоящего ученого пособия - оказать учебно-методическую помощь бакалаврам и специалистам, для повышения качества усвоения учебного материала и формирования устойчивых компетенций по дисциплине «Химия». Методические указания рассмотрены и одобрены Учебно-методическим советом филиала ФБГОУ ВО «МГТУ» в поселке Яблоновском (протокол от _23.09.2016__№__2_) Оглавление ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………..…3 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ………………………………………….……………..5 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1. ИЗУЧЕНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ……………………………………………………………..7 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2. КЛАССЫ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ …………………….…………………9 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3. ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ………………………….15 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ…………………. 22 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5. ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ………………….31 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6.ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ, НАПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ………………………..36 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ…………………………………………46 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8. ОКИСЛИТЕЛЬНО- ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ………………………………...55 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ. ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ……………………………...63 ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………..71 ВВЕДЕНИЕ Изучение химии как одной из фундаментальных естественных наук необходимо для формирования научного мировоззрения, для развития образного мышления, творческого роста будущих специалистов. Важную роль играет химия в жизни каждого человека, в его практиче- ской деятельности. Еще в 1751 г. М.В. Ломоносов в своем знаменитом «Сло- ве о пользе химии» писал: «Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие. Куда ни посмотрим, куда ни оглянемся – везде обращаются перед очами нашими успехи ее применения». Особенно велико значение науки о веществе в технике, развитие которой немыслимо без понимания процессов превращения веществ. Глубокое понимание законов химии и их применение позволяет как совершенствовать существующие, так и создавать новые процессы, машины, установки и приборы. Получение электроэнергии, топлива, металлов, различных материалов (сверхчистых, сверхтвердых, сверхпроводящих и т. п.) непосредственно связано с химическими реакциями. Возросла роль химии в развитии электротех- ники, микроэлектроники, радиотехники, космической техники, автоматики и вычислительной техники. Понимание законов химии и их использование исключительно важно при решении проблемы повышения эффективности производства и качества продукции, так как ухудшение качества и надежности продукции во многих случаях вызывается нежелательными химическими процессами, например, коррозией металлов, старением полимеров и т. п. Изучение механизмов хи- мических реакций позволяет выбрать рациональные методы охраны окру- жающей среды. Химия – это наука, изучающая вещества и процессы их превращения, сопровождающиеся изменением состава и строения. В химическом процессе происходит перегруппировка атомов, разрыв химических связей в исходных веществах и образование химических связей в продуктах реакции. В резуль- тате химических реакций происходит превращение химической энергии в те- плоту, свет и пр. Язык химии – формулы вещества и уравнения химических реакций. В формуле вещества закодирована информация о составе, структуре, реакци- онной способности этого вещества. Из уравнения реакции можно получить информацию о химическом процессе и его параметрах. Научиться расшиф- ровывать эту информацию – важная задача изучения курса химии. Современная химия представляет собой систему отдельных научных дисциплин: общей, неорганической, аналитической, органической, физиче- ской, коллоидной, биохимии, геохимии, космохимии, электрохимии и т. д. Основой химической науки являются атомно-молекулярное учение, закон сохранения материи, периодический закон и теория строения вещества, уче- ние о химическом процессе. Получение полноценных знаний по химии должно основываться на конкретном представлении об изучаемых веществах и их превращениях, че- му в значительной мере должно способствовать серьезное и самостоятельное выполнение лабораторных работ и решение задач и упражнений. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ Студент допускается к выполнению лабораторной работы при нали- чии подготовленного лабораторного журнала, включающего название лабо- раторной работы, цель, краткие теоретические сведения, практическую часть (название опытов, таблицы и пр.). Студент, не подготовившийся к выполнению лабораторной работы заранее, готовится к ней во время занятия и отрабатывает пропущенную ра- боту во внеурочное время. В таком случае оценка в баллах при защите лабо- раторной работы снижается. Лабораторный практикум считается выполненным, если студент отра- ботал и защитил все лабораторные работы. С самого начала студент должен приучить себя к аккуратности, рабо- тать в лаборатории следует без лишней торопливости, соблюдать тишину и порядок на лабораторном столе. Необходимо внимательно следить за ходом опыта, отмечая и записы- вая в лабораторный журнал все наблюдения (изменение окраски растворов, выпадение и растворение осадков, изменение температуры и т.