Розчин сірчаної кислоти оксид міді 2. Старт у науці

Текст роботи розміщено без зображень та формул.
Повна версіяроботи доступна у вкладці "Файли роботи" у форматі PDF

При вивченні теми «Сірчана кислота та її властивості» ми спостерігали демонстраційний досвід взаємодії концентрованої сірчаної кислоти з пасивними металами – міддю. Цей процес відображає хімічне рівняння:

Але після припинення нагрівання в пробірці виразно спостерігається утворення осаду чорного кольору, хоча жоден із продуктів, представлених у рівнянні, не має чорного забарвлення. Після осідання частинок твердої фази розчин залишився безбарвним, не набув блакитного забарвлення, характерного для гідратованих іонів міді Cu 2+.

В результаті зіставлення видимих ​​результатів хімічної реакції, що не узгоджуються з рівнянням, представленими в підручнику, виникло протиріччя

Ціль: довести дослідним шляхом якісний склад продуктів реакції концентрованої сірчаної кислоти з міддю і вирішити суперечність, що виникла.

Таким чином, ми довели, що протікають щонайменше дві реакції: основна (1) і побічні (2,3), в ході яких утворюється сульфід міді (II) або (I), відомості про паралельні реакції практично відсутні в підручниках та більшості посібників.

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2 (1)

4 Cu + 4 H 2 SO 4 = 3 CuSO 4 + 4 H 2 O + CuS (2)

5 Cu + 4 H 2 SO 4 = 3 CuSO 4 + 4 H 2 O + Cu 2 S (3)

Список літератури:

1. Лідін Р.А., Молочко В.А., Андрєєва Л.Л. Хімічні властивостінеорганічних речовин.- М.: Хімія, 2000.-С.286

2. О.С.Габрієлян. Хімія: підручник для 9 класу загальноосвітніх установ-Москва: Дрофа, 2010.- С. 138

3. Ремі Г. Курс неорганічної хімії. Т.2. -М: Світ, 1966. - С.400

ВСТУП

Жодна наука

не потребує експерименту

такою мірою, як хімія.

Майкл Фарадей

Кожну секунду в навколишньому світі відбувається безліч хімічних реакції, одні з яких з передбачуваним результатом, інші немає.

При вивченні теми «Сірчана кислота та її властивості» ми спостерігали демонстраційний досвід взаємодії концентрованої сірчаної кислоти з пасивними металами – міддю. У процесі нагрівання реакційної суміші відбувалося виділення газоподібного продукту та розчинення металу міді. Цей процес , , відображає хімічне рівняння:

Cu + 2 H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2

Але після припинення нагрівання в пробірці виразно спостерігається утворення осаду чорного кольору, хоча жоден із продуктів, представлених у рівнянні, не має чорного забарвлення. Після осідання частинок твердої фази розчин залишився безбарвним; не набув блакитного забарвлення, характерного для гідратованих іонів міді Cu 2+.

В результаті зіставлення видимих ​​результатів хімічної реакції, що не узгоджуються з рівнянням, поданим у підручнику, виникли протиріччя:

1. Чому отримана сіль сульфат міді (II) не має блакитного забарвлення?

2. Який осад виділяється за даної реакції?

Ми звернулися до інтернет ресурсів та навчальних посібників, , , , , в яких розглядаються властивості концентрованої сірчаної кислоти; в більшості випадків продуктами взаємодії є сіль, газ і вода, згідно з рівнянням, представленим вище, але у посібнику розглядається три різних варіантивзаємодії міді із сірчаною кислотою, з урахуванням температури кислоти:

Cu + H 2 SO 4 (конц., хол.) = CuO + SO 2 + H 2 O

Cu + 2H 2 SO 4 (конц., гор.) = СуSO 4 + SO 2 +2H 2 O

2Cu + 2H 2 SO 4 (безводн.) = Cu 2 SO 4 + 2H 2 O + SO 2 (200 0 C)

А звертається увага на можливість багатостадійності взаємодії міді з гарячою концентрованою сірчаною кислотою та утворення оксиду міді (II) на першому етапі:

Cu + H 2 SO 4 = CuO + SO 2 + H 2 O

CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O

У посібнику з неорганічної хімії розглядається даний процес, з можливістю утворення в продуктах реакції аніліту Cu 7S4

ОСНОВНА ЧАСТИНА

Ціль: довести дослідним шляхом якісний склад продуктів реакції концентрованої сірчаної кислоти з міддю і вирішити суперечність між видимими результатами досвіду і описаним рівнянням даної реакції.

