Экспериментальная часть

Опыт 1. Взаимодействие цинка с фосфорной кислотой в отсутствии и в присутствии меди.

Внесите в пробирку фосфорную кислоту и кусочек чистого (без примесей) цинка, отметьте наблюдения. Коснитесь медной проволокой кусочка цинка в пробирке. Как изменяется интенсивность выделения водорода, и на каком металле он выделяется? Отнимите медную проволоку от цинка и убедитесь, что интенсивность выделения водорода снова изменится. Объясните наблюдения, учитывая, что между медью и цинком образуется гальванопара.

Опыт 2. Коррозия в месте контакта металлов.

В одной канцелярской скрепке укрепите маленький кусочек олова, в другой - цинк. В две пробирки налейте по 2-3 мл фосфорной кислоты, добавьте по 2 капли раствора красной кровяной соли (реактив на ионы Fe²⁺). Опустите в каждую пробирку по скрепке. В какой пробирке происходит посинение? Почему в другой пробирке не образуется турунбулева синь? Составьте схемы гальванических элементов. Составьте уравнение реакций.

Опыт 3. Растворение цинка в кислоте в присутствии ионов меди.

В две пробирки налейте по 2 мл фосфорной кислоты, в одну из них добавьте 2 капли медного купороса, и одновременно погрузите в них одинаковые по весу кусочки цинка. С одинаковой ли скоростью выделяется водород? Дайте объяснение проведенным опытам.

Опыт 4. Влияние на коррозию ионов хлора.

В две пробирки налейте медного купороса, в одну из них добавьте раствор хлорида натрия и погрузите в них одинаковые кусочки алюминия. Через некоторое время наблюдайте выделение на поверхности одного из них слоя металлической меди. В какой пробирке это происходит быстрее? Почему? Напишите уравнения реакций.

Опыт 5. Ингибирование растворения цинка в кислоте.

В пробирку налейте 2-3 мл раствора фосфорной кислоты, опустите в нее кусочек цинка. Когда водород начнет выделяться равномерно, всыпьте в пробирку один микрошпатель дихромата калия. Происходит ли уменьшение скорости выделения водорода? Какую роль выполняет дихромат калия в этом процессе?

Контрольные вопросы:

1) Что такое коррозия металлов?

2) Какие выделяют типы коррозии?

3) Какие существуют способы защиты от коррозии?

4) Что представляет собой протекторная защита?

5) Что такое легированная сталь?

6) Как происходит атмосферная коррозия луженого и оцинкованного железа при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

7) Медь не вытесняет водород из разбавленных кислот. Почему? Однако если к медной пластинке, опущенной в кислоту, прикоснуться цинковой, то на меди начинается бурное выделение водорода. Дайте этому объяснение, составив электронные уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнение протекающей химической реакции.

15ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15. Качественное определение состава органических соединений и функциональных групп

Цель:Познакомиться с реакциямикачественного определения углерода, водорода, хлора, кратной связи между атомами углерода, с химическими свойствами, качественными реакциями спиртов, альдегидов, карбоновых кислот и углеводов.

Теоретическая часть

Органическая химия изучает соединения углерода кроме простейших. В зависимости от качественного состава все органические соединения делятся на углеводороды и производные углеводородов.

Качественный элементный анализ состоит в качественном определении элементов, входящих в состав органического соединения. Для этого сначала разрушают органическое вещество, затем превращают определяемые элементы в простые неорганические соединения, которые могут быть изучены известными аналитическими методами. При сгорании органического соединения углерод, входящий в его состав, образует диоксид углерода, а водород- воду. СО₂ легко обнаруживается при пропускании его через известковую воду - образуется осадок в виде мути, а вода вызывает посинение сульфата меди (+2).

Алканы- предельные углеводороды, которые соответствуют формуле

С _nН_2n+2 (где n - число атомов углерода).

В молекулах этих соединений все связи между атомами углерода простые (одинарные), атомы углерода максимально, до предела «насыщены» водородом, и поэтому алканы в химическом отношении весьма инертны, вступают лишь в реакцию замещения водорода, протекающие крайне медленно и при особых условиях. Алканы не обесцвечивают на холоду растворы брома и перманганата калия и других окислителей.

Алкены -это непредельные углеводороды с общей формулой С_пН_2п, имеющие одну двойную связь. Наличие двойной связи в молекуле алкенов обеспечивает их высокую реакционную способность. Для алкенов характерна реакция присоединения, в процессе которой разрывается двойная химическая связь, например:

СН₃- СН= СН₂ + Br₂ →СН₃- СНBr- СН₂Br

Пропен 1,2-дибромпропан

Алкины-это углеводороды с тройной связью с общей формулой С_пН_2п-2 Алкины, будучи ненасыщенными соединениями, обладают высокой реакционной способностью. Как и алкены, легко вступают в реакцию присоединения:

НС ≡СН +Br₂ →СНBr= СНBr

Этин 1,2 –дибромэтен

Алкены и алкины легко окисляются растворами окислителей, например, перманганатом калия. В первом случае продуктом окисления является этиленгликоль, а во втором щавелевая кислота