д.). Отмечен- ные наблюдения, как правило, составляют основу выводов о результате ис- следуемого процесса, реакции. Для проведения опыта не следет расходовать реактивов больше тре- буемого по методике количества. Если же случайно взяли избыток реактива, то эти излишки следует отправить в отходы во избежание загрязнения реак- тива. Нельзя путать пробки от капельных пипеток и реактивных склянок. Работы с вредными, дурно пахнущими веществами, концентрирован- ными кислотами и щелочами надо проводить осторожно и только в вытяж- ном шкафу при включенной вытяжке. Пролитую кислоту или раствор щело- чи нейтрализуют, затем смывают струей воды из водопроводного крана, по- сле чего приводят в порядок рабочее место. Попавшую на тело кислоту или щелочь нужно быстро смыть струей воды, затем с помощью лаборанта обработать пораженное место специаль- ными растворами, имеющимися в каждой лаборатории в доступном месте. При порезах стеклом необходимо удалить из раны осколки стекла, смыть кровь 2 %-м раствором перманганата калия, смазать края раны йодом и за- бинтовать. При раздражении дыхательных путей удушливыми газами следу- ет вывести пострадавшего на свежий воздух. При всех несчастных случаях необходимо немедленно обратиться к лаборанту или преподавателю. Отработанные растворы кислот и щелочей следует сливать в специ- альные банки для отходов, находящиеся в вытяжном шкафу. Самостоятельно, без указания на то преподавателя, проводить допол- нительные опыты не разрешается. Запрещается принимать пищу в лаборатории. По окончании работы необходимо вымыть использованную посуду, руки, а приведенное в порядок рабочее место сдать дежурному лаборанту. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1. ИЗУЧЕНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЫ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Цель работы Ознакомление с Периодической таблицей химических элементов. Научиться определять характеристику элемента по таблице. Краткие теоретические сведения В основу построения таблицы Периодической системы химических элементов положен Периодической закон Д.И.Менделеева ( 1 марта 1869г): Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от их относительных атомных масс. В основу построения таблицы лежат два основных признака: величина атомной массы и свойства Д.И.Менделеев обнаружил, что свойства элементов изменяются в пределах определенных их совокупностей линейно (монотонно возрастают или убывают), а затем повторяются периодически, то есть через определенное число элементов встречаются сходные. Периодический закон и Периодическая система имеют периодические закономерности:горизонтальную(по периодам) периоличность, периодичностьвертикальную (по группам) и диагональную. Периоды делятся на малые и большие ( ряды). Группы делятся на главную ипобочную. Период - это горизонтальный ряд химических элементов, расположенных по возрастанию порядкового номера, начинаются щелочным металлом и заканчивается инертным газом; слева направо в периодах нарастают неметаллические свойства, что связано с нарастанием числа электронов на последнем слое в атоме, а значит, по способности их присоединять электроны. Группа - вертикальная группировка элементов, в которой один под другими размещены сходные методу собой элементы. Группа делятся на главную и побочную. Группа (главная подгруппа) – вертикальный ряд химических элементов, где сверху вниз нарастают металлические свойства, что связано с нарастанием числа электронных слоев в атоме, а значит со способностью отдавать электроны. В главную подгруппу входят химические элементы только больших периодов. В побочную подгруппу входят химические элементы только больших периодов. Номер периода показывает число электронных слов. Номер группы показывает высшую валентность элементов и число электронов на последнем слое. Порядковый номер элемента показывает заряд ядра и число электронов в атоме. Под диагональной периодичностью понимают повторяемость сходства химических свойств и соединений элементов, расположенных по диагонали друг от друга в Периодической системе. Сходство в свойствах между простыми веществами и соединениями, образованными химическими элементами, расположенными по диагонали, объясняется тем, что нарастание неметаллических свойств в периодах слева направо приблизительно уравновешивается эффектом увеличения металлических свойств в группах сверху вниз. Например, Li похож на Mg во всем, что отличает его от Na. Аналогично В больше напоминает Si, чем Al. Лучше всего диагональную периодичность свойств неметаллов характеризует хорошо известная диагональ B-Si-As-Te-At, которая условно делит элементы на металлы и неметаллы. 2. Характеристика химического элемента по Периодической таблице Д.И. Менделеева. 2.1 порядковый номер, название элемента, химический знак 2.2 металл или неметалл 2.3 относительная атомная масса 2.4 номер периода (малый или большой) 2.5 номер группы, подгруппа (главная или побочная) 2.6 электронная схема, электронная формула, графическая формула наружного электронного слоя 2.7 формула высшего оксида 2.8 формула водородного соединения неметалла 2.9 сравнение металлических или неметаллических свойств по периоду и по подгруппе. Контрольные вопросы:
Al-Ge-Sb и Zn-Ln-Pb.
