Неорганическая химия
Покупка
Тематика:
Общая и неорганическая химия
Издательство:
Лаборатория знаний
Под ред.:
Шевельков Андрей Владимирович
Год издания: 2021
Кол-во страниц: 478
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-00101-938-1
Артикул: 801699.01.99
В практикуме рассмотрены основные приемы безопасной работы в химической лаборатории с целью изучения физико-химических основ неорганической химии и химии s-, р-, d- и /-элементов. Все опыты и методики синтеза отработаны и выверены, что обеспечивает их успешное выполнение, а разнообразие представленных опытов позволяет преподавателям сделать необходимую подборку для различных по трудоемкости учебных курсов. Также приведен большой справочный материал, который может быть использован для самостоятельной научной и аудиторной работы студентов. Представленное учебное пособие является составной частью учебно-методического комплекта, включающего учебник и задачник с планами семинарских занятий и вариантами экзаменационных заданий, написанного сотрудниками кафедры неорганической химии химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова под редакцией проф. А. В. Шевелькова. Для студентов, преподавателей и научных сотрудников химических вузов.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 04.03.01: Химия
- ВО - Специалитет
- 04.05.01: Фундаментальная и прикладная химия
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Москва Лаборатория знаний 2021 Рекомендовано Электронное издание ПРАКТИКУМ Рекомендовано Федеральным учебно-методическим объединением в системе высшего образования по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки 04.00.00 Химия в качестве учебного пособия для обучающихся по основным образовательным программам высшего образования уровня бакалавриат и специалитет по направлению подготовки 04.03.01 и специальности 04.05.01 Под редакцией профессора, доктора химических наук А. В. Шевелькова НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ У Ч Е Б Н И К Д Л Я В Ы С Ш Е Й Ш К О Л Ы
УДК 544+546(075.8) ББК 24.1:528я73 Н52 Н52 Неорганическая химия. Практикум / Е. И. Ар- дашникова, Е. Д. Демидова, В. А. Алёшин ; под ред. А. В. Шевелькова. — Электрон. изд. — М. : Лаборатория знаний, 2021. — 478 с. — Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10". — Загл. с титул. экрана. — Текст : электронный. ISBN 978-5-00101-938-1 В практикуме рассмотрены основные приемы безопасной работы в химической лаборатории с целью изучения физико- химических основ неорганической химии и химии 𝑠-, 𝑝-, 𝑑- и 𝑓-элементов. Все опыты и методики синтеза отработаны и выверены, что обеспечивает их успешное выполнение, а разнообразие представленных опытов позволяет преподавателям сделать необходимую подборку для различных по трудоемкости учебных курсов. Также приведен большой справочный материал, который может быть использован для самостоятельной научной и аудиторной работы студентов. Представленное учебное пособие является составной частью учебно-методического комплекта, включающего учебник и задачник с планами семинарских занятий и вариантами экзаменационных заданий, написанного сотрудниками кафедры неорганической химии химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова под редакцией проф. А. В. Шевель- кова. Для студентов, преподавателей и научных сотрудников химических вузов. УДК 544+546(075.8) ББК 24.1:528я73 Деривативное издание на основе печатного аналога: Неорганическая химия. Практикум / Е. И. Ардашникова, Е. Д. Демидова, В. А. Алёшин ; под ред. А. В. Шевелькова. — М. : Лаборатория знаний, 2021. — 473 с. : ил. ISBN 978-5-00101-031-9 В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации ISBN 978-5-00101-938-1 c○ Лаборатория знаний, 2021
ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящее руководство к лабораторным и практическим занятиям ставит своей целью систематическое изучение основных свойств химических элементов и их соединений с позиций Периодического закона Д. И. Менделеева, а также освоение обучающимися приемов лабораторного эксперимента. Представленное учебное пособие является составной частью учебно-методического комплекта, включающего задачник с планами семинарских занятий и вариантами экзаменационных заданий и учебник «Неорганическая химия» под редакцией проф. А. В. Ше- велькова. Учебное пособие полностью соответствует стандартам образовательной программы для классических университетов по специальности « Химия» и предназначено для студентов, изучающих неорганическую химию. Рекомендуется для использования на химических факультетах университетов и в других химических вузах. В части I практикума изложены основные приемы безопасной работы в химической лаборатории. Часть II посвящена изучению физико-химических основ неорганической химии и содержит задачи по тепловым эффектам и скорости химических реакций, химическому равновесию, свойствам растворов, электролитической диссоциации. В части III–V включены опыты по изучению химии s-, p-, d- и f-элементов и методики синтеза их соединений. В разделах, посвященных химии элементов, представлены практические задания, иллюстрирующие свойства неорганических соединений и их реакционную способность, а также методики синтезов неорганических соединений, которые студенты могут выполнять при изучении курса неорганической химии. Синтезы подразделяются на два уровня сложности: а) синтезы (с идентификацией) и дополнительные опыты для общего практикума; б) синтезы повышенной сложности, требующие использования специального лабораторного оборудования и приборов. Для описания выполняемых операций используются иллюстрации. Все опыты и методики отработаны и выверены, что обеспечивает их успешное выполнение. Разнообразие представленных опытов позволяет преподавателям сделать необходимую подборку для различных по трудоемкости учебных курсов. Приложение практикума содержит информацию о требовани- ях, предъявляемых к курсовым работам по неорганической хи- мии и рекомендации по выполнению и оформлению курсовых и дипломных квалификационных работ по разнообразным хими- ческим дисциплинам. Большой справочный материал (термодинамические харак- теристики неорганических веществ, стандартные электродные потенциалы в виде диаграмм Латимера, константы кислотно-
Предисловие сти и основности Ka и Kb, произведения растворимости, раство- римость, потенциалы ионизации и др.), необходимый при вы- полнении практических заданий и курсовых работ, объяснения наблюдаемых закономерностей, приводится в виде таблиц в При- ложении. Он может быть использован для самостоятельной на- учной и аудиторной работы студентов. При написании практикума использован многолетний опыт коллектива кафедры неорганической химии химического фа- культета МГУ. Соблюдаются традиции практикумов, по которым учились, а затем и преподавали авторы настоящего издания. 1. Практикум по неорганической химии: учеб. пособие для ун-тов / О. Г. Немкова, Е. И. Бурова, О. И. Воробьева [и др.] / Под ред. В. И. Спицына. — М.: Изд-во Московского ун-та, 1965. — 318 с. 2. Практикум по неорганической химии: учеб. пособие для химических спец. вузов / О. И. Воробьева, Е. А. Ипполитова, О. Г. Немкова [и др.] / Под ред. В. И. Спицына. — М.: Изд-во Московского ун-та, 1976. — 295 с. 3. Практикум по неорганической химии: учеб. пособие для химических спец. вузов / О. И. Воробьева, К. М. Дунаева, Е. А. Ипполитова, Н. С. Тамм / Под ред. В. И. Спицына. — 2-е изд. — М.: Изд-во Московского ун-та, 1984. — 296 с. 4. Практикум по неорганической химии: учеб. пособие для вузов по направлению и спец. «Химия» / О. И. Воробьева, К. М. Дунаева, Ю. М. Киселев [и др.] / Под ред. В. П. Злома- нова. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1994. — 296 с. 5. Практикум по неорганической химии: учеб. пособие для студентов высших учебных заведений / В. А. Алешин, К. М. Ду- наева, А. И. Жиров [и др.] / Под ред. Ю. Д. Третьякова. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 384 с. При подготовке нового издания практикума учтены измене- ния учебной программы и особенности использования современ- ного лабораторного оборудования, усовершенствовано содержание задач. Введены новые практические задания и пересмотрены ме- тодики синтезов. Особое внимание уделено технике лаборатор- ных работ и безопасного проведения химического эксперимента. Авторы благодарны всем преподавателям и сотрудникам кафедры неорганической химии МГУ имени М. В. Ломоносо- ва, особенно профессору П. Е. Казину, доцентам Е. В. Карпо- вой, М. Е. Тамм, М. Г. Розовой, С. Я. Истомину, Р. В. Пани- ну, В. Д. Долженко, Д. О. Чаркину, старшему преподавателю Ю. А. Белоусову за ценные советы, дополнения и замечания.
