Методическая разработка лабораторной работы по химии и естествознанию на тему "Свойства металлов и неметаллов"

Лабораторная работа №

Тема: Свойства металлов и неметаллов

Цель: выяснить химические свойства металлов и неметаллов, а так же их соединений. Доказать наличие ионов металлов и неметаллов в веществах.

Оборудование и реактивы:

Фарфоровая чашка, пробирки, спиртовка

Натрий металлический, медь металлическая, цинк металлический, порошок магния, фенолфталеин, лакмус, хлорид натрия, хлорид калия, железная проволока, хлорид цинка, сульфат меди, серная кислота, перекись водорода, нашатырный спирт, сульфат натрия, хлорид бария, хлорид натрия, бромид калия, йодид калия, нитрат серебра

Справочные материалы:

Основной особенностью всех металлов является наличие небольшого количества электронов на внешнем электронном слое (1-3). Металлы легко отдают валентные электроны и являются хорошими восстановителями. Лучшими восстановителями являются щелочные и щелочноземельные металлы.

По степени химической активности металлы располагаются в ряд напряжений, где активность понижается слева направо:

1. Чем левее находится металл в раду напряжений, тем он химически активен и обладает большей восстановительной способностью, т.е. легче окисляется и труднее восстанавливается из его ионов.

2. Чем правее расположен металл, тем он химически менее активен и обладает меньшей восстановительной способностью, т.е. труднее окисляется и легче восстанавливается из его ионов.

3. Каждый металл ряда восстанавливает катионы всех следующих за ним в ряду металлов из растворов их солей.

4. Металлы, стоящие в ряду левее Н₂ восстанавливают его из разбавленных кислот (кроме азотной), а магний и стоящие левее него металлы вытесняют водород из воды при обычной температуры. Металлы, стоящие правее водорода в ряду напряжений, не вытесняют его из кислот.

Неметаллы в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева представлены р-элементами с общей электронной конфигурацией ns2 nр1-6 и двумя s-элементами (Н и Нe).

В периодах слева направо атомные и ионные радиусы неметаллов (по мере увеличения заряда ядра) уменьшаются, при этом энергия ионизации, сродство к электрону и электроотрицательность в целом возрастают. Характерная неметаллам окислительная активность и неметаллические свойства усиливаются.

В группах радиусы атомов у однотипных ионов в общем увеличиваются, неметаллические свойства ослабевают, а металлические возрастают. При переходе от 2р-элементов к 6р-элементам энергия ионизации уменьшается, так как усиливается экранирование заряда ядер электронами, предшествующими внешним.

На свойства неметаллов и их соединений оказывает влияние как появление новых подуровней на внешней электронной оболочке, так и заполнение подуровней внутренних оболочек. Элементы второго периода В, С, N, О, F резко отличаются от р-элементов нижеследующих периодов. Причина этого заключена в имеющемся у элементов третьего периода свободном d-подуровне, способном принимать р-электроны при их распаривании. Элементы азот, кислород и фтор обладают ярко выраженной способностью участвовать в образовании водородных связей. Элементы третьего и последующих периодов эту способность теряют.

Вдоль периода у неметаллов падает способность к образованию положительных ионов с зарядом, отвечающим номеру группы. Наоборот, способность к образованию отрицательных ионов возрастает.

Ход работы:

1. Опыт №1 Взаимодействие натрия с водой.

Налить в фарфоровую чашку до половины дистиллированной воды. Возьмите пинцетом из керосина кусочек натрия, высушите его фильтровальной бумагой и внесите в чашку. Какой газ образуется в растворе? Проверьте опыт, добавив соответствующий индикатор. Какой метал должен реагировать с водой активнее и почему? Напишите уравнение реакции. Является ли этот процесс окислительно-восстановительным? Ответ объяснить.

2.Опыт №2. Окрашивание пламени солями натрия и калия.

Налейте в одну пробирку 5 мл раствора хлорида натрия, а в другую столько же хлорида калия. В пламени горелки тщательно прокалите железную проволоку. Смочите ее раствором хлорида натрия и внесите в пламя горелки. В какой цвет окрасилось пламя? Повторите опыт с хлоридом калия. В какой цвет окрасилось пламя?

3.Опыт №3 Взаимодействие металлов с солями.

Прилейте в одну пробирку 2 мл раствора хлорида цинка, а в другую столько же сульфата меди. В первую добавить кусочек меди, во вторую – цинк. Что наблюдаете? Напишите уравнения реакции, составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

4 Опыт №4 Взаимодействие магния с водой.

Насыпьте немного порошка магния в пробирку, наполненную на половину водой. Реагирует ли магний при комнатной температуре? Нагрейте содержимое до кипения. Что происходит? По окончанию реакции добавьте индикатор – как изменится цвет? Составьте уравнения реакции магния с водой.

1. Опыт №5 Действие кислот на медь.

Поместите в пробирку немного медных стружек и прилейте разбавленную серную кислоту. Заметных изменений не происходит. Прилейте в пробирку несколько капель раствора перекиси водорода. Пробирку слегка взболтайте и наблюдайте за изменениями. Объясните происходящие явления. Напишите уравнения реакций

6.Опыт №6 Свойства аммиака.

Налейте в пробирку 1-2 мл водного раствора аммиака и добавьте в нее 1-2 капли лакмуса. В какой цвет окрасится раствор? Какими кислотно-основными свойствами обладает NH4OH? Напишите уравнение диссоциации гидроксида аммония.

7. Опыт № 7 Качественная реакция на сульфат-ион.

Налейте в пробирку несколько капель растворимой соли серной кислоты и добавьте раствор хлорида бария. Запишите наблюдения и укажите цвет выпавшего осадка. Напишите уравнение реакции в молекулярной и ионной формах.

Добавьте в пробирку 1-2 мл раствора соляной кислоты. Наблюдается ли растворение осадка? Сделайте вывод по результатам опыта.

8. Опыт №8 Реакции обнаружения галогенид-ионов.

В три пробирки налейте по 1-2 мл растворов: в первую – хлорида натрия, во вторую – бромида калия и в третью – йодида калия. Во все три пробирки добавьте по 2-3 капли нитрата серебра. Какого цвета получены осадки? Напишите уравнения реакций.