4.1 Li, Al, P 4.2 Na, Be, Cl 4.3 K ,Ti, F 4.4 Rb, Zn, Br 4.5 Ag, Mg, O 4.6 Cs, Ca, C 4.7 Fr, Sn, N 4.8 Hg, Sr, N 4.9 Cu, Fe, I 4.10 Ni, Mn, B 4.11 Mo, Au, P 4.12 Fe, Ag, C 4.13 Co, Al, S 4.14 Ni, Zn, Cl 4.15 Pt, Ca, O 4.16 Cd, Pb, H ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2. КЛАССЫ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Цель работы Ознакомление с важнейшими классами неорганических соединений: оксидами, основаниями, кислотами и солями; способами их получения и свойствами. Краткие теоретические сведения Известно около 300 тысяч неорганических соединений; их можно раз- делить на четыре важнейших класса – оксиды, основания, кислоты и соли. Оксиды – продукты соединения элементов с кислородом. Различают солеобразующие и несолеобразующие оксиды, а также пероксиды, которые по свойствам относятся к солям пероксида водорода H2O2. Пероксиды обра- зуют щелочные метиаллы Li, Na, K, Rb, Cs и щелочноземельные металлы Ca, Sr, Ba. В пероксидах атомы кислорода связаны между собой ковалентной связью (например, K2O2: K–O–O–K) и легко разлагаются с отщеплением ато- марного кислорода, поэтому они являются сильными окислителями. Несоле- образующих оксидов немного (например, CO, NO, N2O), они не образуют со- лей ни с кислотами, ни с основаниями. Солеобразующие оксиды подразде- ляют на основные, кислотные и амфотерные. Основные оксиды образуют металлы с низшими степенями окисле- ния +1, +2, их гидратами являются основания. Основания щелочноземельных металлов (Ca, Sr, Ba) также образуются при растворении в воде соответст- вующих оксидов, но их растворимость меньше, к щелочам приближается только гидроксид бария Ba(OH)2. Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами и кислотами, образуя соли: CaO + CO2 = CaCO3 CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O Неметаллы (B, C, N, P, S, Cl и др.), а также металлы, расположенные в побочных подгруппах больших периодов в высших степенях окисления +5, +6, +7 (V, Cr, Mn и др.), образуют кислотные оксиды, взаимодействие кото- рых с основными оксидами и основаниями приводит к солям: SO2 + Na2O = Na2SO3 N2O5 + 2NaOH = 2NaNO3 + H2O Металлы главных и побочных подгрупп средних степеней окисления +3, +4 (Cr, Mn, Sn и др.), иногда +2 (Sn, Pb) образуют амфотерные оксиды. Их гидраты проявляют как основные, так и кислотные свойства, реагируя как с кислотами, так и с основаниями: Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + H2O Оксиды можно получить реакцией соединения элемента с кислородом: 2Mg + O2 = 2MgO 4P + 5O2 = 2P2O5 или реакцией разложения сложного вещества: CaCO3 = CaO + CO2 2Zn(NO3)2 = 2ZnO + 4NO2 + O2 Продукты взаимодействия оксидов с водой называют гидроксидами или гидроокисями. Их состав выражают общей формулой Э(ОН)n, где Э – атом элемента, n – индекс соответсвующий степени окисления Э. В зависи- мости от природы атома элемента Э гидроксиды диссоциируют по связи Э– ОН и по связи ЭО–Н с образованием основных (основания), кислотных (ки- слоты) и амфотерных гидроксидов (амфолиты). Основания при диссоциации в растворе в качестве анионов образуют только гидроксид-ионы: NaOH → Na+ + OH⎯ Кислотность основания определяется числом ионов OH⎯. Многоки- слотные основания диссоциируют ступенчато: Ca(OH)2 �� (CaOH)+ + OH⎯ (CaOH)+ �� Ca2+ + OH⎯ Водные растворы хорошо растворимых оснований называют щелоча- ми. Щелочи получают растворением оксидов в воде: Na2O + H2O = 2NaOH Индикаторы в щелочных растворах меняют окраску: так фиолетовый лакмус приобретает синий цвет, бесцветный фенолфталеин становится мали- новым, метиловый оранжевый – желтым. Основания реагируют с кислотами, образуя соль и воду: NaOH + HCl = NaCl + H2O Если основание и кислота взаимодействуют в эквивалентных отноше- ниях, то среда становится нейтральной. Такая реакция называется реакцией нейтрализации. Многие нерастворимые в воде основания при нагревании разлагают- ся: Cu(OH)2 ⎯⎯t→ CuO + H2O Нерастворимые в воде основания обычно получают действием щело- чей на растворимые соли металлов: CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 Кислоты, согласно теории электролитической диссоциации, в качест- ве катиона образуют только катионы водорода Н+ (точнее ионы гидроксония Н3О+): HCl = H+ + Cl− Различают кислоты бескислородные (HCl, HI, H2S, HCN и др.) и ки- слородсодержащие (HNO3, H2SO4, H2SO3, H3PO4 и др.). Основность кислоты определяется числом катионов водорода, обра- зующихся при диссоциации. Многоосновные кислоты диссоциируют сту- пенчато: H2SO4 �� H+ + − |
Похожие:
 | Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине информатика для студентов I курса специальности 080507 IV курса... |  | Методические указания к выполнению практических работ обучающимися по дисциплине оп. 05 |
| Методические указания предназначены для выполнения лабораторного практикума в соответствии с программой курса «Аналитическая химия»... | | ... |
| Учебно-методическое пособие предназначенодля студентов 3 курса, обучающихся по профессии 23. 01. 03 Автомеханик. Пособие содержит... | | Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий |
| Методические указания по проведению лабораторных работ предназначены для студентов гоапоу «Липецкий металлургический колледж» технических... | | Лабораторная работа №1 «Исследование циклов деловой активности на основе предложенных показателей» |
| Информационные технологии на транспорте: Методические указания по изучению раздела «субд ms access» и выполнению лабораторных работ.... | | Методические указания предназначены для студентов экономического факультета, изучающих курсы «Документирование управленческой деятельности»... |