1. AZ OXIGÉN Oxigén előállítása hidrogén-peroxidból kálium-dikromáttal Gyakorlat (Lengyel praktikum: 16.3.)

Átírás

1 1 1. AZ OXIGÉN szervetlen kémia előadás alapján) a következőket: - az oxigén legfontosabb fizikai és kémiai sajátságai Olvassa el a Sóvágó Imre: Szervetlen kémia I. című tankönyv megfelelő fejezeteit: 5.1. A VI. oszlop elemeinek általános jellemzése 1. Sorolja fel a VI. főcsoport elemeit! 2. Jellemezze az oxigén fizikai sajátságait (szín, halmazállapot)! 3. Jellemezze az oxigén reakciókészséget! Írjon példát (reakcióegyenlettel) a redoxi sajátságának a szemléltetésére! 4. Egészítse ki az alábbi reakcióegyenletet! 2 Cr 2 O 7 + H + + H 2 O 2 = Cr 3+ + H 2 O + O Oxigén előállítása hidrogén-peroxidból kálium-dikromáttal Gyakorlat (Lengyel praktikum: 16.3.) Laboratóriumban oxigént kényelmesen és veszélytelenül úgy állíthatunk elő, hogy káliumdikromátra hidrogén-peroxid-oldatot csepegtetünk. A gázfejlődés sebessége a hidrogén-peroxid-oldat csepegtetésének sebességétől függ. Csiszolatos gázfejlesztő (ld. Lengyel praktikum ábra) lombikjába szórjunk kb. 10 g elporított kálium-dikromátot portölcséren keresztül, hogy a csiszolatra ne ragadjanak kristályok. A dikromát porítását fülkében végezzük, bekapcsolt elszívó mellett, nehogy mérgező szállóporát belélegezzük! A csapos tölcsérbe 70 cm 3 20% (m/m)-os kénsav és 30 cm 3 30% (m/m)-os hidrogénperoxid elegyét öntsük. A gázfejlesztőhöz csatlakoztassunk vízzel félig töltött üvegkádba merülő üvegpipát. A csapos tölcsérből óvatosan csepegtessük a savas hidrogén-peroxid-oldatot a káliumdikromátra. Amikor a készülékből már oxigén távozik (ezt parázsló gyújtószállal ellenőrizhetjük), tegyük az üvegpipa végét vízzel töltött és szájával lefelé fordított gázfelfogó henger alá. Gyűjtsük a fejlődő oxigént a hengerbe úgy, hogy annak alján kevés víz maradjon. Zárjuk le az üveghenger nyílását a víz alatt üveglappal, majd vegyük ki a vízből és állítsuk nyílásával felfelé. Öt gázfelfogó hengert töltsünk meg így!

2 Elemek égése oxigénben Bevezetés Számos fém és nemfém megfelelő hőmérsékleten már a levegő oxigénjével is tűztünemény kíséretében egyesül. Ezek az égési reakciók tiszta oxigénatmoszférában sokkal nagyobb intenzitással játszódnak le. Gyakorlat (Lengyel praktikum: 16.5.) A következő kísérleteket fülkében, félig lehúzott fülkeablak mögött végezzük el! Szemünket sötét védőszemüveggel védjük a vakító fénytől vagy pedig ne nézzünk bele a vakító lángba! a/ Tégelyfogóval tartott magnéziumszalag darabot gyújtsunk meg Bunsen-égő lángjában, majd vegyük ki a lángból és mártsuk gyorsan az oxigénnel telt üveghengerbe. b/ Lencseszem nagyságú tisztított nátriumdarabkát helyezzünk hosszú nyelű vas- vagy üvegkanálba. (A nátriumdarabka tisztítására vonatkozó balesetvédelmi tudnivalókat tartsuk be!) A kanálkában gázláng felett olvasszuk meg a nátriumot, mely eközben meg is gyullad és kicsiny, jellegzetes sárga lánggal ég. A kanálkát gyorsan mártsuk az oxigénnel telt üveghengerbe (melynek alján kb. félujjnyi víz van). Az égés befejeződése után vizsgáljuk meg a víz kémhatását! c/ Vas- vagy üvegkanálba helyezzünk babszem nagyságú kéndarabkát vagy kénport, majd láng felett olvasszuk meg. A fejlődő kéngőzök a levegőn meggyulladnak. Figyeljük meg a láng színét és a keletkező gázok szagát! A henger alján levő vízzel rázzuk össze a hengerben levő gázokat. Vizsgáljuk meg a keletkező oldat kémhatását! d/ Végezzük el az előbbi kísérletet vörösfoszforral, majd faszéndarabkával is! 2. A KÉN szervetlen kémia előadás alapján) a következőket: - a kén legfontosabb fizikai és kémiai sajátságai - allotrópia fogalma Olvassa el a Sóvágó Imre: Szervetlen kémia I. című tankönyv megfelelő fejezeteit: 5.1. A VI. oszlop elemeinek általános jellemzése 5.5. A szulfidok