Завдання:

Проаналізувати та підібрати методику визначення якісного складуосновних продуктів хімічної реакції

Скласти алгоритм проведення якісних реакцій, що підтверджує склад продуктів реакції

Провести хімічний аналіз

Зробити висновки, що підтверджують чи спростовують припущення.

Методи:

дослідницький метод,що дозволяє прогнозувати результат, складати алгоритм наукового дослідженнята сформувати досвід виконання дослідження.

метод хімічного експерименту, під час якого вдосконалюється техніка проведення експерименту, пошук різних способіввиконання експерименту, порівняння та зіставлення результатів.

Поміщаємо в пробірку мідний дріт, з якого видалено ізоляцію, потім приливаємо концентрований сірчану кислоту. Зауважуємо, що без нагрівання жодних змін немає. При нагріванні чітко видно, як починає виділятися газ і утворюється осад чорного кольору. Газ, що виділяється, має різкий запах. Спроба підпалити його біля отвору газовідвідної трубки не приводить до успіху. Процес, що відбувається, описується рівнянням:

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2

Гіпотеза: виділяється оксид сірки (IV) ( сірчистий газ) - негорючий безбарвний газ із різким запахом. Для доказу використовуємо реакцію із сильним окислювачем – перманганатом калію.

Газовідвідну трубку опускаємо в склянку з розчином перманганату калію (підкислений), спостерігаємо, що фарбування розчину зникло, розчин став безбарвним. Продовжимо пропускання газу, що виділяється через розчин KMnO 4 (нейтральний і лужний розчин), спостерігаємо, що в склянці з нейтральною середовищем розчин забарвився в бурий колір, т.к. випав осад MnO 2 а в стаканчику з лужним середовищемрозчин забарвився в зелений колір, т.к. утворилися манганат - іони MnO 4 2-. До отвору газовідвідної трубки піднесемо вологий синій лакмусовий папірець, він забарвився в рожевий колір.

5SO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5SO 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3 H 2 O

3SO 2 + 2 KMnO 4 + H 2 O = 3SO 3 + 2MnO 2 + 2KOH

SO 2 + 2KMnO 4 + 2KOH = SO 3 + 2K 2 MnO 4 + H 2 O

Висновок:хімічні властивості досліджуваного речовини свідчать, що виділяється сірчистий газ.

Гіпотеза:У процесі реакції виділяється сульфат міді (II), але його водний розчинповинен бути блакитного кольору; можливо воду поглинає концентрована сірчана кислота.

Для перевірки висунутого припущення поміщаємо в пробірку тонко подрібнений мідний купорос CuSO 4 * 5H 2 O блакитного кольору, приливаємо концентровану сірчану кислоту та обережно перемішуємо скляною паличкою. Через деякий час розчин стає безбарвним, блакитне забарвлення осаду зникає.

Висновок:Воду міцно зв'язує концентрована сірчана кислота.

Гіпотеза:Осад чорного кольору може бути оксидом міді (II).

Ця речовина нам відома, ми її отримували розкладанням малахіту у 8 та 9 класі, розчиняючи у розведеній сірчаній кислоті, отримували кристали мідного купоросу.

