Техника безопасности: 1. Не брать руками металлический кальций.

2. Фильтровальную бумагу с очистками и кусочками металлического кальция после работы поместить в кристаллизатор.

Утилизация: Раствор гидроксида кальция слить в емкость-нейтрализатор.

Опыт 8. Взаимодействие углекислого газа с твердым едким натром

Оборудование и реактивы: Круглодонная колба, стеклянная трубка, зажим, твердый гидроксид натрия, вода, фенолфталеин, аппарат Киппа, заряженный для получения углекислого газа, фарфоровая ступка с пестиком, весы с разновесом, шпатель.

Ход работы: Колбу заполняют углекислым газом, закрывают пробкой со стеклянной и резиновой трубкой с зажимом. В колбу высыпают 2–3 г. измельченного в ступке под вытяжкой едкого натра. Закрывают колбу пробкой и несколько раз энергично встряхивают. Колба начинает разогреваться, стенки отпотевают – углекислый газ прореагировал с едким натром. Для доказательства этого конец газоотводной трубки опускают в сосуд с водой и фенолфталеином, открывают под водой зажим, вода энергично входит в колбу (эффект фонтана). Объяснить наблюдаемые явления, записать уравнение реакции, определить тип реакции.

Техника безопасности: Колбу с твердым гидроксидом натрия и углекислым газом лучше завернуть в плотную ткань, т. к. при встряхивании колба может разбиться. Размельчать твердый едкий натр в ступке под вытяжкой.

Утилизация: 1. Щелочной раствор едкого натра и карбоната натрия в колбе слить в емкость – нейтрализатор. 2. Отработанную соляную кислоту из аппарата Киппа или лабораторного прибора для получения газов, где содержится HCI и продукт взаимодействия СаСl2, можно утилизировать, добавив кусочки мрамора до прекращения выделения углекислого газа. Далее раствор фильтруют, выпаривают, кристаллы кристаллогидрата хлорида кальция используют в лаборатории. Смесь соляной кислоты с хлоридом кальция можно использовать и как кислоту в реакциях (добавлять небольшой избыток реактивов):

2 HCl(CaCl2) + Сa(OH)2 =СаСl2 + 2H2О

2HCl(CaCl2) + CaO =CaCl2 + H2О

2HCl(CaCl2) + СaCO3 = СаСl2 + CО2 + H2О

Осадки Са(OH)2, СаО, CaCO3 после фильтрования использовать для нейтрализации кислых смесей. Для этого поместить осадки в двух – или трехлитровую банку с надписью: «Нейтрализатор кислых смесей». Сюда в дальнейшем сливать все щелочные смеси, образующиеся в ходе экспериментов, а также трудно перерабатываемые смеси солей тяжелых металлов, например, смесь Рb(NO3)2, СuSO4. В щелочной среде катионы солей образуют нерастворимые осадки:

Pb(NO3)2 + Ca(OH)2 =Pb(OH)2 + Сa(NO3)2

CuSO4+ Ca(OH)2=Сu(OH)2+CaSO4

В названной емкости необходимо постоянно поддерживать щелочную среду (добавлять CaO, Ca(OH)2, другие щелочные смеси), контролируя состав фенолфталеином.

Лабораторная работа №2

Химический эксперимент по теме: "Галогены"

Опыт 1. Получение хлорной воды. Обесцвечивание хлором красящих веществ

Оборудование и реактивы: Штатив с двумя лапками, пробирка Вюрца с пробкой и газоотводной трубкой, хлоркальциевая трубка, зажим, U-образная трубка, резиновые трубки, кристаллы перманганата калия, соляная кислота (конц.), синий лакмус, вата, активированный уголь, шпатель, ложечка для сжигания.

