Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

При изучении темы «Серная кислота и ее свойства» мы наблюдали демонстрационный опыт взаимодействия концентрированной серной кислоты с пассивными металлами - медью. Данный процесс отражает химическое уравнение:

Но после прекращения нагревания в пробирке отчетливо наблюдается образование осадка черного цвета, хотя ни один из продуктов, представленных в уравнении, не имеет черную окраску. После оседания частичек твердой фазы раствор остался бесцветным, не приобрел голубую окраску, характерную для гидратированных ионов меди Cu 2+.

В результате сопоставления видимых результатов химической реакции не согласующихся с уравнением, представленными в учебнике, возникло противоречие

Цель: доказать опытным путем качественный состав продуктов реакции концентрированной серной кислоты с медью и разрешить возникшее противоречие.

Таким образом, мы доказали, что протекают по меньшей мере две реакции: основная (1) и побочные (2,3), в ходе которых образуется сульфид меди (II) или (I) , сведения о параллельных реакциях практически отсутствуют в учебниках и большинстве пособий.

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2 (1)

4 Cu + 4 H 2 SO 4 = 3 CuSO 4 + 4 H 2 O + CuS (2)

5 Cu + 4 H 2 SO 4 = 3 CuSO 4 + 4 H 2 O + Cu 2 S(3)

Список литературы:

1. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ.- М.: Химия, 2000.-С.286

2. О.С.Габриелян. Химия: учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений- Москва: Дрофа, 2010.- С. 138

3. Реми Г. Курс неорганической химии. Т.2. -М,: Мир, 1966. - С.400

ВВЕДЕНИЕ

Ни одна наука

не нуждается в эксперименте

в такой степени, как химия.

Майкл Фарадей

Каждую секунду в окружающем нас мире происходит неисчислимое множество химических реакции, одни из которых с предсказуемым результатом, другие нет.

При изучении темы «Серная кислота и ее свойства» мы наблюдали демонстрационный опыт взаимодействия концентрированной серной кислоты с пассивными металлами - медью. В процессе нагревания реакционной смеси происходило выделение газообразного продукта и растворение металла меди. Данный процесс , , отражает химическое уравнение:

Cu + 2 H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2

Но после прекращения нагревания в пробирке отчетливо наблюдается образование осадка черного цвета, хотя ни один из продуктов, представленных в уравнении, не имеет черную окраску. После оседания частичек твердой фазы раствор остался бесцветным; не приобрел голубую окраску, характерную для гидратированных ионов меди Cu 2+.

В результате сопоставления видимых результатов химической реакции не согласующихся с уравнением, представленным в учебнике, возникли противоречия:

1. Почему полученная соль сульфат меди (II) не имеет голубой окраски?

2. Какой осадок выделяется при данной реакции?

Мы обратились к интернет ресурсам и учебным пособиям , , , , , в которых рассматриваются свойства концентрированной серной кислоты; в большинстве случаев продуктами взаимодействия являются соль, газ и вода, согласно уравнению, представленному выше, но в пособии рассматривается три различных варианта взаимодействия меди с серной кислотой, с учетом температуры кислоты:

Cu + H 2 SO 4 (конц., хол.) = CuO + SO 2 + H 2 O

Cu + 2H 2 SO 4 (конц., гор.) = СuSO 4 + SO 2 +2H 2 O

2Cu + 2H 2 SO 4 (безводн.) = Cu 2 SO 4 + 2H 2 O + SO 2 (200 0 C)

А в обращается внимание на возможность многостадийности взаимодействия меди с горячей концентрированной серной кислотой и образование оксида меди (II) на первом этапе:

Cu + H 2 SO 4 = CuO + SO 2 + H 2 O

CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O

В пособии по неорганической химии , рассматривается данный процесс, с возможностью образования в продуктах реакции анилита Cu 7S4

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Цель: доказать опытным путем качественный состав продуктов реакции концентрированной серной кислоты с медью и разрешить возникшее противоречие между видимыми результатами опыта и описанным уравнением данной реакции.

Задачи:

Проанализировать и подобрать методику по определению качественного состава основных продуктов химической реакции

Составить алгоритм проведения качественных реакций, подтверждающий состав продуктов реакции

Провести химический анализ

Сделать выводы, подтверждающие или опровергающие предположения.

Методы:

исследовательский метод, позволяющий прогнозировать результат, составлять алгоритм научного исследования и сформировать опыт выполнения исследования.

метод химического эксперимента, в ходе которого совершенствуется техника проведения эксперимента, поиск различных способов выполнения эксперимента, сравнение и сопоставление результатов.

