Опыт 3. Получение хлороводорода реакцией обмена и растворение его в воде

Оборудование и реактивы: Пробирки, пробка с газоотводной трубкой, U-образная трубка, пробка со стеклянной трубкой и активированным углем, спиртовка, спички, кристаллический хлорид натрия, вода дистиллированная, раствор серной кислоты (3:2), синяя лакмусовая бумага, штатив с лапками, резиновые прокладки, шпатель, ложечка для сжигания.

Ход работы: Помещают в пробирку-реактор хлорид натрия (2–3 ложечки для сжигания) и смачивают раствором серной кислоты с небольшим количеством ее над солью. Хлороводород при этом не выделяется. Спокойно закрывают пробирку пробкой с газоотводной трубкой, которую соединяют с U-образной трубкой, где налита вода (1/5 ее объема) и находится лакмусовая бумага. Другое колено U-образной трубки закрывают пробкой со стеклянной трубкой и активированным углем. Пробирку-реактор прогревают и сильно нагревают верхнюю часть реакционной смеси. Уровень воды в правом колене вначале несколько повышается, наблюдается пробулькивание пузырьков воздуха. По мере увеличения содержания хлороводорода в газовой смеси пробулькивание газов замедляется, затем может прекратиться совсем даже при нагревании пробирки-реактора. При несильном нагревании можно наблюдать втягивание жидкости из левого колена в правое колено U-образной трубки. Эти явления можно объяснить интенсивным растворением хлороводорода в воде. Лакмусовая бумага краснеет. Реакционную массу нагревают до слабого кипения в течение 1–1,5 мин. За это время в U-образной трубке образуется соляная кислота достаточной концентрации для проведения опытов с цинком, оксидом магния, карбонатом натрия и т.д. Избыток хлороводорода полностью поглощается адсорбентом, воздух в кабинете химии остается чистым. Написать уравнение реакции, объяснить условия течения реакции.

Техника безопасности: 1. При нагревании смеси не держать спиртовку руками под пробиркой-реактором. 2. По окончании получения хлороводорода нагревание прекращают. Пробку с адсорбентом снимают с U-образной трубки и закрывают ею пробирку-реактор для поглощения остаточного хлороводорода. 3. Установку мыть под вытяжкой после полного остывания системы, залив детали прибора известковой водой.

Утилизация: Соляную кислоту слить в склянку и использовать в лаборатории. В реакционной пробирке остается смесь сульфата и хлорида натрия, а также серная кислота. Эту смесь после растворения в воде можно использовать для обнаружения сульфат-ионов, демонстрации кислой среды с разными индикаторами. Смесь можно также использовать для демонстрации свойств серной кислоты: H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2; H2SO4 + MgO = MgSO4 + H2O; H2SO4 + Cu(OH)2 = CuSO4 + 2H2O

После проведения названных демонстраций, содержимое переносят в емкость-нейтрализатор. Аналогично поступают после проведения качественной реакции на сульфат-ион: H2SO4 + BaCI2 = 2HCI + BaSO4. Содержащиеся в реакционной смеси другие ионы не мешают проведению указанных процессов.

В случае накопления больших количеств отработанной смеси, ее нейтрализуют известковым молоком и затем известковой водой до нейтральной среды с фенолфталеином. Все сливают в раковину, так как в смеси отсутствуют токсичные вещества.

Опыт 4. Взаимодействие хлора с железом и сурьмой

Оборудование и реактивы: Штатив с двумя лапками, резиновые прокладки, две пробирки Вюрца, три пробки, одна из которых с двумя отверстиями, резиновые трубки, хлоркальциевая трубка, стеклянные трубки, спиртовка, спички, перманганат калия, соляная кислота концентрированная, железо восстановленное, порошок сурьмы, сухой речной песок, уголь активированный, шпатель.

Ход работы: Собирают установку согласно рис. 25. В хлоркальциевую трубку помещают активированный уголь. В пробирку (1) насыпают порошок сурьмы, смешанный с сухим чистым песком. Пробирку закрывают пробкой со стеклянной трубкой и соединяют ее с пробиркой Вюрца (2), где будет накапливаться хлор и происходить взаимодействие сурьмы с хлором. Эта пробирка Вюрца закрывается пробкой с двумя отверстиями: одна для отростка хлоркальциевой трубки с активированным углем, другая для соединительной стеклянной трубки. В другой пробирке Вюрца (3) получают хлор из перманганата калия (1–2 ложечки для сжигания) и концентрированной соляной кислоты (1,5–2 мл). Обе пробирки Вюрца соединены резиновыми трубками и стеклянной трубкой, куда помещают порошок железа.

После добавления соляной кислоты к перманганату калия, быстро закрывают пробку. Хлор «омывает железо», реакции с железом без нагревания не происходит, далее хлор поступает в пробирку Вюрца (2) и накапливается там некоторое время. Приподнимают пробирку (1) и ссыпают сурьму в приемник хлора. Наблюдают интенсивное взаимодействие хлора с сурьмой (искры, белый дым). Нагревают железный порошок в стеклянной трубке с хлором, наблюдают образование бурого цвета хлорида железа (III). Написать уравнения реакций взаимодействия сурьмы и железа с хлором.

Техника безопасности: 1. Прибор должен быть герметичным. 2. Стеклянную трубку с железом нагревают осторожно, вначале прогревают ее по всей длине.

Утилизация: Установку разбирают под вытяжкой. Содержимое пробирки со смесью перманганата калия, соляной кислоты и продуктов их взаимодействия переносят в кристаллизатор с известковым молоком. Все другие емкости заполняют также известковым молоком и выливают в емкость-нейтрализатор. Утилизация этой смеси описана в опыте №1.

Опыт 5. Вытеснение хлором иода и брома из растворов их солей

Оборудование и реактивы: Пробирка Вюрца с пробкой, две U-образные трубки, хлоркальциевая трубка с активированным углем, штатив, спиртовка, спички, соляная кислота (конц.), KMnO4 (кристал.), ложечка для сжигания, растворы KI и KBr массовой долей 5%.

Ход работы: Собирают прибор согласно рис. 26. Установка должна быть герметичной. В пробирку Вюрца (4) помещают одну – две ложечки для сжигания кристаллического KMnO4 и соляную кислоту (конц.), немного превышающую уровень соли. Пробирку быстро закрывают пробкой. Выделяющийся хлор проходит сквозь толщу раствора KI в первой U-образной трубке. Наблюдают появление коричневой окраски и образование темно – фиолетовых кристаллов иода. Далее хлор проходит через раствор KBr во второй U-образной трубке, вытесняет бром из соли. Раствор приобретает красновато-бурый цвет. Излишки хлора поглощаются активированным углем в хлоркальциевой трубке (3). Закончив опыт, установку переносят в вытяжной шкаф или на улицу, заливают слабым щелочным раствором для нейтрализации хлора и кислоты. Затем разбирают и моют детали установки.

Техника безопасности: Концентрированную соляную кислоту необходимого объема наливают в емкость в вытяжном шкафу и переносят на демонстрационный стол.

Утилизация: В первой по ходу хлора U-образной трубке получают иод:

2KI + Cl2 ® I2 + 2KCl.

Кристаллы йода оседают через некоторое время на дно трубки, а над осадком получается раствор йода в солевом растворе. Раствор йода слить в склянку и использовать для обнаружения непредельных углеводородов. Кристаллы йода промыть холодной водой, а затем растворить в спирте. Получим спиртовую настойку йода. Если необходим кристаллический йод, то йод высушивают на воздухе, затем переносят в склянку с плотно притертой пробкой. Во второй U-образной трубке получают бром: