Простые опыты по химии

Приведенные ниже простые опыты по химии связаны с изучением программного материа­ла школьного курса химии.

Необходимо иметь батарейку для карманного фонаря, тонкую медную проволоку длиной 15—20 см с эмалированной изоляцией, стержни простых каран­дашей, активированный уголь в ви­де черных таблеток под названием «карболен» (продается в аптеках), по 1 г трех-четырех образцов удоб­рений, спринцовку и некоторые другие вещи, которые всегда най­дутся дома. Какие вещества и обо­рудование необходимо брать для проведения опыта, видно из описа­ния самих опытов, а также по ри­сункам.

---

1. Скорость реакции зависит от концентрации электролита

В две пробирки опустить кусочки яичной скорлупы, например по 6 штук, одинаковые по площади. В первую пробирку налить 0,5—1 мл уксусной кислоты, во вторую — столько же кислоты, но разбавленной в 5—6 раз водой. Вставить в пробирки газоотводные трубки, свободные концы которых опустить в банки с водой. Обе пробирки закрепить в держал­ках. Установить по числу выделяю­щихся пузырьков, в которой из про­бирок скорость реакции большая. Этот опыт наглядно демонстрирует, что с уменьшением концентрации электролита — в данном случае при разбавлении водой кислоты — увеличивается число ионов (рас­павшихся молекул) и скорость реакции.

2. Гидролиз солей

В четыре флакона налить по 3—4 мл воды. В один добавить древесную золу (карбонат калия), в другой—3—4 капли силикатного клея (силикаты натрия и калия), в третий — крошки мыла (мыла—это соли высших жирных кислот), в четвертый — поваренную соль (хлорид натрия). Через 2—3 мин после растворения веществ растворы разлить на две части для испытания индикаторами — лакмусом и фенолфталеином. Хорошо, если школьник заполнит таблицу, указав в ней не только окраску индикатора (и, следовательно, сделав вывод о характере раствора — кислом или щелочном), но и уравнения гидролиза.

3. Электролиз раствора хлорида натрия

Присоединить провода к батарейке от карманного фонаря. Провод-анод (плюс) вставить в свежий срез клубня картофеля (среда, в которой распределяется раствор соли). Провод-катод (ми­нус) с укрепленным на нем гвоз­диком также вставить в срез кар­тофеля (на расстоянии 1,5—2 см от первого электрода). На срез кар­тофеля нанести 3—4 капли раство­ра поваренной соли. У гвоздика поместить измельченный кусочек пургена. В таком положении ос­тавьте установку на 15—20 мин. Какие изменения происходят на срезе картофеля и чем их объяснить? (Точно так же можно провести опыт с электролизом раствора поварен­ной соли, взяв вместо клубня кар­тофеля срез соленого огурца)

4. Электролиз раствора хлорида натрия с применением бумажной диафрагмы

В стаканчик налить раствор поваренной соли и разгородить сосуд бумажной перегородкой. Опустить в раствор стержни от карандаша — в разные отделения, верхние концы стержней соединить проводами с батарейкой. В катодное пространство опустить кусочек пургена (фенолфталеин) и наблюдать за происходящими изменениями. Как изменяется окраска жидкости в катодном пространстве? Какой газ выделяется на поверхности катода? Определить по запаху выделяющийся у анода газ.

5. Распознавание важнейших удобрений

Девятиклассники изучают пятую группу периодической системы элементов, подробно знакомясь с физическими и химическими свойствами азота и фосфора. Предлагаемые опыты не требуют каких-либо специальных реактивов. Практически для распознавания многих удобрений вполне достаточно воспользоваться лишь тлеющим угольком, стальным пером и пламенем.

Предполагается, что в трех бу­мажных пакетиках имеются образ­цы удобрений из следующих воз­можных: селитры (калийная, нат­риевая, кальциевая, аммиачная), сульфат аммония, карбамид, хлорид калия.

Ознакомиться с физическими свойствами образца удобрения (цвет, кристалличность, раствори­мость в воде и др.) и кратко описать их. В ходе анализа необходимо использовать бесцветное пламя го­рящего одеколона, газа, тлеющий уголек. (При анализе образца тлею­щим угольком держать его — на стальном пере — над блюдцем или тарелкой с водой!) Появление плот­ного «дыма», плавление кристаллов и запах аммиака укажут на нали­чие карбамида.

