Страница 13 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Повторите правила техники безопасности при использовании лабораторного оборудования.

Решение:

При работе с лабораторным оборудованием необходимо строго соблюдать следующие правила техники безопасности, сгруппированные по категориям:

Общие правила поведения в лаборатории

1. Входить в лабораторию и приступать к работе можно только с разрешения преподавателя.

2. Работать в лаборатории следует в специальной одежде (халате). Длинные волосы необходимо убрать.

3. На рабочем месте не должно быть посторонних предметов. Следует поддерживать чистоту и порядок.

4. Необходимо точно следовать инструкциям по выполнению работы. Запрещается проводить любые опыты, не предусмотренные заданием.

5. Запрещается принимать пищу и напитки на рабочем месте в лаборатории.

6. После завершения работы необходимо убрать рабочее место, сдать оборудование преподавателю и тщательно вымыть руки.

Правила работы с лабораторной посудой и стеклом

1. Перед использованием следует внимательно осмотреть стеклянную посуду на предмет трещин и сколов. Использование поврежденной посуды запрещено.

2. При нагревании жидкостей в пробирке ее отверстие нужно направлять в сторону от себя и других людей.

3. Нельзя плотно закрывать сосуды, в которых нагреваются жидкости.

4. Осколки разбитого стекла нельзя убирать голыми руками. Для этого следует использовать щетку и совок.

Правила работы с нагревательными приборами

1. Перед началом работы необходимо убедиться в исправности нагревательного прибора.

2. Зажигать спиртовку можно только спичкой или специальной зажигалкой. Запрещается зажигать одну спиртовку от другой.

3. Гасить пламя спиртовки следует, накрывая его колпачком. Дуть на пламя запрещено.

4. Нельзя оставлять работающие нагревательные приборы без присмотра и размещать рядом с ними легковоспламеняющиеся материалы.

Правила работы с химическими реактивами

1. Запрещается пробовать любые вещества на вкус.

2. Для определения запаха вещества нельзя подносить сосуд близко к лицу. Следует осторожно направить пары или газ к себе движением ладони.

3. При разбавлении концентрированных кислот необходимо медленно приливать кислоту в воду, а не наоборот.

4. При попадании химического вещества на кожу или одежду, необходимо немедленно смыть его большим количеством воды и сообщить об этом преподавателю.

5. Отработанные реактивы следует сливать в специальную тару, указанную преподавателем.

Правила работы с электрооборудованием

1. Перед включением электроприбора в сеть необходимо проверить его исправность и целостность изоляции проводов.

2. Включать и выключать приборы следует сухими руками.

3. Запрещается самостоятельно разбирать электроприборы, включенные в сеть.

4. При обнаружении неисправности (запах гари, искрение) следует немедленно отключить прибор от сети и сообщить преподавателю.

Действия в чрезвычайных ситуациях

1. При любой аварийной ситуации (пожар, травма) необходимо немедленно сообщить преподавателю.

2. В случае пореза, ожога или отравления следует немедленно обратиться за помощью к преподавателю для оказания первой медицинской помощи.

3. Необходимо сохранять спокойствие, не создавать панику и четко следовать указаниям преподавателя.

Ответ:

Ключевым условием безопасной работы в лаборатории является неукоснительное соблюдение всех перечисленных правил техники безопасности, внимательность и аккуратность при выполнении опытов, а также четкое следование инструкциям преподавателя.

Что такое качественная реакция?

Качественная реакция — это экспериментальная процедура в аналитической химии, которая позволяет обнаружить присутствие определённых химических веществ (ионов, функциональных групп, индивидуальных соединений) в исследуемом образце. Такие реакции должны сопровождаться характерным, легко наблюдаемым внешним эффектом (аналитическим сигналом).

Основная цель качественной реакции — не определить количество вещества (это задача количественного анализа), а ответить на вопрос "есть ли данное вещество в пробе?".

Типичные аналитические сигналы, свидетельствующие о протекании качественной реакции:

• Выпадение осадка с характерным цветом или структурой (например, белый творожистый, синий студенистый, жёлтый кристаллический).
• Изменение окраски раствора.
• Выделение газа, который можно идентифицировать по запаху, цвету или с помощью индикаторной бумаги.
• Появление характерной окраски пламени при внесении в него пробы.

Примеры качественных реакций:

• На хлорид-ион ($Cl^-$): Реакция с нитратом серебра ($AgNO_3$). Образуется белый творожистый осадок хлорида серебра ($AgCl$), нерастворимый в азотной кислоте.
  Уравнение реакции в ионном виде: $Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl \downarrow$
• На сульфат-ион ($SO_4^{2-}$): Реакция с солями бария (например, $BaCl_2$). Образуется белый мелкокристаллический осадок сульфата бария ($BaSO_4$), нерастворимый в сильных кислотах.
  Уравнение реакции в ионном виде: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$
• На ион аммония ($NH_4^+$): Реакция со щелочами при нагревании. Выделяется газообразный аммиак ($NH_3$) с резким запахом, который вызывает посинение влажной красной лакмусовой бумажки.
  Уравнение реакции в ионном виде: $NH_4^+ + OH^- \xrightarrow{t} NH_3 \uparrow + H_2O$
• На многоатомные спирты (например, глицерин): Реакция со свежеосаждённым гидроксидом меди(II) ($Cu(OH)_2$). Синий осадок растворяется с образованием раствора ярко-синего цвета (хелатный комплекс меди).

