Описание демонстрационных экспериментов

Разложение дихромата аммония (Химический вулкан)

Цели опыта:

1. Познакомить с признаками и условиями течения химических реакций (экзотермическое разложение, окислительно-восстановительная реакция).

2. Пробудить у учащихся интерес к химии и показать, что эта наука является не только теоретической.

 3. Создать условия для развития у учащихся умения анализировать результаты лабораторных исследований. (Также целью этого опыта может быть получение оксида хрома (III) Cr₂O₃)

Техника безопасности. В отличие от физических явлений при химических явлениях, или химических реакциях, происходит превращение одних веществ в другие, образуются новые вещества, обладающие другими свойствами.  Об этом можно судить по внешним признакам. Эти признаки называются признаками химических реакций.  Помните, что любые химические опыты требуют при выполнении осторожности, внимания, аккуратности. Избежать неприятностей поможет соблюдение простых правил:

 Опыт следует выполнять в вытяжном шкафу при включенной вентиляции (или на открытом воздухе). Внимание! На время опыта следует надеть защитные очки! Происходит бурное выбрасывание продуктов разложения! Не наклоняться над "вулканом", не вдыхать аэрозоль оксида хрома. Исходное вещество и продукт реакции ядовиты при попадании внутрь. Не брать вещества руками, после опыта вымыть руки!

Приборы и реактивы: фарфоровая ступка, асбестовая бумага или металлическая пластинка, стеклянная палочка; спички; дихромат аммония (NH₄)₂Cr₂O₇ (измельченный), этиловый спирт. 

Для проведения опыта химический "вулкан" растираем тщательно в фарфоровой ступке 50 г кристаллов дихромат аммония (NH₄)₂Cr₂O₇. Чтобы было легче собрать продукт реакции, следует застелить прилегающую к месту опыта поверхность листом фильтровальной бумаги.

Далее на лист асбестовой бумаги или металлическую пластинку насыпают (NH₄)₂Cr₂O₇ таким образом, чтобы образовалась форма горки. Палочкой   на вершине горки делаем отверстие и вливаем в него несколько миллилитров этилового спирта (С₂Н₅ОН).  Поджигаем спирт спичкой, спирт загорается и начинается процесс бурного разложения аммония дихромата.

При этом из «кратера» выбрасываются яркие искры и «вулканический пепел» - грязно-зеленый Cr₂O₃, при этом объем его во много раз превышает объем взятого аммоний дихромата: 

(NH₄)₂Cr₂O₇ → N₂↑ + 4H₂O↑ + Cr₂O₃ + Q. 

Экзотермическое разложение (NH₄)₂Cr₂O₇ очень напоминает извержение настоящего вулкана, особенно на заключительной стадии, когда снопы красных искр прорываются из глубины пушистого Cr₂O₃.

Реакция разложения дихромата аммония протекает с выделением большого количества тепла, поэтому после поджигания соли она протекает самопроизвольно - до тех пор, пока весь дихромат не разложится.

Вывод: оксид хрома (III) Cr₂O₃ получается путем нагревания дихромата аммония. Реакция разложения дихромата аммония относится к окислительно-восстановительным реакциям. Она начинается после предварительного нагревания, протекает бурно, с выделением большого количества теплоты. Наблюдается выделение газа, образование раскаленных частиц оксида хрома (III). Потоком газа раскаленные частицы оксида хрома (III) увлекаются вверх. Разрушение кристаллов дихромата аммония сопровождается характерным потрескиванием. t (NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + 4H2O↑ + N2↑ Эта реакция относится к группе реакций внутримолекулярного окисления и восстановления. Окислителем является элемент хром, степень окисления которого изменяется от +6 до +3, а восстановителем азот, степень окисления которого изменяется от -3 до +0. Утилизация отходов: оксид хрома (III) собрать в емкость для проведения дальнейших экспериментов.

Химический опыт Золотой дождь

Золотой дождь» — один из самых красивых химических опытов. Провести этот эксперимент очень просто. Все, что нам понадобится это иодид калия и любая растворимая соль свинца.

Реагенты и оборудование: нитрата свинца (0.3 г); иодида калия (0.3 г); уксусная кислота (~1-2 мл); дистиллированной воды (500 мл); химические стаканы (2 шт.); колба на 500 мл.

Пошаговая инструкция

В разных стаканах с небольшим количеством воды растворите нитрат свинца и иодид калия. Чтобы предотвратить гидролиз уксусной кислоты, прилейте к этому раствору немного уксусной кислоты. Нагрейте оставшуюся дистиллированную воду до ~80°С. В большой колбе смешайте растворы нитрата свинца и иодида калия. Образуется желтый осадок. Для полного растворения взвеси добавьте горячую воду. Дайте раствору остыть. При остывании начнут выпадать красивые золотые кристаллы иодида свинца.

Пояснение процессов

При смешивании растворов двух солей происходит реакция обмена:

Pb(NO₃)₂ + 2KI → PbI₂↓ + 2KNO₃

Образующийся иодид свинца нерастворим в холодной воде. При высокой температуре его растворимость увеличивается. Поэтому осадок не выпадает в горячем растворе. По мере остывания смеси растворимость иодида свинца снижается и постепенно выпадают кристаллы PbI₂.

Меры предосторожности

Работайте в защитных очках и перчатках. Соединения свинца очень ядовиты! Не допускайте попадания солей и растворов в организм! Следуйте общим рекомендациям безопасности. Проведение химических экспериментов должно полностью соответствовать законодательству вашей страны.

Дым без огня

Пошаговая инструкция

Для эксперимента нам понадобятся 3 колбы, соединенные газоотводными трубками. В колбу №1 наливаем концентрированный раствор соляной кислоты (HCl) и плотно закрываем ее пробкой с газоотводом. В колбу №3 наливаем 25%-ный раствор аммиака (NH₃) и плотно закрываем ее пробкой с газоотводом. Пустую колбу (№2) закрываем пробкой с газоотводом, подсоединив трубки от колб с концентрированными растворами соляной кислоты и аммиака. Наблюдаем постепенное выделение белого дыма во второй колбе. Как это возможно, ведь она была пустой?!

Описание процессов

Аммиак и концентрированная соляная кислота являются летучими жидкостями. При комнатной температуре растворы хорошо испаряются и превращаются в газы HCl и NH₃. По газоотводным трубкам HCl (колба №1) и NH₃ (колба №3) попадают в колбу №2, в которой происходит химическая реакция с выделением белого дыма. Он представляет собой мельчайшие кристаллики хлорида аммония:

NH₃+HCl=NH₄­Cl

Меры предосторожности

Газообразный аммиак является токсичным соединением, а газообразный HCl может вызвать ожог дыхательных путей — проводите опыт в хорошо проветриваемом помещении или в вытяжном шкафу, соблюдайте правила работы с концентрированной соляной кислотой.

2