Ход работы: В U-образную трубку наливают дистиллированной воды (1/5 объема) и опускают полоску синей лакмусовой бумаги. Правое колено U-образной трубки закрывают пробкой с хлоркальциевой трубкой, в которой находится активированный уголь (снизу и сверху комочек ваты). U-образную трубку закрепляют в лапке штатива. Пробирку Вюрца с перманганатом калия закрепляют во второй лапке штатива, и соединяют с U-образной трубкой. К перманганату калия (1–2 ложечки для сжигания) добавляют концентрированной соляной кислоты (2–2,5 мл), быстро закрывают пробкой. Выделяющийся хлор (зеленоватая окраска на белом фоне) проходит в U-образную трубку, вытесняет воздух, пробулькивает через воду, уровень воды в правом колене повышается. Хлор частично растворяется в воде, образуя хлорную воду (смесь хлорноватистой и хлороводородной кислот). Лакмус вначале краснеет, а затем обесцвечивается. Остатки хлора проходят в хлоркальциевую трубку, где адсорбируются на поверхности активированного угля. Объяснить наблюдаемые явления, выразить все процессы уравнениями реакций.

Техника безопасности: Установку после опыта переносят под вытяжку, разбирают, заливают известковой водой, затем моют. При отсутствии вытяжного шкафа указанные действия выполняют на улице.

Утилизация: В пробирке – реакторе идет процесс:

2KMnO4+16HCl = 5Cl2+2KCl+8H2O+2МnCI2

Аналогичные процессы идут также в опытах: вытеснение хлора, брома и йода из растворов их солей, взаимодействие хлора с железом и сурьмой.

В описываемом опыте в U-образной трубке получилась хлорная вода, которую следует слить в темную склянку и использовать для опытов в качестве растворенного в воде хлора:

а) 2KI+Cl2 = I2 +2KCl б) 2KBr + Cl2 = Br2 +2KCl в) Cl2+Na2S = S +2NaCl

В пробирке (а) образуется йодная вода – использовать в органической химии для обнаружения непредельных углеводородов. В пробирке (б) образуется бромная вода – также использовать для обнаружения непредельных углеводородов. Содержимое пробирки (в) слить в нейтрализатор.

Оставшаяся после реакции с избытком кислоты в пробирке-реакторе жидкая смесь MnCI2, KCl, HCl разбавляется небольшим количеством воды, затем нейтрализуется до образования осадка вначале известковым молоком, а затем известковой водой с фенолфталеином до слабого малинового окрашивания: 2HCl+Ca(OH)2 = CaCl2+2H2O и MnCl2+Ca(OH)2 = Mn(OH)2¯+CaCl2. Хлор также поглощается гидроксидом кальция:

2CI2 + 2Ca(OH)2 = CaCI2 + Ca(CIO)2 + 2H2O.

Дать осадку отстояться, надосадочную жидкость слить в нейтрализатор, осадок 2–3 раза промыть декантацией, промывные воды слить в раковину. Затем осадок отделить фильтрованием. Оставить влажный Mn(OH)2 на воздухе, он постепенно буреет вследствие окисления, протекающего по схеме: 2Mn(OH)2 + O2 +2H2O =2Mn(OH)4.

Гидроксид марганца (IV) вновь можно использовать для получения хлора при нагревании с концентрированной соляной кислотой:

Mn(OH)4 +4HCl = MnCl2 +Cl2+4H2O.

Опыт 2. Получение хлора. Демонстрация окраски

Оборудование и реактивы: Пробирка демонстрационная, хлоркальциевая трубка с активированным углем, шпатель, перманганат калия кристаллический, концентрированная соляная кислота.

Ход работы. Хлор получают взаимодействием перманганата калия с соляной кислотой в демонстрационной пробирке. Помещают 0,5 ложечки для сжигания KMnO4 в пробирку и заливают соль соляной концентрированной кислотой. Быстро закрывают пробирку пробкой с трубкой и активированным углем. Наблюдают на белом фоне зеленоватую окраску хлора.

Техника безопасности: Установку мыть под вытяжкой или на улице, вылив содержимое в кристаллизатор с известковой водой.

Утилизация: см. опыт №1

Примечание. В подобной установке можно демонстрировать окрашенные токсичные продукты реакции, например, окраску оксида азота (IV), а также проводить любые эксперименты с выделением токсичных газов и паров. Следует использовать эту установку и для выполнения лабораторных опытов учащимися с токсичными веществами.