Ответ: Качественная реакция — это химическая реакция, сопровождающаяся отчётливым визуальным или иным легко обнаруживаемым эффектом (образование осадка, изменение цвета, выделение газа), которая используется для установления присутствия (идентификации) конкретного вещества или иона в анализируемом образце.

1. Качественное определение углерода и водорода.

В сухую пробирку поместите около 1 г порошка оксида меди(II) и 0,2 г парафина, или бензина, или вазелина. Если в опыте используется парафин, нагрейте пробирку до плавления парафина и затем содержимое её встряхните, чтобы вещества хорошо перемешались.

Пробирку закрепите в штативе в горизонтальном положении (рис. 3) и поместите в неё недалеко от открытого конца немного безводного сульфата меди(II). Пробирку закройте пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опустите в другую пробирку с известковой водой. Содержимое первой пробирки слегка нагрейте и наблюдайте за происходящими изменениями.

Рис. 3. Качественное определение углерода в органическом веществе

• Почему изменяется цвет сульфата меди(II)? О содержании какого элемента в исследуемом веществе это свидетельствует?

• О содержании какого элемента свидетельствует помутнение известковой воды?

• Что образовалось из оксида меди(II) и какие наблюдения это подтверждают? Напишите уравнения всех реакций, которые происходят при этом. Для парафина используйте его усреднённую формулу $ \text{C}_{23}\text{H}_{48} $.

Почему изменяется цвет сульфата меди(II)? О содержании какого элемента в исследуемом веществе это свидетельствует?

В ходе эксперимента при нагревании парафина с оксидом меди(II) происходит химическая реакция, в результате которой атомы водорода, входящие в состав парафина, окисляются кислородом из оксида меди(II) с образованием воды ($H_2O$) в виде пара.

Безводный сульфат меди(II) ($CuSO_4$) — это порошок белого цвета. Он является качественным реактивом на воду. Когда образовавшиеся пары воды проходят через слой безводного сульфата меди(II), они вступают с ним в реакцию, образуя кристаллогидрат сульфата меди(II) ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$), который имеет характерный синий цвет.

Таким образом, изменение цвета сульфата меди(II) с белого на синий свидетельствует об образовании воды. Поскольку кислород для этой реакции был взят из оксида меди(II), образование воды доказывает наличие атомов водорода (H) в составе исследуемого вещества — парафина.

Ответ: Цвет сульфата меди(II) изменяется из-за его реакции с водой, образующейся при окислении парафина, что свидетельствует о наличии атомов водорода в составе парафина.

О содержании какого элемента свидетельствует помутнение известковой воды?

Известковая вода представляет собой насыщенный раствор гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$). Ее помутнение, то есть образование белого осадка, является качественной реакцией на углекислый газ ($CO_2$). В данном эксперименте углекислый газ образуется в результате окисления атомов углерода из парафина кислородом из оксида меди(II).

Когда газообразные продукты реакции пропускают через известковую воду, происходит реакция между углекислым газом и гидроксидом кальция с образованием нерастворимого карбоната кальция ($CaCO_3$), который и вызывает помутнение раствора.

Это наблюдение доказывает, что в ходе реакции выделился углекислый газ, а значит, в состав исследуемого вещества — парафина — входят атомы углерода (C).

Ответ: Помутнение известковой воды свидетельствует о наличии атомов углерода в составе парафина.

Что образовалось из оксида меди(II) и какие наблюдения это подтверждают? Напишите уравнения всех реакций, которые происходят при этом. Для парафина используйте его усреднённую формулу $C_{23}H_{48}$.

Оксид меди(II) ($CuO$), который представляет собой порошок черного цвета, в данной реакции выполняет роль окислителя. Он отдает свой кислород для окисления углерода и водорода, содержащихся в парафине. При этом сам оксид меди(II) восстанавливается до металлической меди ($Cu$).

Подтверждающим наблюдением является изменение цвета реакционной смеси в первой пробирке. Изначально черная смесь порошка оксида меди(II) и парафина после сильного нагревания приобретает характерный для металлической меди красно-коричневый (или розовый) цвет.

Уравнения всех реакций, происходящих в ходе эксперимента:

1. Окисление парафина оксидом меди(II) с образованием углекислого газа, воды и металлической меди:

$C_{23}H_{48} + 70CuO \xrightarrow{t} 23CO_2 \uparrow + 24H_2O + 70Cu$

2. Реакция обнаружения воды с помощью безводного сульфата меди(II):

$CuSO_4 \text{ (белый)} + 5H_2O \rightarrow CuSO_4 \cdot 5H_2O \text{ (синий)}$

3. Реакция обнаружения углекислого газа с помощью известковой воды:

$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

Ответ: Из оксида меди(II) образовалась металлическая медь ($Cu$). Это подтверждается изменением цвета реакционной смеси с черного на красно-коричневый. Уравнения реакций: $C_{23}H_{48} + 70CuO \xrightarrow{t} 23CO_2 \uparrow + 24H_2O + 70Cu$; $CuSO_4 + 5H_2O \rightarrow CuSO_4 \cdot 5H_2O$; $CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$.