Разработка лабораторного практикума по химии «Качественные реакции на катионы и анионы» с использованием капельного метода

18

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

КАРАСЁВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА

Разработка лабораторного практикума по химии

«Качественные реакции на катионы и анионы»

с использованием капельного метода для проведения практических работ с учащимися 9 класса

учитель химии и информатики

Ерохина Марина Андреевна

2017 год

Разработка лабораторного практикума «Качественные реакции на катионы и анионы» с использованием капельного метода

В химии применяют очень много способов проведения химических реакций. В школьном лабораторном химическом практикуме, как правило, используется только один из способов проведения реакций – в пробирках. Проводя опыты капельным методом, можно сэкономить время, реактивы, отчетливо увидеть ход реакции. Конечно, не все реакции из школьного курса можно проводить на бумаге и стекле, а только те, которые дают в результате окрашенные продукты, либо кристаллическое вещество.

Химический эксперимент на бумаге, на стекле позволит экономить реактивы, время учителя на уроке, время лаборанта, затраченное на мытье химической посуды, значительно уменьшится расход воды, меньше отходов химического эксперимента попадет в окружающую среду, что способствует решению экологических проблем.

Капельный метод - это химический эксперимент, в котором определяемое вещество и реагент - берут в виде капли раствора и проводят реакцию на фильтровальной бумаге или предметном стекле.

Данный практикум объединяет практические работы для учащихся 9 класса, которые проводятся после изучения разделов: «Металлы» и «Неметаллы». При выполнении практических работ №1 и №2, у учащихся закрепляется знание качественных реакций катионов и анионов, формируются навыки проведения капельных реакций. Также в практикум целесообразно включить практическую работу по решению экспериментальных задач. Такие задачи способствуют развитию мышления и творческих способностей учащихся. Экспериментальные задачи предлагаются в четырех вариантах, чтобы за одной партой ученики выполняли различные задания, которые могут варьироваться с учетом возможностей каждого ученика.

Практическая работа №1.

Качественное определение катионов металлов в растворах.

Опыт 1. Качественное определение Ca²⁺ в растворах.

Цель: научиться определять катионы Ca²⁺в растворах.

Реактивы и оборудование: растворы: соль Ca²⁺, разбавленная H₂SO₄; стеклянные трубочки, предметное стекло, стеклянные палочки.

Последовательность выполнения опыта.

1. На предметное стекло нанести 1-2 капли раствора соли Ca²⁺.

2. Добавить 1-2 капли разбавленной H₂SO₄.

3. Отметьте характерный признак реакции.

4. Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.

5. Оформите отчёт по работе и сделайте выводы.

Опыт 2. Качественное определение Ba²⁺ в растворах.

Цель: научиться определять катионы Ba²⁺ в растворах.

Реактивы и оборудование: растворы: соль Ba²⁺ , разбавленная H₂SO₄; стеклянные трубочки, предметное стекло, стеклянные палочки.

Последовательность выполнения опыта.

1. На предметное стекло нанести 1 каплю раствора соли Ba²⁺.

2. Добавить 1 каплю разбавленной H₂SO₄.

3. Отметьте характерный признак реакции.

4. Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.

5. Оформите отчёт по работе и сделайте выводы.

Опыт 3. Качественное определение Al³⁺ в растворах.

Цель: научиться определять катионы Al³⁺в растворах.

Реактивы и оборудование: растворы: соль Al³⁺ , щелочь; стеклянные трубочки, предметное стекло, стеклянные палочки.

Последовательность выполнения опыта.

1. На предметное стекло нанести 1-2 капли раствора соли Al³⁺.

2. Добавить 1 каплю щелочи.

3. Отметьте характерный признак реакции.

4. Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.

5. Оформите отчёт по работе и сделайте выводы.

Опыт 4. Качественное определение Cu²⁺ в растворах.

Цель: научиться определять катионы Cu²⁺в растворах.

Реактивы и оборудование: растворы: соль Cu²⁺ , щелочь; стеклянные трубочки, предметное стекло, стеклянные палочки.

Последовательность выполнения опыта.

1. На предметное стекло нанести 2 капли раствора соли Cu²⁺.

2. Добавить 1 каплю щелочи.

3. Отметьте характерный признак реакции.

4. Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.

5. Оформите отчёт по работе и сделайте выводы.

Опыт 5. Качественное определение Fe²⁺ в растворах.

Цель: научиться определять катионы Fe²⁺в растворах.

Реактивы и оборудование: растворы: соль Fe²⁺ , красная кровяная соль K₃[Fe(CN)₆]; стеклянные трубочки, предметное стекло, стеклянные палочки.

Последовательность выполнения опыта.

1. На предметное стекло нанести 1каплю раствора соли Fe²⁺.

2. Добавить 1 каплю K₃[Fe(CN)₆].

3. Отметьте характерный признак реакции.

4. Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.

5. Оформите отчёт по работе и сделайте выводы.

Опыт 6. Качественное определение Fe³⁺ в растворах.

Цель: научиться определять катионы Fe³⁺в растворах.

Реактивы и оборудование: растворы: соль Fe³⁺, жёлтая кровяная соль K₄[Fe(CN)₆]; стеклянные трубочки, предметное стекло, стеклянные палочки.

Последовательность выполнения опыта.

1. На предметное стекло нанести 1 каплю раствора соли Fe³⁺.

2. Добавить 1 каплю K₄[Fe(CN)₆].

3. Отметьте характерный признак реакции.

4. Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.

5. Оформите отчёт по работе и сделайте выводы.

Практическая работа №2.

Качественное определение анионов кислотных остатков

в растворах.

Опыт 1. Качественное определение SO₄^2- в растворах.

Цель: научиться определять анионы SO₄^2- в растворах.

Реактивы и оборудование: растворы: сульфата металла, хлорида бария (BaCl₂); стеклянные трубочки, предметное стекло, стеклянные палочки.

Последовательность выполнения опыта.

1. На предметное стекло нанести 1 каплю раствора сульфата металла.

2. Добавить 1 каплю BaCl₂.

3. Отметьте характерный признак реакции.

4. Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.

5. Оформите отчёт по работе и сделайте выводы.

Опыт 2. Качественное определение S^2- в растворах.

Цель: научиться определять анионы S^2- в растворах.

Реактивы и оборудование: растворы: сульфида металла, сульфата меди; стеклянные трубочки, предметное стекло, стеклянные палочки.

Последовательность выполнения опыта.

1. На предметное стекло нанести 1 каплю раствора S^2-.

2. Добавить 1 каплю CuSO₄.

3. Отметьте характерный признак реакции.

4. Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.

5. Оформите отчёт по работе и сделайте выводы.

Опыт 3. Качественное определение галогенид-ионов (Cl^-, Br^-, I^-) в растворах.

Цель: научиться определять анионы Cl^-, Br^-, I^- в растворах.

Реактивы и оборудование: растворы: хлорида металла, бромида металла, йодида металла, нитрата серебра; стеклянные трубочки, предметное стекло, стеклянные палочки.

Последовательность выполнения опыта.

1. Каждую реакцию проводите на отдельном предметном стекле.

2. На предметное стекло нанести по 1 капле раствора Cl^-,Br^-,I^-.

3. Добавить по 1 капле AgNO₃ к каждому раствору.

4. Отметьте характерный признак реакции.

5. Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.

6. Оформите отчёт по работе и сделайте выводы.

Практическая работа 3.

Экспериментальные задачи по качественному анализу

катионов и анионов в растворах.

Цель: научиться определять катионы H⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Al³⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺ и анионы OH^-,S^2-, SO₄^2-, Cl^-, Br^-, I^- в растворах с помощью качественных реакций.

Оборудование: предметные стекла, стеклянные трубочки, пипетки, баночки-капельницы, стеклянные палочки.

Реактивы:

набор растворов реагентов (на каждом лабораторном столе): NaОН, AgNO₃, K₃[Fe(CN)₆]₂ , K₄[Fe(CN)₆]₃, CuCl₂, Ba(OH)₂, H₂SO₄.

набор растворов веществ для анализа (индивидуальный для каждого ученика в зависимости от варианта):

Вариант 1: AlCl₃, FeCl₂, NaI, йодоводородная кислота и растворы NaCl, Na₂S, Na₂SO₄ в пронумерованных пробирках без этикеток;

Вариант 2: FeCl₂, BaCl₂, NaBr, бромоводородная кислота и растворы AlCl₃, FeCl₃, CuCl₂ в пронумерованных пробирках без этикеток;

Вариант 3: CuCl₂, CaCl₂, Na₂SO₄, серная кислота и растворы Ba(NO₃)₂, Fe(NO₃)₃, Al(NO₃)₃ в пронумерованных пробирках без этикеток;

Вариант 4: FeCl₃, BaCl₂, NaCl, соляная кислота и растворы CuSO₄, Cu(NO₃)₂, CuCl₂ в пронумерованных пробирках без этикеток.

Последовательность выполнения работы.

1. Рассмотрите содержание приведённых ниже таблиц.

Качественное определение катионов в растворах

КАТИОН	РЕАГЕНТ	ХАРАКТЕРНЫЙ ПРИЗНАК
H+	Индикаторы: 1.Метиловый оранжевый 2.Лакмус	Изменение окраски раствора: 1.На розовый 2.На красный
Ba2+	Сульфат-ион SO42-	Выпадение белого осадка BaSO4
Al3+	Щелочь, ОН-	Выпадение белого осадка Аl(OH)3 при приливании первых порций щелочи
Cu2+	Щелочь, ОН-	Выпадение синего осадка Сu(ОН)2
Ca2+	Карбонат-ион CO32- Разбавленная H2SO4	Выпадение белого осадка CaCO3 Выпадение белого осадка CaSO4
Fe2+	Красная кровяная соль K3[Fe(CN)6]	Образование синего осадка («турнбулева синь») Fe3[Fe(CN)6]2
Fe3+	Жёлтая кровяная соль K4[Fe(CN)6] Роданид аммония NH4SCN	Образование темно-синего осадка («берлинская лазурь») Fe4[Fe(CN)6]3 Малодиссоциирующее вещество кроваво-красного цвета Fe(SCN)3

Качественное определение анионов в растворах

Анион	РЕАГЕНТ	ХАРАКТЕРНЫЙ ПРИЗНАК
Гидроксид-ион OH-	Индикаторы: 1.Лакмус 2.Метиловый оранжевый 3.Фенолфталеин	Изменение окраски раствора: 1.На синий 2.На желтый 3.На малиновый
Сульфат-ион SO42-	Ba2+	Выпадение белого осадка BaSO4
Сульфид-ион S2-	Cu2+	Выпадение чёрного осадка CuS
Хлорид-ион Cl-	Ag+	Выпадение белого творожистого осадка AgCl
Бромид-ион Br-	Ag+	Выпадение желтовато - белого осадка AgBr
Иодид-ион I-	Ag+	Образование жёлтого осадка AgI

1. Выполните следующие задания:

Вариант 1.

№1.

Пользуясь таблицей «Качественное определение катионов в растворах», проведите качественные реакции на ионы Fe²⁺, Al³⁺ используя выданные вам растворы реагентов.

Составьте уравнения соответствующих химических реакций (в молекулярном и ионном виде).

Укажите признаки реакций.

Ответ: 3Fe²⁺ + 2[Fe(CN)₆]^3- = Fe₃[Fe(CN)₆]₂ (Образование синего осадка («турнбулева синь»))

Al³⁺ + 3ОН^- = Аl(OH)₃ (Выпадение белого осадка)

№2.

1. Определите ион, который является реагентом на йодид-ионы, используя план:

1) Укажите анион, который входит в состав йодоводородной кислоты и ее солей.

2) Определите по таблице растворимости катион (катионы), который образует с этим анионом осадок.

3) Сформулируйте вывод: реактивом на анион __________ является ион __________, который входит в состав ______________.

2. На одно предметное стекло нанесите 1-2 капли йодоводородной кислоты, а на другое 1-2 капли раствора йодида натрия. Добавьте к каждому раствору 1-2 капли раствора реактива, который вы определили, выполняя задание в пункте 1. Обратите внимание на вид осадка. Составьте уравнения реакции (молекулярные и ионные).