Помещаем в пробирку медную проволоку, с которой удалена изоляция, затем приливаем концентрированную серную кислоту. Замечаем, что без нагревания никаких изменений не наблюдается. При нагревании отчетливо видно, как начинается выделяться газ и образуется осадок черного цвета. Выделяющийся газ имеет резкий запах. Попытка поджечь его у отверстия газоотводной трубки не приводит к успеху. Происходящий процесс описывается уравнением:

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2

Гипотеза : выделяется оксид серы (IV) (сернистый газ) - негорючий бесцветный газ с резким запахом. Для доказательства используем реакцию с сильным окислителем - перманганатом калия.

Газоотводную трубку опускаем в стаканчик с раствором перманганата калия (подкисленный), наблюдаем, что окраска раствора исчезла, раствор стал бесцветным. Продолжим пропускание выделяющегося газа через раствор KMnO 4 (нейтральный и щелочной раствор), наблюдаем, что в стаканчике с нейтральной средой раствор окрасился в бурый цвет, т.к. выпал осадок MnO 2 а в стаканчике с щелочной средой раствор окрасился в зеленый цвет, т.к. образовались манганат - ионы MnO 4 2- . К отверстию газоотводной трубки поднесем влажную синюю лакмусовую бумажку, она окрасилась в розовый цвет.

5SO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5SO 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3 H 2 O

3SO 2 + 2 KMnO 4 + H 2 O = 3SO 3 + 2MnO 2 + 2KOH

SO 2 + 2KMnO 4 + 2KOH = SO 3 + 2K 2 MnO 4 + H 2 O

Вывод: химические свойства исследуемого вещества свидетельствуют о том, что выделяется сернистый газ.

Гипотеза: В процессе реакции выделяется сульфат меди (II), но его водный раствор должен быть голубого цвета; возможно воду поглощает концентрированная серная кислота.

Для проверки выдвинутого предположения помещаем в пробирку тонко измельченный медный купорос CuSO 4 *5H 2 O голубого цвета, приливаем концентрированную серную кислоту и осторожно перемешиваем стеклянной палочкой. Через некоторое время раствор становится бесцветным, голубая окраска осадка исчезает.

Вывод: Воду прочно связывает концентрированная серная кислота.

Гипотеза: Осадок черного цвета может быть оксидом меди (II).

Это вещество нам известно, мы его получали разложением малахита в 8 и 9 классе, растворяя в разбавленной серной кислоте, получали кристаллы медного купороса.

Для проверки выдвинутого предположения в пробирку наливаем 1-2 мл концентрированной серной кислоты и добавляем очень небольшими порциями тонкий порошок оксида меди (II) черного цвета так, чтобы частички твердой фазы находились во взвешенном состоянии. При нагревании заметно, как CuO растворяется, черный цвет исчезает. Постепенно из раствора выделяются кристаллики светло-серого цвета. Берем пробирку, в которой шло взаимодействие серной кислоты с оксидом меди (II), чтобы отделить осадок от раствора. Для этого сливаем избыток серной кислоты, как можно полнее. К осадку прибавляем несколько капель воды и наблюдаем появление голубой окраски.

Вывод : полученный в ходе реакции осадок должен был раствориться при нагревании в избытке концентрированной кислоты. Значит, данный осадок не является оксидом меди (II), а другое вещество.

Гипотеза : Вещество черного цвета содержит медь и, возможно, серу, как вариант сульфид меди (II) CuS.

Осадок, полученный в опыте 1, фильтруем, тщательно промываем водой до полного отсутствия сульфат - ионов. Пробуем растворить его в соляной и азотной кислотах. Наблюдаем, что осадок растворяется только при нагревании в концентрированной азотной кислоте, при этом раствор приобретает синюю окраску, характерную для гидратированных ионов меди. При разбавлении синяя окраска переходит в голубую. В процессе реакций выделяется бурый газ - оксид азота (IV), следовательно, в состав исследуемых веществ входит восстановитель, в роли которого могут выступать ионы S 2- и Cu 2+

CuS + 8HNO 3 (конц.) = CuSO 4 + 8 NO 2 + 4H 2 O Вывод : Чтобы окончательно подтвердить гипотезу о том, что при взаимодействии меди с концентрированной серной кислотой образуется сульфид меди (II), мы исследовали продукт окисления осадка. Если осадок представляет собой сульфид меди (II), то при его окислении азотной кислотой в полученном растворе должен обнаружиться сульфат - ион. При добавлении в исследуемую смесь раствора хлорида бария наблюдается выпадение осадка белого цвета, который не растворяется при подкислении.