Для перевірки висунутого припущення в пробірку наливаємо 1-2 мл концентрованої сірчаної кислоти і дуже невеликими порціями додаємо тонкий порошок оксиду міді (II) чорного кольору так, щоб частинки твердої фази знаходилися у зваженому стані. При нагріванні помітно як CuO розчиняється, чорний колір зникає. Поступово з розчину виділяються кристали світло-сірого кольору. Беремо пробірку, в якій йшла взаємодія сірчаної кислоти з оксидом міді (II), щоб відокремити осад від розчину. Для цього зливаємо надлишок сірчаної кислоти, якнайповніше. До осаду додаємо кілька крапель води та спостерігаємо появу блакитного забарвлення.

Висновок: отриманий в ході реакції осад повинен був розчинитися при нагріванні надлишку концентрованої кислоти. Отже, цей осад не є оксидом міді (II), а інша речовина.

Гіпотеза: Речовина чорного кольору містить мідь і, можливо, сірку як варіант сульфід міді (II) CuS.

Осад, отриманий у досвіді 1, фільтруємо, ретельно промиваємо водою до відсутності сульфат-іонів. Пробуємо розчинити його в соляній та азотній кислотах. Спостерігаємо, що осад розчиняється тільки при нагріванні в концентрованій азотній кислоті, при цьому розчин набуває синє забарвлення, характерне для гідратованих іонів міді. При розведенні синє забарвлення переходить у блакитне. У процесі реакцій виділяється бурий газ - оксид азоту (IV), отже, до складу досліджуваних речовин входить відновник, ролі якого можуть виступати іони S 2- і Cu 2+

CuS + 8HNO 3 (конц.) = CuSO 4 + 8 NO 2 + 4H 2 O Висновок: Щоб остаточно підтвердити гіпотезу про те, що при взаємодії міді з концентрованою сірчаною кислотою утворюється сульфід міді (II), ми досліджували продукт окислення осаду. Якщо осад є сульфідом міді (II), то при його окисленні азотною кислотоюв отриманому розчині повинен виявитися сульфат-іон. При додаванні до досліджуваної суміші розчину хлориду барію спостерігається випадання осаду білого кольору, який не розчиняється при підкисленні.

CuSO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 + CuCl 2

ВИСНОВОК

Таким чином, ми довели, що при взаємодії концентрованої сірчаної кислоти з міддю протікають щонайменше дві реакції: основна (1), в результаті якої утворюються як у більшості реакцій, пов'язаних з концентрованими кислотами- сіль, сульфат міді (II), газ - оксид сірки (IV) та вода; і побічна (2), вході якої утворюється сульфід міді (II), сіль та вода. Відомості про паралельну реакцію практично відсутні в підручниках та більшості посібників.

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2 (1)

4 Cu + 4 H 2 SO 4 = 3 CuSO 4 + 4 H 2 O + CuS (2)

5 Cu + 4 H 2 SO 4 = 3 CuSO 4 + 4 H 2 O + Cu 2 S (3)

Отриману речовину, сульфід міді, можна використовувати під час уроків хімії для реакцій, що проводяться при вивченні теми: «Сульфіди»

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. http://www.schoolchemistry.ru/katalog/sernayakislota.htm

2. . Кузьменко Н.Є., Єрьомін В.В., Попков В.А. Почала хімію. Сучасний курсдля вступників до вузів. -М.: видавництво Іспит; 2010.-С.374

3 Лідін Р.А., Молочко В.А., Андрєєва Л.Л. Хімічні властивості неорганічних речовин.- М.: Хімія, 2000.-С.286

4. О.С.Габрієлян. Хімія: підручник для 9 класу загальноосвітніх установ- Москва: Дрофа, 2010

5.- С. 138 Ремі Г. Курс неорганічної хімії. Т.2. -М,: Світ, 1966. - З.

6. 400Хімія. Посібник-репетитор для вступників до вузів. За ред. Єгорова А.С. 5-те вид. – Ростов н/Д.: 2003. – 768с.

Тема:Практична робота №4: «Взаємодія оксиду міді (II) із сірчаною кислотою».

Ціль:Навчити робити висновки щодо проведення хімічного досвіду.