3. Йодоводородную кислоту и ее соли можно распознать следующей качественной реакцией: при добавлении раствора __________ к раствору__________ кислоты или ее соли образуется ________.

Ответ: I^- + Ag⁺ = AgI (Образование жёлтого осадка)

№3.

В трех пронумерованных пробирках без этикеток находятся растворы веществ: хлорида натрия, сульфид натрия, сульфата натрия.

Экспериментальным путем определите, в какой из пробирок находится каждая соль.

Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций, с помощью которых можно идентифицировать содержимое каждой пробирки.

Ответ: Cl^- + Ag⁺ = AgCl (Выпадение белого творожистого осадка)

S^2- + Cu²⁺ = CuS (Выпадение чёрного осадка)

SO₄^2- + Ba²⁺ = BaSO₄ (Выпадение белого осадка)

Также можно предложить оформить результаты в виде таблицы

№ пробирки	Соль	Катион/ Анион	Реагент	Признак реакции	Уравнение реакции
1
2
3

Вариант 2.

№1.

Пользуясь таблицей «Качественное определение катионов в растворах», проведите качественные реакции на ионы Fe²⁺, Ва²⁺ используя выданные вам растворы реагентов.

Составьте уравнения соответствующих химических реакций (в молекулярном и ионном виде).

Укажите признаки реакций.

Ответ: 3Fe²⁺ + 2[Fe(CN)₆]^3- = Fe₃[Fe(CN)₆]₂ (Образование синего осадка («турнбулева синь»))

Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄ (Выпадение белого осадка)

№2.

1. Определите ион, который является реактивом на бромид-ионы, используя план:

1) Укажите анион, который входит в состав бромоводородной кислоты и ее солей.

2) Определите по таблице растворимости катион (катионы), который образует с этим анионом осадок.

3) Сформулируйте вывод: реактивом на анион __________ является ион __________, который входит в состав ______________.

2. На одно предметное стекло нанесите 1-2 капли бромоводородной кислоты, а на другое 1-2 капли раствора бромида натрия. Добавьте к каждому раствору 1-2 капли раствора реактива, который вы определил, выполняя задание в пункте 1. Обратите внимание на вид осадка. Составьте уравнения реакции (молекулярные и ионные).

3. Бромоводород и его соли можно распознать следующей качественной реакцией: при добавлении раствора __________ к раствору__________ кислоты или ее соли образуется ________.

Ответ: Br^- + Ag⁺ = AgBr (Выпадение желтовато - белого осадка)

№3.

В трех пробирках без этикеток находятся растворы веществ хлорид алюминия, хлорид железа (III), хлорид меди.

Экспериментальным путем определите, в какой из пробирок находится каждая соль.

Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций, с помощью которых можно идентифицировать содержимое каждой пробирки.

Ответ: Al³⁺ + 3ОН^- = Аl(OH)₃ (Выпадение белого осадка при приливании первых порций щелочи)

2Fe³⁺ + [Fe(CN)₆]^4- = Fe₄[Fe(CN)₆]₃ (Образование темно-синего осадка («берлинская лазурь»)) или Fe³⁺ + 6NH₄SCN = 2Fe(SCN)₃ (Малодиссоциирующее вещество кроваво-красного цвета)

Ba²⁺+SO₄^2- = BaSO₄ (Выпадение белого осадка)

Также можно предложить оформить результаты в виде таблицы

№ пробирки	Соль	Катион/ Анион	Реагент	Признак реакции	Уравнение реакции
1
2
3

Вариант 3.

№1.

Пользуясь таблицей «Качественное определение катионов в растворах», проведите качественные реакции на ионы Ca²⁺, Cu²⁺ используя выданные вам растворы реагентов.

Составьте уравнения соответствующих химических реакций (в молекулярном и ионном виде).

Укажите признаки реакций.

Ответ: Ca²⁺ + CO₃^2- = CaCO₃ (Выпадение белого осадка) или

Ca²⁺ + SO₄^2- _(разб) = CaSO₄ (Выпадение белого осадка)

Cu²⁺ + 2ОН^- = Сu(ОН)₂ (Выпадение синего осадка)

№2.

1. Определите ион, который является реактивом на сульфат-ионы, используя план:

1) Укажите анион, который входит в состав серной кислоты и ее солей.

2) Определите по таблице растворимости катион(катионы), который образует с этим анионом осадок.

3) Сформулируйте вывод: реактивом на анион __________ является ион __________, который входит в состав ______________.

2. На одно предметное стекло нанесите 1-2 капли серной кислоты, а на другое 1-2 капли раствора сульфата натрия. Добавьте к каждому раствору 1-2 капли раствора реактива, который вы определил, выполняя задание в пункте 1. Обратите внимание на вид осадка. Составьте уравнения реакции (молекулярные и ионные).

3. Серную кислоту и ее соли можно распознать следующей качественной реакцией: при добавлении раствора __________ к раствору__________ кислоты или ее соли образуется ________.

Ответ: SO₄^2- + Ba²⁺ = BaSO₄ (Выпадение белого осадка)

№3.

В трех пробирках без этикеток находятся растворы веществ нитрат бария, нитрат железа(III), нитрат алюминия.

Экспериментальным путем определите, в какой из пробирок находится каждая соль.

Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций, с помощью которых можно определить содержимое каждой пробирки.

Ответ: Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄ (Выпадение белого осадка)

2Fe³⁺ + [Fe(CN)₆]^4- = Fe₄[Fe(CN)₆]₃ (Образование темно-синего осадка («берлинская лазурь»)) или Fe³⁺ + 6NH₄SCN = 2Fe(SCN)₃ (Малодиссоциирующее вещество кроваво-красного цвета)

Al³⁺ + 3ОН^- = Аl(OH)₃ (Выпадение белого осадка при приливании первых порций щелочи)

Также можно предложить оформить результаты в виде таблицы

№ пробирки	Соль	Катион/ Анион	Реагент	Признак реакции	Уравнение реакции
1
2
3

Вариант 4.

№1.

Пользуясь таблицей «Качественное определение катионов в растворах», проведите качественные реакции на ионы Ba²⁺, Fe³⁺ используя выданные вам растворы реагентов.

Составьте уравнения соответствующих химических реакций (в молекулярном, ионном и сокращённом виде).

Укажите признаки реакций.

Ответ: Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄ (Выпадение белого осадка)

2Fe³⁺ + [Fe(CN)₆]^4- = Fe₄[Fe(CN)₆]₃ (Образование темно-синего осадка («берлинская лазурь»)) или Fe³⁺ + 6NH₄SCN = 2Fe(SCN)₃ (Малодиссоциирующее вещество кроваво-красного цвета)

№2.

1. Определите ион, который является реактивом на хлорид-ионы, используя план:

1) Укажите анион, который входит в состав соляной кислоты и ее солей.

2) Определите по таблице растворимости катион, который образует с этим анионом осадок.

3) Сформулируйте вывод: реактивом на анион __________ является ион __________, который входит в состав ______________.

2. На одно предметное стекло нанесите 1-2 капли соляной кислоты, а на другое 1-2 капли раствора хлорида натрия. Добавьте к каждому раствору 1-2 капли раствора реактива, который вы определил, выполняя задание в пункте 1. Обратите внимание на вид осадка. Составьте уравнения реакции (молекулярные и ионные).

3. Соляную кислоту и ее соли можно распознать следующей качественной реакцией: при добавлении раствора __________ к раствору__________ кислоты или ее соли образуется ________.

Ответ: Cl^- + Ag⁺ = AgCl (Выпадение белого творожистого осадка)

№3.

В трех пробирках без этикеток находятся растворы веществ сульфат меди(II), нитрат меди(II), хлорид меди(II).

Экспериментальным путем определите, в какой из пробирок находится каждая соль.

Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций, с помощью которых можно определить содержимое каждой пробирки.

Ответ: SO₄^2- + Ba²⁺= BaSO₄ (Выпадение белого осадка)

Cl^- + 2Ag⁺ = 2AgCl (Выпадение белого творожистого осадка)

Также можно предложить оформить результаты в виде таблицы

№ пробирки	Соль	Катион/ Анион	Реагент	Признак реакции	Уравнение реакции
1
2
3