3 3 Gyakorlat előtti feladat Melyik gáz előállítására használunk a laboratóriumban vas(ii)-szulfidot? Írja fel az előállítás egyenletét! 2.1. A kén reakciója fémekkel Gyakorlat (Lengyel praktikum: ) A kén számos fémmel exoterm reakcióban egyesül, a reakció megindításához azonban hőt kell közölni. Keverjünk össze 2,5 g kénport és 4 g vasport, és tegyük egy kémcsőbe. A kémcsövet fogjuk be ferdén egy Bunsen-állványra. Az állványt a kémcsővel együtt helyezzük vastálcára. A kémcső alját melegítsük addig, míg a kén megolvad és a reakcióelegy a kémcső alján felizzik. Ezután a hevítést szüntessük meg, a reakcióhő mindaddig izzásban tartja az elegyet, míg a reakció le nem zajlik. Miután a reakciótermék kihűlt, törjük le a kémcső alját (sokszor magától is lereped). Vizsgáljuk meg a reakciótermék oldhatóságát vízben és híg sósavban! 3. A KÉNESSAV ÉS A KÉNSAV szervetlen kémia előadás alapján) a következőket: - a kén oxidjai és oxosavai legfontosabb fizikai és kémiai sajátságai Olvassa el a Sóvágó Imre: Szervetlen kémia I. című tankönyv megfelelő fejezetét: A VI. oszlop oxidjai és oxosavai 1. Hogyan állítanak elő az iparban és a laboratóriumokban kén-dioxidot? Írja fel a reakcióegyenleteket is! 2. Írja fel a kén-dioxid vízben való oldásának egyenletét! 3. Jellemezze a kénsavat és a kénessavat savi erősség szempontjából! 4. Egészítse ki az alábbi reakcióegyenleteket! 2 I 2 + SO 3 + H2O = I SO 4 + H 2 Br 2 + SO 3 + H2O = Br SO 4 + H 2 Cr 2 O SO 3 + H + = Cr H2O SO 4 2

4 4 H 2 S + H 2 SO 3 = S + H 2 O 5. Egészítse ki az alábbi reakcióegyenleteket! Cu + H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + H 2 O P + H 2 SO 4 = H 3 PO 4 + SO 2 + H 2 O 6. Oldódik-e a réz híg sósavban vagy híg kénsavoldatban? Válaszát indokolja! 3.1. A kénessav kémiai sajátságai Gyakorlat (Lengyel praktikum: f,g) Kénessav oldatot nyerhetünk, ha egy spatulányi szilárd nátrium-szulfithoz kb. 10 cm 3 vizet töltünk, és az oldódás után az oldatot megsavanyítjuk. a/ Töltsünk meg egynegyedéig 4 kémcsövet az előállított kénessav-oldattal és adjunk hozzá rendre kb. fél cm 3 KI-os jódoldatot, brómos vizet, kénsavval megsavanyított kálium-dikromát-oldatot, illetve telített kénhidrogénes vizet. Az első két oldat elszíntelenedik, a harmadik narancsszínűről zöldre változik, a negyedik oldatból tejszerű zavarosodás alakjban kén válik ki. Írjuk fel a reakcióegyenleteket! b/ Kénessavoldatot forraljunk kis ideig, majd lehűlés után cseppentsünk hozzá kálium-jodidos jódoldatot. Mit tapasztalunk? Mi a jelenség magyarázata? 3.2. A kénsav kémiai sajátságai Bevezetés A tömény kénsav kémiai tulajdonságait erős vízelvonó és oxidáló hatása határozza meg. Gyakorlat (Lengyel praktikum: ) A kísérleteket fülke alatt végezzük és a tömény kénsavval kapcsolatos balesetvédelmi szabályokat tartsuk be! a/ 200 cm 3 -es főzőpohárba szórjunk 4-5 kanál porcukrot és ezt öntsük le tömény kénsavval, majd üvegbottal gyorsan keverjük össze. b/ Kémcsőben levő kb. 1 cm 3 tömény kénsavba ejsünk egy darab kristályos réz(ii)-szulfát kristályt, és egy óra múlva figyeljük meg, mi történt a kristállyal. c/ Forraljunk kb. 2 cm 3 tömény kénsavoldatban kis darab rézdrótot. (A kémcsövet fogóval fogjuk és állandóan mozgassuk!) d/ Ismételjük meg a kísérletet kevés vörösfoszforral is!

