Химический эксперимент

Цель: На основе положения элементов в периодической системе и строения атомов сравнить физические и химические особенностей углерода, кремния и их соединений.

Задачи

После изучения темы студент должен знать (Программные требования):

1. Общая характеристика элементов. Строение атомов. Проявляемые степени окисления. Изменение свойств атомов в ряду углерод–свинец. Характер химических связей с металлами и неметаллами. Способность углерода к образованию гомоатомных цепей Э–Э и кратных связей. Гетероцепи Si–O–Si.

2. Простые вещества. Строение и свойства аллотропных модификаций углерода. Строение и физические свойства кремния, германия, олова и свинца. Реакционная способность простых веществ. Роль в биологических процессах.

3. Гидриды типа ЭН₄. Строение молекул. Физические и химические свойства. Изменение устойчивости и реакционной способности гидридов в ряду СН₄–РbН₄.

4. Кислородсодержащие соединения углерода.Оксиды углерода. Особенности строения молекул. Физические и химические свойства. Токсичность оксида углерода (II). Роль оксида углерода (IV) в процессах жизнедеятельности. Парниковый эффект.

5. Угольная кислота и ее соли.Строение молекулы угольной кислоты и карбонат-иона. Физические и химические свойства. Карбонаты и гидрокарбонаты. Термическая устойчивость карбонатов. Временная жесткость воды и способы ее устранения. Получение и применение карбонатов. Карбонатное равновесие в природе.

6. Кислородсодержащие соединения кремния. Диоксид кремния. Его полимерное строение. Сравнение энергии связей С–О и Si-О. Особенность силоксановой связи Si–O–Si. Физические и химические свойства диоксида кремния. Применение кремнийсодержащих полимеров.

7. Кремниевые кислоты и их соли.Особенности строения молекул. Природные силикаты. Алюмосиликаты. Искусственные силикаты. Стекло. Керамика. Цемент

Студент должен уметь

1.Характеризовать по плану вещества: углерод, кремний, оксиды углерода, диоксид кремния, угольная кислота, соли угольной кислоты, кремниевая кислота, соли кремниевой кислоты.- строение молекул с характеристикой связи;

3) Решать цепочки превращений

4) Проводить типовые расчеты по уравнениям реакций с применением веществ этой подгруппы.

5. Объяснять взаимопревращения карбонатов и гидрокарбонатов проводить расчеты по уравнению реакций с участием соединений углерода и кремния

6. Экспериментальные умения:

ü  получать и собирать и определять углекислый газ;

ü  получать кремниевую кислоту;

ü  получать карбонаты и гидрокарбонаты, экспериментально доказывать их свойства

Мотивационная характеристика темы:

Углерод является биогенным элементом, из него построены белки, жиры и углеводы

Важнейшие свойства карбонатно-гидрокарбонатной буферной системы играют большую роль в поддержании баланса кровеносной и костной систем. Эта же система обеспечивает жесткость воды. Углекислый газ является необходимым веществом для растений, которые синтезируют из него с водой глюкозу. Угарный газ ядовитое вещество, однако необходимое для синтеза метилового спирта и большого разнообразия органических веществ. Диоксид кремния является песком, входит в состав глин на его основе получаются стекла цементы и кирпичи. Силикагель, полученный из кремниевой кислоты, является хорошим адсорбентом. Песок применяется для очистки сточных вод .

Вопросы для обсуждения на занятии

1. Дать общую характеристику химических элементов углерода и кремния по положению в периодической системе.

2. Сравнить простые вещества кремний и углерод в соответствии с планом характеристики веществ.

3. Сравнить оксиды SiO₂, CO₂, CO по строению молекул, кристаллическим решеткам, физическим и химическим свойствам.

4. Охарактеризовать соединения углерода и кремния с водородом и металлами, особенности строения, способы получения и химические свойства.

5. Сравнить угольную и кремниевую кислоты в соответствии с планом характеристики.

6. Сравнить в соответствии с классом характеристики карбонаты, гидрокарбонаты и силикаты.

7. Объяснить понятие «жесткость» воды и охарактеризовать методы ее устранения.

Задания для самостоятельной домашней работы

[3], c.254 –  5,10, 11(на 9-10 баллов)

c. 258 – 1, 5

Составить уравнения реакции по следующей схеме

2 моль Углерода + кислород (t)→А (+ 2 моль гидроксида кальция) →Б (+ СО₂ изб.) →В + раствор карбоната натрия → Г – масса (г)?

Химический эксперимент

Техника безопасности

1. При получении углекислого газа в аппарате Киппа заправлять его последовательно сначала мрамором, потом при открытом кране соляной кислотой 1:3 до  уровня, при котором мрамор только покрыт соляной кислотой

2. Опасаться попадания силиката натрия в глаза, так как раствор его подвергается гидролизу с образованием гидроксида калия – щелочи

Обезвреживание отходов химического эксперимента:

1.Отработанную соляную кислоту из аппарата Киппа сливает лаборант.

2. Для прокаливания кремниевой кислоты следует брать только выданные пробирки.

Опыт 1. [3], c.252 – № 7а, б

Опыт 2. С. 253 – № 9а, б

Опыт 3. С.256 – № 3 а, б, в, 5.

Опыт 4. Решение экспериментальной задачи

В сосудах имеются растворы следующих веществ: сульфат натрия (или калия), карбонат натрия, хлорид натрия, иодид натрия, фосфат натрия, гидроксид кальция. Определить в каких пробирках содержатся эти вещества.

Реактивы для определения: р-р нитрата серебра, р-р хлорида бария, раствор аммиака, р-р соляной кислоты.

Образец решения см. методические указания к теме: Обменные реакции, гидролиз.