ЧАСТЬ I ТЕХНИКА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. ПРАВИЛА РАБОТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ 1.1. Подготовка к проведению химического эксперимента Проведение химического эксперимента связано с повышен- ной опасностью, поэтому работать в лаборатории можно только после основательной предварительной подготовки. Необходимо внимательно изучить описания опытов и синтезов, ознакомить- ся по учебным и справочным пособиям со свойствами изучаемых и используемых веществ, с теоретическим материалом по данной теме, провести необходимые расчеты и оформить рабочий жур- нал. Особое внимание следует уделить проблемам безопасного выполнения химического эксперимента. В практикуме студенту отводится рабочее место, которое он должен поддерживать в чистоте и порядке. На рабочем столе во время занятий могут находиться только необходимые для ра- боты в данное время предметы. Все работы, за небольшим ис- ключением, выполняются студентом индивидуально. Студент должен быть одет в рабочий халат из хлопковой тка- ни, застегивающийся спереди. В кармане халата всегда долж- но быть маленькое полотенце или небольшой кусок хлопковой ткани. Для работы в практикуме необходимо иметь защитные очки, перчатки, спички (или зажигалку). Волосы должны быть тщательно убраны и надежно закреплены. Не следует приходить в лабораторию в легко воспламеняющейся одежде из синтетики, в обуви на высоких каблуках. 1.2. Правила безопасности при работе в лаборатории 1. Перед выполнением эксперимента тщательно продумайте и подготовьте план работы, получите одобрение у преподавате- ля. Любое действие, особенно выполняемое впервые, обязательно согласуйте с преподавателем или лаборантом. 2. При входе в лабораторию наденьте рабочий халат. 3. В практикуме всегда следует носить защитные очки (или маску). 4. Не покидайте без необходимости свое рабочее место. 5. Не принимайте пищу в лаборатории. Перед выходом из ла- боратории тщательно вымойте руки с мылом.
1. Правила работы в химической лаборатории 6. Все опыты с ядовитыми, едкими, пахучими веществами выполняйте только в вытяжном шкафу, надев перчатки и за- щитные очки (или маску). 7. Выделяющиеся при реакции газы и пары не нюхайте и не вдыхайте. 8. Концентрированные растворы (в первую очередь кислоты) при разбавлении водой всегда приливайте к воде, а не наоборот. 9. Химические реактивы берите шпателем, ложечкой или пинцетом (но не руками!). 10. При отборе любых жидкостей пипетками пользуйтесь пи- петаторами. 11. Все необходимые для работы вещества и растворы готовь- те заранее. 12. Перед проведением опыта или синтеза проверяйте работу оборудования. 13. К синтезу приступайте только после одобрения препода- вателем качества сборки прибора и проверки правильности под- готовки исходных реагентов. 14. Не оставляйте прибор без присмотра! 15. Все химические эксперименты выполняйте стоя, не сиди- те возле работающего прибора. 16. При нагревании пробирок не направляйте отверстие про- бирки на себя или соседа. 17. Не наклоняйтесь над приборами, в которых идет синтез, выпаривание, сплавление, фильтрование при пониженном давле- нии (под вакуумом) и т. п. 18. Опасные продукты реакции выливайте только в соответ- ствующие банки в вытяжном шкафу. 19. Неизрасходованные реактивы ни в коем случае не высы- пайте (не выливайте) обратно в склянки, сдайте их лаборанту. Выполнение этих несложных правил должно сделать работу в лаборатории безопасной, но если несчастный случай все же произошел, необходимо уметь оказать первую помощь, а затем обратиться к врачу. 1.3. Оказание неотложной помощи Возгорание одежды. При возгорании одежды немедленно потушите огонь водой из специального душа или из ближайшей раковины. Если воды поблизости нет, то пламя можно сбить, по- валившись на пол горящим участком одежды вниз. Для тушения одежды набросьте на место горения специальную кошму из не- горючего материала.