5 5 4. A NITROGÉN szervetlen kémia előadás alapján ) a következőket: - a nitrogén fizikai és kémiai sajátságai Olvassa el a Sóvágó Imre: Szervetlen kémia I. című tankönyv megfelelő fejezetét: 6.1. Az V. oszlop elemeinek általános jellemzése 1. Jellemezze röviden a nitrogént! ( Színe, szaga, halmazállapota, sűrűsége, reakciókészsége) 2. Egészítse ki az alábbi reakcióegyenletet! N 2 H 4 + [Ag(NH 3 ) 2 ] + + OH = Ag + N 2 + H 2 O + NH 3 3. Töltse ki az alábbi táblázatot! Név képlet a nitrogén oxidációs száma Nitrogén Ammónia Hidrazin N 2 H 4 hidrazinium-szulfát kálium-nitrát NaNO Nitrogén előállítása Gyakorlat (Lengyel praktikum: 21.3., ) a/ Tiszta nitrogéngáz előállítása Tiszta nitrogén az alábbi reakcióegyenletnek megfelelő kémiai folyamattal állítható elő: NH 4 NO 2 = N H 2 O Az ammónium-nitrit az alábbi reakció szerint keletkezik: NH 4 Cl + NaNO 2 = NaCl + NH 4 NO 2 Kémcsőben elegyítsünk 2 cm 3 telített ammónium-klorid- és 2 cm 3 telített nátrium-nitrit-oldatot. Melegítsük enyhén a kémcsövet. Égő gyújtópálca segítségével mutassuk ki a fejlődő gázt!

6 6 5. AZ AMMÓNIA szervetlen kémia előadás alapján ) a következőket: - az ammónia fizikai és kémiai sajátságai Olvassa el a Sóvágó Imre: Szervetlen kémia I. című tankönyv megfelelő fejezetét: 6.2. Az V. oszlop hidrogénvegyületei 1. Sorolja fel az ammónia fizikai tulajdonságait! (színe, szaga, halmazállapota, oldhatósága) 2. Írja fel az ammónia vízben való oldásának egyenletét! Milyen kémhatású oldatot kapunk? 3. Hogyan állítana elő laboratóriumban ammónia gázt? Írja fel a reakcióegyenletet is! 4. Egészítse ki az alábbi reakcióegyenleteket! NH 2 CO 2 + NH 3 + H 2 O = NH 4 HCO 3 + O=C NH 3 + Cl 2 = N 2 + HCl NH 3 + HCl = NH 4 Cl ONH 4 5. Hogyan győződne meg arról, hogy valóban ammóniagázt vezetett a gázfelfogó hengerbe? Írja fel a kimutatás egyenletét is! 5.1. Az ammónia kémiai tulajdonságai Gyakorlat (Lengyel praktikum: 22.5) Két gázfelfogó hengert töltsünk meg ammóniagázzal, amelyet ammóniapalackból vehetünk ki. (Az ammóniát palackban, cseppfolyós állapotban hozzák forgalomba.) A hengert a töltés alatt szájával lefelé fordítsuk, és a gázbevezetőcső mellett a henger száját lazán bedugjuk vattával. A hengereket a megtöltés után szájukkal lefelé fordítva, sima üveglapra állítva tároljuk, míg fel nem használjuk. a/ Egy üveghengert töltsünk meg széndioxid-gázzal (palackból vegyük vagy szórjunk a hengerbe egy kanálka szárazjeget) és lazán dugjuk be vattával. Emeljük fel az ammóniával töltött hengert és tegyük alá a széndioxiddal töltött gázhengert, amelyből a vattadugót előzetesen eltávolítottuk. Fordítsuk meg a két, szájával összeszorított hengert úgy, hogy a szén-dioxidos henger kerüljön felülre! Figyeljük meg, mit tapasztalunk!

