Практическая работа "Металлы главных подгрупп", 11 класс, карточка - путеводитель

Практическая работа № 1 МЕТАЛЛЫ ГЛАВНЫХ ПОДГРУПП Ц е л ь :   совершенствовать   умения   решать   экспериментальные   задачи, осуществлять превращения, анализировать результаты опытов. О б о р у д о в а н и е   и   р е а к т и в ы : 1) 3 пронумерованные пробирки с кристаллами  хлорида лития, хлорида бария, карбоната кальция; 2) чистые пробирки, спиртовка, нихромовая нить; 3) реактивы: оксид кальция, 2 химических стакана с водой, раствор HCl (5 %­ный), карбонат натрия, смесь кристаллов сульфита натрия с фенофталеином, зажим   пробирочный   (или   лабораторный   штатив),   пробирки,   прибор   для получения газа (прибор Кирюшкина). ТБ: 1) аккуратно работать с реактивами и приборами;         2) не смешивать реактивы без согласования с заданием. Х о д   р а б о т ы З а д а н и е   1.  Проверьте   свою   готовность   к   выполнению   практической работы – выберите и подчеркните верные суждения: 1)   Все   гидроксиды   металлов   главных   подгрупп   растворимы   в   воде и являются щелочами. 2)   Металлы   главных   подгрупп   взаимодействуют   с   водой   с   выделением водорода. 3) Металлы главных подгрупп получают электролизом расплавов их солей (галогенидов). 4) Все металлы главных подгрупп являются хорошими восстановителями. 5)   Кристаллогидрат   сульфата   натрия   (Na2SO4  ∙   10H2O)   называют кристаллической содой. 6) Из органических веществ металлы главных подгрупп реагируют с теми, которые проявляют кислотные свойства (спирты, фенолы, карбоновые кислоты). З а д а н и е  2. Качественное определение ионов металлов. Не   применяя   других   реактивов,     определите   каждое     из   трех   веществ (растворы  хлорида   лития,   хлорида   бария,   карбоната   кальция), находящихся   в   пробирках   без   этикеток.   Заполните   таблицу  (за   справкойобратитесь   к   таблице   «Качественное   определение   катионов   щелочных   и щелочно­земельных металлов»). Действия: ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ Метод определения Цвет пламени  Формула вещества № пробирки, результат наблюдения I II I В ы в о д .   Чтобы определить катион металла, входящий в состав вещества, можно провести реакции на выделение ионов в виде _____________________, а можно определить ион __________ (с помощью чего?). З а д а н и е  3. Экспериментальная задача. Опытным путем проведите следующее превращение: CaO  →  Ca(OH) →  CaCO →  CaCl 3  2 2  Действуйте по следующему плану: 1) Запишите уравнения предполагаемых реакций и обменяйтесь тетрадями с соседом для проверки. (Если сомневаетесь, обратитесь к учителю.) ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ 2) Определите вещества, необходимые для соответствующих реакций. 3) Проведите необходимые опыты и сделайте вывод, ответив на вопрос: «В каких соединениях могут встречаться в природе щелочно­земельные металлы?». З а д а н и е  4. Проблемный опыт «Соединения щелочных металлов». 1) В пробирку  насыпьте  смесь  кристаллического  сульфита натрия  (Na2SO3 ∙ 7H2O) c фенолфталеином и нагрейте ее, держа пробирку с легким наклоном вниз. Что наблюдаете?___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ 2)   Охладите   пробирку   и   поставьте   ее   в   стакан   с   холодной   водой.   Что наблюдаете? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ 3) Попробуйте объяснить происходящие изменения, ответив на следующие в о п р о с ы : а) В какой среде фенолфталеиновый окрашивается в малиновый цвет? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ б) Что влияет на химическое равновесие в реакциях обмена? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ З а д а н и е  5. Мысленный эксперимент. Подумайте и ответьте: 1)   Почему   для   качественного   определения   ионов   магния   не   используется реакция окрашивания пламени соединениями магния? ___________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ 2)   При   пропускании   углекислого   газа   через   раствор   гидроксида   кальция наблюдается   помутнение   раствора.   При   дальнейшем   пропускании   газа помутнение   исчезает,   а   при   нагревании   образовавшегося   раствора   выпадает осадок   белого   цвета.   Опишите   проведенные   опыты   уравнениями   химических реакций. ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ З а д а н и е   5А.   Дополнительный   проблемный   опыт  «Вытеснение металлов из растворов солей».  