CuSO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 + CuCl 2

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, мы доказали, что при взаимодействии концентрированной серной кислоты с медью протекают по меньшей мере две реакции: основная (1), в результате которой образуются как в большинстве реакций, связанных с концентрированными кислотами - соль, сульфат меди (II), газ - оксид серы (IV) и вода; и побочная (2), входе которой образуется сульфид меди (II), соль и вода. Сведения о параллельной реакции практически отсутствуют в учебниках и большинстве пособий.

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2 (1)

4 Cu + 4 H 2 SO 4 = 3 CuSO 4 + 4 H 2 O + CuS (2)

5 Cu + 4 H 2 SO 4 = 3 CuSO 4 + 4 H 2 O + Cu 2 S (3)

Полученное вещество, сульфид меди, можно использовать на уроках химии для реакций, проводимых при изучении темы: «Сульфиды»

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. http://www.schoolchemistry.ru/katalog/sernayakislota.htm

2. . Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Начала химии. Современный курс для поступающих в вузы. -М.: издательство Экзамен; 2010.-С.374

3 Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ.- М.: Химия, 2000.-С.286

4. О.С.Габриелян. Химия: учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений- Москва: Дрофа, 2010

5.- С. 138Реми Г. Курс неорганической химии. Т.2. -М,: Мир, 1966. - С.

6. 400Химия. Пособие-репетитор для поступающих в вузы. Под ред. Егорова А.С. 5-е изд. - Ростов н/Д.: 2003. - 768с.

Тема: Практическая работа №4: «Взаимодействие оксида меди (II) с серной кислотой».

Цель: Научить делать выводы по проведении химического опыта.

Задачи:

1. Провести реакцию обмена между оксидом меди (II) и серной кислотой; получить кристаллы медного купороса; закрепить на практике умения правильно обращаться с лабораторным оборудованием;

2. Развивать самостоятельность, творческую активность, а также логическое мышление, умения анализировать, сравнивать делать выводы;

3. Воспитывать коллективизм, взаимовыручку, внимание, аккуратность.

Оборудование и реактивы: схема «Общий вид реакции обмена», схема 2 «примеры реакций обмена» спиртовка, спички, пробиркодержатель, пробирки, штативы для пробирок, стеклянные лопаточки, микроскоп, предметные стекла, стеклянные палочки или пипетки, оксид меди (II), 10-й раствор серной кислоты.

Тип урока: закрепление

Методы: словесные, частично-поисковые, практические

Формы работы: групповые

Ход урока

Организационный момент

Приветствие, проверка готовности класса к уроку, психологический настрой.

Изложение нового материала

1. Работа по схеме

Прежде чем приступить к уроку, заранее

Приготовила я сегодня для вас задания.

Посмотрите внимательно на схемы один и два –

С реакциями обмена вы знакомы едва-едва...

Прошу вас: формулами вопросы замените,

Определение вспомнив, примеры приведите.

Учащиеся должны вспрмнить определение реакции обмена и привести примеры уравнений реакций согласно смехе 2.

Кислота + щелочь = соль + вода

Кислота + нерастворимое основание = соль + вода

Соль + соль = нерастворимая соль + новая соль

Основной оксид + кислота = соль + вода

Соль + щелочь = нерастворимое основание + соль

Соль + кислота = нерастворимая кислота + соль

После этого учитель подводит итог по данному этапу урока.

Да, два сложных вещества в реакцию вступают,

В ходе которой свои составные части меняют.

Вот такой процесс взаимозамены

И называется реакцией обмена.

2. Инструктаж по ТБ.

Много говорить не буду,

Но хочу предостеречь:

При работе с кислотою

Нужно глазоньки беречь.

Если попадет на кожу,

То быстрей смывай водой.

Эти правила простые

Должен знать из вас любой.

При реакции обмена

Из оксида, кислоты

Мы получим сульфат меди

Плюс немножечко воды.

В руки брать веществ не нужно

(Ведь сульфат, знай, ядовит),

Избежать чтоб отравленья

И здоровью не вредить.

Проведение опыта.

Инструкция (на карточке)

1. В сухую пробирку поместите одну стеклянную (аптечную) лопаточку оксида меди (II).

2. Прилейте к нему 10 капель раствора серной кислоты.

3. Смесь подогрейте в течение 10-15 с, не доводя до кипения(для этого периодически отстраняйте спиртовку или вынимайте пробирку из пламени).

4. Дайте полученной горячей смеси отстояться.

5. Осторожно слейте раствор в чистую пробирку.

6. Одну каплю горячего раствора поместите на предметное стекло. (При остывании из раствора сульфата меди (II) выпадают кристаллы медного купороса.)