Запах аммиака появляется и в случае, если мы имеем дело с кристаллами сульфа­та аммония или аммиачной селитры. Но кристаллы карбамида никогда не дают вспышек на тлеющем уголь­ке, а кристаллы сульфата аммония и аммиачной селитры не образуют интенсивного (плотного) «дыма».

Для обнаружения в составе удоб­рения солей натрия, калия или каль­ция окраску пламени можно сделать более наглядной: на конец лучинки намотать немного ваты, смочить ее одеколоном, поджечь и в пламя внести несколько кристаллов ис­следуемого образца удобрения на кончике пера, вставленного в ручку. Окраску кальциевой селитры можно спутать с фиолетовой окраской соли калия. Чтобы различить их, надо сделать дополнительный анализ: отфильтровать приготовленный раствор золы (пользоваться им как раствором карбоната калия) и при­лить к нему раствор исследуемого образца удобрения. Появление бе­лого осадка укажет на кальциевую селитру. (Почему?)

В такой же последовательности провести анализ других образцов удобрений. Рекомендуем заполнить таблицу, в которой указать физи­ческие свойства вещества, окраши­вание пламени, действие на тлею­щий уголек, взаимодействие с ра­створом золы, сделанный вывод и формулу образца.

6. Как адсорбирует активированный уголь

В трубочку на тонкий рыхлый слой ваты по­местить слой угля (растолочь таб­летку карболена; если ее нет, мож­но воспользоваться измельченным древесным углем липы, березы), потом — тонкий слой промытого речного песка, чтобы уголь не всплывал. Закрепить трубочку в вертикальном положении с помощью проволочки. Для собирания жид­кости, прошедшей через слой угля-адсорбента, можно воспользовать­ся флаконами, стаканами, а еще лучше узкой рюмкой. Капельницей в верхнюю часть трубочки налить 7—8 капель раствора чернил и на­блюдать за тем, что происходит.

7. Адсорбция углем газов

Два одинаковых флакона (в один из них предварительно насыпать на дно уголь — 2—3 измельченных таблет­ки) заполнить оксидом углерода (IV). Его можно получить, напри­мер, действием уксусной эссенции на яичную скорлупу. Вставить во флаконы газоотводные трубки, на­конечники которых опустить в банку с раствором чернил. Для большей устойчивости и удобства флаконы также опустить в стеклянные бан­ки. Наблюдать за происходящими изменениями. В каком из наконеч­ников раствор поднимается выше? Как это можно объяснить?

8. Адсорбционные свойства гли­ны.

Приготовить (по 2 мл) раство­ры: чернил, перманганата калия и сок столовой свеклы. Поставить три флакона, поместить в них вер­тикально трубки и на маленький ватный тампон насыпать предвари­тельно прокаленную и измельченную глину толщиной 1,5—2 см. Отфиль­тровать приготовленные растворы. Что получилось и почему?

9. Использование электролиза для «сверления» стального изделия.

При­готовить в блюдце насыщенный раствор поваренной соли. Соеди­нить проводом лезвие безопасной бритвы с положительным полюсом батарейки. Это лезвие будет ано­дом. Заточить карандаш, обломить заточенный кончик стержня, но так, чтобы на этом конце карандаша получилось углубление 0,5—1 мм. На 1,5—2 см выше обнажить стер­жень и намотать на него провод, присоединенный к отрицательному полюсу батарейки. Таким образом, стержень карандаша будет катодом.

Положить лезвие в блюдце с раствором соли и коснуться каранда­шом-катодом лезвия. Чтобы карандаш устойчиво находился в таком положении, закрепить его. Необхо­димо помнить, что если стержень заостренного конца карандаша бу­дет касаться металла, электролиз не произойдет. (Почему?)

Поста­вить установку на 20—30 мин и наблюдать за изменениями. Какой газ выделяется вокруг карандаша? Почему лезвие-анод в месте при­косновения карандаша будет раст­воряться и образуется отверстие? Как изменяется окраска жидкости в блюдце?

Из журнала “Семья и школа”