Завдання:

1. Провести реакцію обміну між оксидом міді (II) та сірчаною кислотою; одержати кристали мідного купоросу; закріпити практично вміння правильно поводитися з лабораторним устаткуванням;

2. Розвивати самостійність, творчу активність, а також логічне мислення, вміння аналізувати, порівнювати робити висновки;

3. Виховувати колективізм, взаємодопомогу, увагу, акуратність.

Обладнання та реактиви:схема « Загальний виглядреакції обміну», схема 2 «приклади реакцій обміну» спиртування, сірники, пробіркотримач, пробірки, штативи для пробірок, скляні лопаточки, мікроскоп, предметні скла, скляні палички або піпетки, оксид міді (II), 10-й розчин сірчаної кислоти.

Тип уроку:закріплення

Методи:словесні, частково-пошукові, практичні

Форми роботи:групові

Хід уроку

Організаційний момент

Привітання, перевірка готовності класу до уроку, психологічний настрій.

Викладення нового матеріалу

1. Робота за схемою

Перш ніж приступити до уроку, заздалегідь

Приготувала я сьогодні для вас завдання.

Подивіться уважно на схеми один і два.

З реакціями обміну ви знайомі ледве...

Прошу вас: формулами питання замініть,

Визначення згадавши приклади наведіть.

Учні повинні сприйняти визначення реакції обміну і навести приклади рівнянь реакцій відповідно до сміху 2.

Кислота + луг = сіль + вода

Кислота + нерозчинна основа= сіль + вода

Сіль + сіль = нерозчинна сіль+ нова сіль

Основний оксид+ кислота = сіль + вода

Сіль + луг = нерозчинна основа + сіль

Сіль + кислота = нерозчинна кислота + сіль

Після цього вчитель підбиває підсумок по даному етапу уроку.

Так, два складні речовинив реакцію вступають,

У ході якої свої складові змінюють.

Ось такий процес взаємозаміни

І називається реакцією обміну.

2. Інструктаж з ТВ.

Багато говорити не буду,

Але хочу застерегти:

При роботі з кислотою

Потрібно вічко берегти.

Якщо потрапить на шкіру,

То швидше змивай водою.

Ці правила прості

Мушу знати з вас будь-хто.

При реакції обміну

З оксиду, кислоти

Ми отримаємо сульфат міді

Плюс трошки води.

В руки брати речовин не потрібно

(Адже сульфат, знай, отруйний),

Уникнути, щоб отруєння

І здоров'ю не шкодити.

Проведення досвіду.

Інструкція (на картці)

1. У суху пробірку помістіть одну скляну (аптечну) лопатку оксиду міді (II).

2. Прилийте до нього 10 крапель розчину сірчаної кислоти.

3. Суміш підігрійте протягом 10-15 с, не доводячи до кипіння (для цього періодично усувайте спиртівку або виймайте пробірку з полум'я).

4. Дайте отриманій гарячій суміші відстоятися.

5. Обережно злийте розчин у чисту пробірку.

6. Одну краплю гарячого розчину помістіть на скло. (При охолодженні з розчину сульфату міді (II) випадають кристали мідного купоросу.)

7. Отримані кристали розгляньте під мікроскопом.

8. Замалюйте кристали мідного купоросу.

9. Оформіть результати роботи та спостереження у вигляді таблиці.

4. Оформлення результатів практичної роботи у зошитах.

5. Підбиття підсумків уроку.

Зараз пролунає довгоочікуваний урок.

На жаль, до кінця підійшов наш урок.

Прошу, заберіть робоче місце.

Давайте без слів і, мабуть, без жестів.

Поставте на місце свої реактиви,

Пробірки все приберіть в штативи.

Сірники, що згоріли і сміття - у відро.

І щоб кабінет після вас – на всі сто.

А я подяку вам усім оголошую,

Перевіривши роботи, в журнал виставляю

Позначки всі ваші, сподіваючись звично,

Що будуть вони «добре» та «відмінно».

Велике дякуюя вам говорю.

