Глава III. Неметаллы и их соединения. Практическая работа 5. Получение углекислого газа. Качественная реакция на карбонат-ионы — с. 115
Практическая работа 5. Получение углекислого газа. Качественная реакция на карбонат-ионы.
1. В две пробирки налейте по 20 капель дистиллированной воды и добавьте по 3—4 капли раствора фиолетового лакмуса. В третью пробирку внесите примерно 20 капель раствора известковой воды. Установите пробирки в штатив. Туда же поместите и три пустые пробирки.
2. В прибор для получения газов внесите 2—3 небольших кусочка мрамора и закрепите прибор в лапке штатива. В воронку налейте немного соляной кислоты, чтобы она покрывала кусочки мрамора. Газоотводную трубку прибора опустите в пробирку с водой, подкрашенной раствором лакмуса. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакции в молекулярной и ионной формах.
3. Пропускайте выделяющийся оксид углерода(IV) через воду до тех пор, пока раствор лакмуса не приобретёт красную окраску. Объясните наблюдаемое и запишите уравнения реакции в молекулярной и ионной формах. Сравните окраску раствора с окраской в контрольной пробирке.
4. Промойте конец газоотводной трубки в стакане с водой. После этого конец газоотводной трубки перенесите в пробирку с известковой водой и пропускайте газ до помутнения раствора (рис. 49).
5. Продолжайте пропускать газ через помутневший раствор. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакции в молекулярной и ионной формах.
Примечание. Если скорость выделения газа замедлилась, то в пробирку с мрамором можно добавить немного соляной кислоты.
6. Промойте конец газоотводной трубки в стакане с водой. Перенесите газоотводную трубку в четвёртую пробирку, опустив её до дна пробирки. Соберите газ методом вытеснения воздуха (почему именно этим методом?).
7. Зажгите лучинку и внесите её в пробирку. Что наблюдаете? Объясните наблюдаемое.
8. В одну чистую пробирку налейте 2 мл раствора карбоната натрия, в другую — 2 мл раствора карбоната калия. Добавьте в каждую пробирку 1—2 мл раствора серной кислоты. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.
Разберите установку и приведите в порядок рабочее место. Оформите отчёт. [на рисунке 49: наклонная пробирка с мрамором CaCO₃ и соляной кислотой HCl на штативе, газоотводная трубка опущена в пробирку с раствором Ca(OH)₂]
1. В две пробирки налейте по 20 капель дистиллированной воды и добавьте по 3—4 капли раствора фиолетового лакмуса. В третью пробирку внесите примерно 20 капель раствора известковой воды. Установите пробирки в штатив. Туда же поместите и три пустые пробирки.
2. В прибор для получения газов внесите 2—3 небольших кусочка мрамора и закрепите прибор в лапке штатива. В воронку налейте немного соляной кислоты, чтобы она покрывала кусочки мрамора. Газоотводную трубку прибора опустите в пробирку с водой, подкрашенной раствором лакмуса. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакции в молекулярной и ионной формах.
3. Пропускайте выделяющийся оксид углерода(IV) через воду до тех пор, пока раствор лакмуса не приобретёт красную окраску. Объясните наблюдаемое и запишите уравнения реакции в молекулярной и ионной формах. Сравните окраску раствора с окраской в контрольной пробирке.
4. Промойте конец газоотводной трубки в стакане с водой. После этого конец газоотводной трубки перенесите в пробирку с известковой водой и пропускайте газ до помутнения раствора (рис. 49).
5. Продолжайте пропускать газ через помутневший раствор. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакции в молекулярной и ионной формах.
Примечание. Если скорость выделения газа замедлилась, то в пробирку с мрамором можно добавить немного соляной кислоты.
6. Промойте конец газоотводной трубки в стакане с водой. Перенесите газоотводную трубку в четвёртую пробирку, опустив её до дна пробирки. Соберите газ методом вытеснения воздуха (почему именно этим методом?).
7. Зажгите лучинку и внесите её в пробирку. Что наблюдаете? Объясните наблюдаемое.
8. В одну чистую пробирку налейте 2 мл раствора карбоната натрия, в другую — 2 мл раствора карбоната калия. Добавьте в каждую пробирку 1—2 мл раствора серной кислоты. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.
Разберите установку и приведите в порядок рабочее место. Оформите отчёт. [на рисунке 49: наклонная пробирка с мрамором CaCO₃ и соляной кислотой HCl на штативе, газоотводная трубка опущена в пробирку с раствором Ca(OH)₂]
Цель: получить углекислый газ, изучить его свойства и выполнить качественную реакцию на карбонат-ионы. Оборудование: штатив с лапкой, прибор для получения газов (пробирка с пробкой и газоотводной трубкой), пробирки, стакан с водой, лучинка, спички. Реактивы: мрамор CaCO₃, соляная кислота, дистиллированная вода, раствор лакмуса, известковая вода, растворы Na₂CO₃, K₂CO₃ и H₂SO₄. Работать нужно в соответствии с правилами техники безопасности: кислоты наливать осторожно, при попадании на кожу смыть водой.
Ход работы и наблюдения.
1) Подготовка. В двух пробирках фиолетовый раствор лакмуса в воде (одна из них — контрольная), в третьей прозрачная известковая вода Ca(OH)₂.
2) Получение газа. На мрамор подействовали соляной кислотой: наблюдается «закипание» — выделение пузырьков бесцветного газа без запаха.
CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O
CaCO₃ + 2H⁺ + 2Cl⁻ = Ca²⁺ + 2Cl⁻ + CO₂↑ + H₂O
CaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + CO₂↑ + H₂O
3) Раствор лакмуса. При пропускании газа фиолетовая окраска раствора лакмуса меняется на красную (розово-красную); в контрольной пробирке раствор остаётся фиолетовым. Углекислый газ частично реагирует с водой с образованием слабой угольной кислоты, которая диссоциирует с образованием ионов водорода:
CO₂ + H₂O ⇄ H₂CO₃
H₂CO₃ ⇄ H⁺ + HCO₃⁻
Окраска лакмуса изменяется, потому что в кислой среде он становится красным.
4) Известковая вода. При пропускании газа раствор мутнеет — выпадает белый осадок карбоната кальция:
Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O
Ca²⁺ + 2OH⁻ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O
5) При дальнейшем пропускании газа осадок растворяется, раствор вновь становится прозрачным: образуется растворимый гидрокарбонат кальция:
CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂
CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca²⁺ + 2HCO₃⁻
6) Сбор газа. Углекислый газ собирают в пробирку методом вытеснения воздуха (пробирка стоит отверстием вверх, трубка опущена до дна), потому что он тяжелее воздуха (M = 44 г/моль, воздуха — 29 г/моль), поэтому скапливается внизу и вытесняет воздух вверх. Метод вытеснения воды менее удобен: CO₂ заметно растворяется в воде и частично реагирует с ней.
7) Горящая лучинка, внесённая в пробирку с газом, гаснет: углекислый газ не поддерживает горение (он не горит и вытесняет кислород).
8) Качественная реакция на карбонат-ионы. В обеих пробирках при добавлении серной кислоты наблюдается бурное выделение бесцветного газа без запаха («вскипание»):
Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O
2Na⁺ + CO₃²⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻ = 2Na⁺ + SO₄²⁻ + CO₂↑ + H₂O
K₂CO₃ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O
2K⁺ + CO₃²⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻ = 2K⁺ + SO₄²⁻ + CO₂↑ + H₂O
Сокращённое ионное уравнение в обоих случаях одно и то же: CO₃²⁻ + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O. Газ можно подтвердить помутнением известковой воды.
Вывод. Углекислый газ получают действием кислот на карбонаты; он тяжелее воздуха, не поддерживает горение, при растворении в воде образует слабую угольную кислоту, с известковой водой даёт осадок CaCO₃, который растворяется в избытке CO₂. Карбонат-ионы обнаруживают действием сильных кислот по выделению углекислого газа (CO₃²⁻ + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O).
Ход работы и наблюдения.
1) Подготовка. В двух пробирках фиолетовый раствор лакмуса в воде (одна из них — контрольная), в третьей прозрачная известковая вода Ca(OH)₂.
2) Получение газа. На мрамор подействовали соляной кислотой: наблюдается «закипание» — выделение пузырьков бесцветного газа без запаха.
CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O
CaCO₃ + 2H⁺ + 2Cl⁻ = Ca²⁺ + 2Cl⁻ + CO₂↑ + H₂O
CaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + CO₂↑ + H₂O
3) Раствор лакмуса. При пропускании газа фиолетовая окраска раствора лакмуса меняется на красную (розово-красную); в контрольной пробирке раствор остаётся фиолетовым. Углекислый газ частично реагирует с водой с образованием слабой угольной кислоты, которая диссоциирует с образованием ионов водорода:
CO₂ + H₂O ⇄ H₂CO₃
H₂CO₃ ⇄ H⁺ + HCO₃⁻
Окраска лакмуса изменяется, потому что в кислой среде он становится красным.
4) Известковая вода. При пропускании газа раствор мутнеет — выпадает белый осадок карбоната кальция:
Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O
Ca²⁺ + 2OH⁻ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O
5) При дальнейшем пропускании газа осадок растворяется, раствор вновь становится прозрачным: образуется растворимый гидрокарбонат кальция:
CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂
CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca²⁺ + 2HCO₃⁻
6) Сбор газа. Углекислый газ собирают в пробирку методом вытеснения воздуха (пробирка стоит отверстием вверх, трубка опущена до дна), потому что он тяжелее воздуха (M = 44 г/моль, воздуха — 29 г/моль), поэтому скапливается внизу и вытесняет воздух вверх. Метод вытеснения воды менее удобен: CO₂ заметно растворяется в воде и частично реагирует с ней.
7) Горящая лучинка, внесённая в пробирку с газом, гаснет: углекислый газ не поддерживает горение (он не горит и вытесняет кислород).
8) Качественная реакция на карбонат-ионы. В обеих пробирках при добавлении серной кислоты наблюдается бурное выделение бесцветного газа без запаха («вскипание»):
Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O
2Na⁺ + CO₃²⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻ = 2Na⁺ + SO₄²⁻ + CO₂↑ + H₂O
K₂CO₃ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O
2K⁺ + CO₃²⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻ = 2K⁺ + SO₄²⁻ + CO₂↑ + H₂O
Сокращённое ионное уравнение в обоих случаях одно и то же: CO₃²⁻ + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O. Газ можно подтвердить помутнением известковой воды.
Вывод. Углекислый газ получают действием кислот на карбонаты; он тяжелее воздуха, не поддерживает горение, при растворении в воде образует слабую угольную кислоту, с известковой водой даёт осадок CaCO₃, который растворяется в избытке CO₂. Карбонат-ионы обнаруживают действием сильных кислот по выделению углекислого газа (CO₃²⁻ + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O).