7. Полученные кристаллы рассмотрите под микроскопом.

8. Зарисуйте кристаллы медного купороса.

9. Оформите результаты работы и наблюдения в виде таблицы.

4. Оформление результатов практической работы в тетрадях.

5. Подведение итогов урока.

Сейчас прозвенит долгожданный урок.

Увы, но к концу подошел наш урок.

Прошу, уберите рабочее место.

Давайте без слов и, пожалуй, без жестов.

Поставьте на место свои реактивы,

Пробирки же все уберите в штативы.

Сгоревшие спички и мусор - в ведро.

И чтоб кабинет после вас – на все 100.

А я благодарность вам всем объявляю,

Проверив работы, в журнал выставляю

Отметки все ваши, надеясь привычно,

Что будут они «хорошо» и «отлично».

Большое спасибо я вам говорю.

Мы цели достигли. Благодарю!

Д/з. Повторить §§30-35, стр. 81-95

ПОЛУЧЕНИЕ МЕДНОГО КУПОРОСА:
Реакция обмена между оксидом меди(II)
и серной кислотой

Практическое занятие 8 класс

Цели. Провести реакцию обмена между оксидом меди(II) и серной кислотой, получить кристаллы медного купороса; закрепить на практике умения правильно обращаться с лабораторным оборудованием, включая обращение с нагревательными приборами; воспитывать у учащихся аккуратность при оформлении работы, бережное отношение к школьному имуществу; развивать самостоятельность, творческую активность, а также логическое мышление, умения анализировать, сравнивать, делать выводы.
Оборудование и реактивы. Схема 1 «Общий вид реакции обмена», схема 2 «Человек–мышка» (примеры реакций обмена), схема 3 «Кристаллы медного купороса», спиртовки, спички, пробиркодержатели, пробирки, штативы для пробирок, стеклянные (аптечные) лопаточки, микроскопы, предметные стекла, стеклянные палочки или пипетки, инструктивные карточки; оксид меди(II), 10%-й раствор серной кислоты.

ХОД УРОКА

Организационный момент.
Сообщение учителем темы, целей и задач урока.
Повторение – мать учения.
Работа со схемами 1, 2. Повторение пройденного материала о реакциях обмена.

Учитель.

Прежде чем приступить к уроку, заранее
Приготовила я сегодня для вас задания.
Посмотрите внимательно на схемы один и два –
С реакциями обмена вы знакомы едва-едва...
Прошу вас: формулами вопросы замените,
Определение вспомнив, примеры приведите.

Схема 1

Общий вид реакции обмена

Учащиеся должны вспомнить определение реакции обмена и привести примеры уравнений химических реакций согласно схеме 2. Например:

HCl + NaOH = NaCl + Н 2 О.

Схема 2

Человек–мышка
(примеры реакций обмена)

После этого учитель подводит итог по данному этапу урока.

Учитель.

Да, два сложных вещества в реакцию вступают,
В ходе которой свои составные части меняют.
Вот такой процесс взаимозамены
И называется реакцией обмена.

Инструктаж по технике безопасности.
Исполняется под гитару на мотив песни из кинофильма «Свадьба с приданым» – «Хвастать, милая, не стану…».

1-й ученик.

Много говорить не буду,
Но хочу предостеречь:
При работе с кислотою
Нужно глазоньки беречь.
Если попадет на кожу,
То быстрей смывай водой.
Эти правила простые
Должен знать из вас любой.

2-й ученик.

При реакции обмена
Из оксида, кислоты
Мы получим сульфат меди
Плюс немножечко воды.
В руки брать веществ не нужно
(Ведь сульфат, знай, ядовит),
Избежать чтоб отравленья
И здоровью не вредить.

Практическая работа «Получение медного купороса»

Инструкция
(на карточке)

Оформление результатов практической работы в тетрадях.

Таблица

Отчет по практической работе
«Получение медного купороса»

Подведение итогов урока.

Схема 3

Кристаллы медного купороса
(CuSO 4 5H 2 O)

Учитель.

Сейчас прозвенит долгожданный звонок.
Увы, но к концу подошел наш урок.
Прошу, уберите рабочее место.
Давайте без слов и, пожалуй, без жестов.
Поставьте на место свои реактивы,
Пробирки же все уберите в штативы.
Сгоревшие спички и мусор – в ведро.
И чтоб кабинет после вас – на все 100.
А я благодарность вам всем объявляю,
Проверив работы, в журнал выставляю
Отметки все ваши, надеясь привычно,
Что будут они «хорошо» и «отлично».
Большое спасибо я вам говорю.
Мы цели достигли. Благодарю!