Ми мети досягли. Дякую!

Д/з.Повторити §§30-35, стор. 81-95

ОТРИМАННЯ МЕДНОГО КУПОРОСУ:
Реакція обміну між оксидом міді(ІІ)
та сірчаною кислотою

Практичне заняття 8 клас

Цілі.Провести реакцію обміну між оксидом міді(II) та сірчаною кислотою, одержати кристали мідного купоросу; закріпити практично вміння правильно поводитися з лабораторним устаткуванням, включаючи поводження з нагрівальними приладами; виховувати в учнів акуратність при оформлення роботи, бережливе ставленнядо шкільного майна; розвивати самостійність, творчу активність, і навіть логічне мислення, вміння аналізувати, порівнювати, робити висновки.
Обладнання та реактиви.Схема 1 «Загальний вид реакції обміну», схема 2 «Людина-мишка» (приклади реакцій обміну), схема 3 «Кристали мідного купоросу», спиртування, сірники, пробіркотримачі, пробірки, штативи для пробірок, скляні (аптечні) лопаточки, мікроскоп предметні шибки, скляні палички або піпетки, інструктивні картки; оксид міді(II), 10% розчин сірчаної кислоти.

ХІД УРОКУ

Організаційний момент.
Повідомлення вчителем теми, цілей та завдань уроку.
Повторення мати навчання.
Робота зі схемами 1, 2. Повторення пройденого матеріалу про реакції обміну.

Вчитель.

Перш ніж приступити до уроку, заздалегідь
Приготувала я сьогодні для вас завдання.
Подивіться уважно на схеми один і два.
З реакціями обміну ви знайомі ледве...
Прошу вас: формулами питання замініть,
Визначення згадавши приклади наведіть.

Схема 1

Загальний вид реакції обміну

Учні повинні згадати визначення реакції обміну та навести приклади рівнянь хімічних реакцій згідно зі схемою 2. Наприклад:

HCl + NaOH = NaCl + Н2О.

Схема 2

Людина-мишка
(Приклади реакцій обміну)

Після цього вчитель підбиває підсумок по даному етапу уроку.

Вчитель.

Так, дві складні речовини в реакцію вступають,
У ході якої свої складові змінюють.
Ось такий процес взаємозаміни
І називається реакцією обміну.

Інструктаж з техніки безпеки.
Виконується під гітару на мотив пісні з кінофільму «Весілля з посагом» – «Вихваляти, люба, не стану…».

1-й учень.

Багато говорити не буду,
Але хочу застерегти:
При роботі з кислотою
Потрібно вічко берегти.
Якщо потрапить на шкіру,
То швидше змивай водою.
Ці правила прості
Мушу знати з вас будь-хто.

2-й учень.

При реакції обміну
З оксиду, кислоти
Ми отримаємо сульфат міді
Плюс трошки води.
В руки брати речовин не потрібно
(Адже сульфат, знай, отруйний),
Уникнути, щоб отруєння
І здоров'ю не шкодити.

Практична робота «Отримання мідного купоросу»

Інструкція
(на картці)

Оформлення результатів практичної роботи у зошитах.

Таблиця

Звіт з практичної роботи
«Отримання мідного купоросу»

Підбиття підсумків уроку.

Схема 3

Кристали мідного купоросу
(CuSO 4 5H 2 O)

Вчитель.

Зараз пролунає довгоочікуваний дзвінок.
На жаль, до кінця підійшов наш урок.
Прошу, заберіть робоче місце.
Давайте без слів і, мабуть, без жестів.
Поставте на місце свої реактиви,
Пробірки все приберіть в штативи.
Сірники, що згоріли і сміття – у відро.
І щоб кабінет після вас – на всі сто.
А я подяку вам усім оголошую,
Перевіривши роботи, в журнал виставляю
Позначки всі ваші, сподіваючись звично,
Що будуть вони «добре» та «відмінно».
Велике спасибі я вам говорю.
Ми мети досягли. Дякую!