Часть I. Техника лабораторных работ Термический ожог. Если ожог слабый и на небольшом участке, обработайте пораженное место соответствующими сред- ствами из аптечки. Места большого ожога закройте стерильным бинтом и обратитесь к врачу. В этом случае не применяйте мази и масла. Не вскрывайте пузыри. Химический ожог кожи. Обожженный участок промойте сильной струей воды, после этого при ожогах щелочами — 3%-м раствором борной кислоты, а при ожогах кислотами — 3%-м рас- твором гидрокарбоната натрия. Ожоги от брома промойте 3%-м раствором тиосульфата натрия. При попадании на кожу концентрированной серной кислоты или оксида фосфора(+5) немедленно удалите их сухой тканью, а затем промойте сильной струей воды. Ожог глаз. Немедленно многократно промойте глаза струей воды комнатной температуры. Сразу же обратитесь к врачу. Отравление газами и парами. Пострадавшего как можно скорее выведите на свежий воздух. Отравление ядами. Вызовите у пострадавшего сильную рвоту, дав ему выпить насыщенный раствор поваренной соли, чтобы удалить яд из желудка. Немедленно вызовите врача. Порез. Края раны обработайте антисептиком (3%-м раствором пероксида водорода и 5%-м спиртовым раствором иода) и закрой- те стерильным пластырем или бинтом. При повреждении артерии наложите жгут на конечность и немедленно вызовите врача. 1.4. Оформление рабочего журнала При работе в практикуме студенты ведут рабочий журнал. Примеры оформления рабочего журнала приведены ниже (см. табл. 1.1 и 1.2 на с. 10–11). Для рабочего журнала рекомендуется использовать тетрадь в клетку формата А4 или готовые трафареты рабочих журналов. Трафареты размещены на сервере дистанционного обучения хи- мического факультета МГУ (http://vle3.chem.msu.ru / ) в курсе «Неорганическая химия для химиков». Оформление журнала проводится заранее. Вначале укажите тему, название опыта или синтеза и дату его проведения. Внесите в журнал: а) полные схемы всех приборов; б) уравнения всех химических реакций (коэффициенты для окислительно-восстановительных реакций, проходящих в раство- рах, подберите методом электронно-ионного баланса); в) расчеты исходных количеств веществ и теоретического вы- хода получаемых соединений;
1. Правила работы в химической лаборатории г) физико-химические свойства исходных и синтезируемых веществ (строение, агрегатное состояние, цвет, температура плав- ления и / или кипения, плотность, растворимость и др.); д) план работы — перечень последовательных операций с указанием условий проведения опыта и количеств исходных веществ (методику синтеза не переписывайте!). В ходе выполнения экспериментальной работы в рабочий журнал занесите: а) результаты взвешивания, измерения объема, определения плотности и т. д. исходных реагентов и продуктов реакции; б) реальные режимы синтеза (температура, время, скорость смешивания ( прибавления) реагентов, скорость пропускания газа и т. д.). Особое внимание следует уделить описанию наблюдаемых явлений: изменению окраски, выделению газов, выпадению осадков. Кристаллические вещества рекомендуется рассмотреть под микроскопом и отметить (зарисовать) форму кристаллов. После завершения экспериментальной работы напишите отчет о выполненной работе, включив в него: а) расчет выхода в процентах (для синтезов); б) краткие выводы, объяснение наблюдаемых явлений и ответы на вопросы. После окончания работы сдайте преподавателю полученный препарат вместе с отчетом о проведении синтеза. Синтезированное вещество должно быть помещено в бюкс или пробирку (рис. 1.1). На этикетке укажите свою фамилию, № группы, фор- мулу полученного вещества, его массу и дату проведения опыта. Рис. 1.1. Бюкс (а) и пробирка (б) с полученными препаратами
Часть I. Техника лабораторных работ Примеры оформления рабочего журнала (опыты и синтезы) Таблица 1.1. Проведение опыта Название опыта: «Произведение растворимости» Дата 23.09.2020 План работы Уравнения реакций Наблюдения Осаждение труднорастворимых солей • Налейте в три пробирки по 2–3 мл растворов хлоридов бария, стронция и кальция соответственно: 1) в первую пробирку прилейте раствор сульфата натрия; BaCl2 + … → … 2) во вторую — насыщенный раствор сульфата кальция; SrCl2 + … → … 3) в третью — насыщенный раствор сульфата стронция CaCl2 + … → … • Объясните образование осадков, пользуясь понятием произведения растворимости. Ответы на вопросы, выводы • Отметьте, в каких случаях при сливании растворов солей не происходит образования осадка Растворение труднорастворимых солей • Получите в пробирках осадки: 1) карбоната кальция; … + …→ … 2) оксалата кальция. …. + … → … • Декантируйте растворы и к влажным осадкам прилейте раствор уксусной кислоты. CaCO3 + … → … CaC2O4 + … → … • Повторите опыт, заменив уксусную кислоту на соляную CaCO3 + … → … CaC2O4 + … → … • Объясните полученные результаты Ответы на вопросы, выводы