Реакция   моделируется   на   примере   взаимодействия   железа   с   раствором сульфата меди (II).  Проблемный опыт проводится как реакция этого же раствора с кальцием или литием (порция реактива (со спичечную головку) выдается в фарфоровой чашке под слоем керосина). ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ Практическая работа № 1 МЕТАЛЛЫ ГЛАВНЫХ ПОДГРУПП Задание 1: 2, 4, 6. Задание 2.  Реактивы: 3 пронумерованные пробирки с кристаллами  хлорида лития (1), хлорида бария (2), карбоната кальция (3), спиртовка, нихромовая нить. Д е й с т в и я :   смоченную   водой   нихромовую   нить   опускаем   в   кристаллы соли, а затем подносим к пламени спиртовки. Наблюдаем за цветом пламени. (Для   определения   катиона,   окрашивающего   пламя,   можно   использовать справочные таблицы или плакаты.)  Метод определения Цвет пламени  Формула вещества 1 Красный (или карминно­ красный) LiCl №  пробирки, результат наблюдения 2 3 Зеленый (или желто­зеленый) Кирпично­красный BaCl2 CaCO3 В ы в о д :   чтобы определить катион металла, входящий в вещество, можно провести реакции на выделение ионов в виде определяемого осадка, а можно определить ион по цвету пламени. Задание 3.  Схема превращений:   CaO                             H2O                   Na2CO3                   HCl → 3          CaCO → →   Ca(OH) 2          CaCl 2  Уравнения превращений (здесь нет необходимости записывать уравнения в ионном виде, так как на данном уроке эта задача не ставится): CaO + H2O = Ca(OH)2      Ca(OH)2     +  Na2CO3 = CaCO3 ↓  + 2NaOH  (может быть и другой реактив – СО2) CaCO3 + 2HCl = CaCl2+ H2O + СО2↑Пояснение к  п р о б л е м н о м у   о п ы т у : 1)   При   нагревании   смеси   кристаллического   сульфита   натрия   с фенолфталеином   появляется   малиновая   окраска,   обусловленная   наличием гидроксид­анионов.   Это   происходит   благодаря   дегидратации   соли,   ее частичному растворению и диссоциации на ионы: Na2SO3 ∙ 7H2O  2)   Так   как   соль   образована   сильным   основанием   и   слабой   кислотой,   то Na2SO3  + + SO3  Na→ 2SO3 + 7H2O;   2Na→ 2– происходит ее гидролиз, приводящий к накоплению гидроксид­анионов: ↔   NaHSO Na2SO3 + H2O    3) Если смесь охладить, то наблюдается смещение химического равновесия гидролиза   в   противоположном   направлении;   малиновая   окраска   сначала ослабевает, а затем исчезает почти полностью. 3 + NaOH Пояснение к  м ы с л е н н о м у   э к с п е р и м е н т у : 1) Для качественного определения ионов магния не используется реакция окрашивания   пламени   соединениями   магния,   так   как   магний   образует нерастворимое основание (осадок белого цвета) и можно определить наличие ионов магния с помощью реакции с раствором гидроксида натрия. Уравнение: MgSO4 + 2NaOH = Mg(OH)2 + Na↓                    Mg2+ + 2OH– = Mg(OH)2↓ 2)   Сначала   образуется   нерастворимая   средняя   соль   –   карбонат   кальция (CaCO3). При дальнейшем пропускании углекислого газа CaCO3 взаимодействует с   ним,   что   приводит   к   образованию   кислой   соли   –   гидрокарбоната   кальция (Ca(HCO3)2), растворимой в воде. При нагревании кислой соли происходит ее разложение: 2SO4;  Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2                                                 t° Ca(HCO3)2   →   CaCO ↓  + CO 3 2 + H2O Дополнительные проблемные опыты Вытеснение металлов из растворов солей.  Реакция   моделируется   на   примере   взаимодействия   железа   с   раствором сульфата меди (II). Проблемный опыт проводится на примере взаимодействия этого   же   раствора   с   кальцием   или   литием   (порция   со   спичечную   головку выдается в фарфоровой чашке под слоем керосина).Ожидаемого выделения меди не происходит, так как щелочные и щелочно­ земельные металлы взаимодействуют с водой, присутствующей в растворе соли. В итоге образуется щелочь, которая приводит к образованию гидроксида меди (II) (в примере с кальцием) или к образованию гидроксида, разлагающегося под действием теплового эффекта реакции до оксида меди (II) (в случае с литием): Ca + CuSO4 + 2H2O = Cu(OH)2 + H↓ 2  ↑  + CaSO ↑  + Li 2SO4 2Li + CuSO4 + 2H2O = Cu(OH)2 + H2                                                                         СuO    H2O Результаты проведенных параллельно опытов можно обсудить с точки зрения различий в продуктах реакции (почему в реакции с кальцием гидроксид меди (II) не   разлагается,   а   реакция   с   литием   приводит   к   образованию   оксида?).   Это подводит обучающихся к новому уровню обобщения материала. 4