Спирты -это производные углеводородов, у которых один или несколько атомов водорода замещены на гидроксидные группы. Из-за полярности связи кислород - водород молекулы спиртов полярны. Спирты являются нейтральными соединениями и в водных растворах не диссоциируют, однако при воздействии щелочных металлов образуют легкогидролизуемые алкоголяты:

2С₂Н₅ОН + 2Nа → 2С₂Н₅ONa +Н₂

Для одноатомных спиртов характерна легкая окисляемость, образование простых и сложных эфиров, реакция дегидратации. Многоатомные спирты можно различить по растворению свежеосажденного осадка гидроксида меди(+2)

Альдегиды и кетоны.При окислении и каталитическом дегидрировании спиртов можно получить альдегиды и кетоны- соединения, содержащие карбонильную группу

>С=О:

(О)

СН ₃―СН ₂―СН ₂ ОН → СН ₃ ―СН ₂ ―С=О

(-Н) |

Н

(О)

СН ₃―СН ―СН ₂ ОН → СН ₃ ―СН ₂ ―С =О

| (-Н) |

ОН С Н ₃

Как видно, при окислении или дегидрировании первичного спирта получается альдегид, вторичного спирта - кетон. Наличие и в альдегидах, и в кетонах карбонильной группы обусловливает определённое сходство их свойств. Однако имеются и различия, связанные с тем, что в молекулах альдегидов одна из связей карбонильной группы затрачивается на соединение с водородом. За счёт водорода этой группы альдегиды очень легко окисляются, превращаясь в карбоновые кислоты. Атом же углерода карбонильной группы кетонов связан с двумя атомами углерода (с двумя радикалами), поэтому кетоны окисляются значительно труднее.

Многофункциональные соединения можно определить по качественным реакциям на группы, входящим в данное соединение.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Определение хлора в органическом веществе.

Медную проволоку, укрепленную в корковой пробке, прокалите в бесцветном пламени горелки до исчезновения посторонней окраски пламени. После охлаждения кончик проволоки смочите в исследуемом веществе (ССl₄) и внесите в пламя горелки. В какой цвет окрасилось пламя? О наличии каких ионов свидетельствует изменение цвета пламени? Составьте уравнения реакций.

Опыт 2. Качественные реакции на кратные связи.

Заранее в пробирку налейте 2-3 мл бромной воды. Другую пробирку закрепите вертикально, бросьте несколько кусочков карбида кальция и налейте 3-5 мл воды. Быстро закройте пробкой с газоотводной трубкой. Выделяющийся ацетилен пропустите через раствор бромной воды до обесцвечивания. Подожгите выделяющийся газ. Отметьте особенности горения ацетилена. Напишите уравнения реакций.

Опыт 3. Образование алкилборатов.

В фарфоровую чашку поместите небольшое количество борной кислоты, которую затем смочите этиловым спиртом и подожгите полученную смесь. Летучие этилбораты окрашивают кайму пламени в зеленый цвет. Напишите уравнение реакции получения этилборатов.

Опыт 4. Качественная реакция на многоатомные спирты.

В пробирку налейте 1 мл 2н раствора сульфата меди (+2) и 1 мл 2н раствора гидроксида натрия. Налейте в пробирку 1-2 мл глицерина, добавьте столько же воды и встряхните. Какова растворимость глицерина в воде? К выпавшему осадку гидроксида меди добавьте несколько капель глицерина до растворения осадка. Каков цвет образовавшегося раствора? Напишите уравнения реакций. Учтите, что при взаимодействии глицерина и гидроксида меди (2+) образуется внутрикомплексное соединение.

Опыт 5. Качественная реакция на альдегиды.

В тщательно вымытую пробирку налейте аммиачный раствор оксида серебра и добавьте несколько капель формальдегида. Пробирку поместите в баню с горячей водой. Через некоторое время на стенках пробирки образуется слой серебра («серебряное зеркало»). Эта реакция является качественной на альдегиды. Составьте уравнения реакций. Будет ли протекать эта реакция с ацетоном? Почему?

Опыт 7. Взаимодействие глюкозы с гидроксидом меди (+2).

Налейте в пробирку 2-3 мл раствора глюкозы и столько же раствора гидроксида натрия. Затем налейте несколько капель раствора сульфата меди (2+).

Пробирку с полученным раствором нагрейте. Напишите уравнения реакций. Какие функциональные группы содержатся в глюкозе?

Контрольные вопросы

1) Как можно доказать наличие углерода, водорода, хлора в органических соединениях?

2) Почему химически активны непредельные углеводороды?

3) Почему концентрированная серная кислота обугливает органические соединения?

4) Почему гидроксид меди (+2) растворяется при добавлении глицерина?

5) Почему реакция «серебряного зеркала» невозможна с кетонами?

6) Какие функциональные группы содержатся в глюкозе? С помощью какого реактива это можно доказать?

7) Как при помощи одного реактива различить глицерин и глюкозу?

16 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 16. Качественное определение ионов в растворах

Цель: изучить и освоить на практике методы обнаружения и разделения элементов. Овладеть методикой эксперимента при выполнении аналитических реакций методом полумикроанализа.