7 7 b/ Egy üveghengert töltsünk meg klórgázzal (a klórt klórgázpalackból vegyük a már korábban megismert módon). Az ammóniával telt hengert fordítsuk szájával felfelé, távolítsuk el a záró üveglapot, a klórgázzal telt hengert rászorítva döntsük meg és hagyjuk a klórgázt az ammóniával telt hengerbe áramlani. A klórgáz és az ammónia találkozásakor láng csap fel és fehér füst keletkezik. A keletkező fehér port hevítő kanálban hevítsük. Figyeljük meg, mit tapasztalunk! 6. A NITROGÉN OXIDJAI ÉS OXOSAVAI szervetlen kémia előadás alapján) a következőket: - a nitrogén-oxidok fizikai és kémiai sajátságai - a salétromossav és salétromsav legfontosabb tulajdonságai, és sói Olvassa el a Sóvágó Imre: Szervetlen kémia I. című tankönyv megfelelő fejezetét: 6.4. Az V. oszlop oxigénvegyületei Gyakorlat előtti feladat 1. Egészítse ki az alábbi reakcióegyenleteket! Cu + HNO 3 = Cu(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O NO 2 + NaOH = NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O 2. Értelemszerűen töltse ki a következő táblázatot! nitrogén-oxid a nitrogén a vegyület neve képlete oxidációs száma színe halmazállapota 3. Sorolja fel a nitrogén oxosavait, jellemezze őket savi erősség szempontjából, írjon egy-két példát a sóikra (név, képlet)

8 8 4. Egészítse ki az alábbi reakcióegyenleteket! S + HNO 3 = H 2 SO 4 + NO 2 + H 2 O H 2 S + HNO 3 = H 2 SO 4 + NO 2 + H 2 O C + HNO 3 = CO 2 + NO 2 + H 2 O KNO 3 = KNO 2 + O 2 Pb(NO 3 ) 2 = PbO + NO 2 + O 2 AgNO 3 = Ag + NO 2 + O A nitrogén-monoxid előállítása Gyakorlat (Lengyel praktikum: 24.3.) A nitrogén-monoxid előállításához csiszolatos gázfejlesztő készüléket (Lengyel praktikum: ábra) használjunk. A gázfejlesztő lombikba 20 g rézforgácsot mérjünk be, a csepegtető tölcsérbe pedig 33 %(m/m)-os salétromsav-oldatot öntsünk. A gázmosót híg nátrium-hidroxidoldattal töltsük meg. A gáz már szobahőmérsékleten élénken fejlődik. Amíg a készülékben levegő van, a gáz barna színű, mivel a nitrogén-monoxid a levegő oxigénjével azonnal nitrogén-dioxiddá egyesül. A keletkező nitrogén-dioxid a gázmosóban levő nátrium-hidroxid-oldattal reakcióba lép. Amikor a gázmosóból már színtelen gáz távozik, toljuk az üvegpipát vízzel telt henger alá és töltsük meg a hengert a keletkező gázzal. 4 gázfelfogó hengert töltsünk meg nitrogén-monoxiddal A nitrogén-monoxid tulajdonságai Gyakorlat (Lengyel praktikum: 24.3.) a/ Az egyik nitrogén-monoxiddal teli hengerre borítsunk egy másik, szájával lefelé fordított, levegővel telt üveghengert, és húzzuk ki az üveglapot! b/ Mártsunk égő gyújtószálat a második hengerbe! Figyeljük meg, továbbég-e a gyújtószál! c/ Vaskanálban gyújtsunk meg egy lencsényi foszfort (a foszforral kapcsolatos balesetvédelmi tudnivalókat tartsuk be!) és mártsuk a harmadik hengerbe! d/ A negyedik nitrogén-monoxiddal telt hengerbe cseppentsünk néhány csepp szén-diszulfidot úgy, hogy a takaró üveglapot óvatosan húzzuk félre, majd a becsepegtetés után gyorsan toljuk vissza, nehogy a gáz levegővel keveredjék. A lefedett hengert rázogassuk kissé, hogy a szén-diszulfid gőzei a nitrogén-monoxiddal keveredjenek. Az üveglapot távolítsuk el és tartsunk égő gyújtószálat a henger szájához. A gázelegy kápráztató fénnyel lobban el, ezért a kísérlethez vegyünk fel sötét szemüveget vagy közvetlenül ne nézzünk bele a lángba! 6.3. A salétromsav és sói kémiai sajátságai Gyakorlat (Lengyel praktikum: 24.8.c, ) a/ Négy kémcsőbe öntsünk kb. 2 cm 3 tömény (60-63 %(m/m)-os) salétromsavat. Az egyes kémcsövekbe dobjuk, illetve öntsük rendre a következő anyagokat: fél spatulányi elemi kén, kb. egy cm 3 kén-hidrogénes víz, egy cm 3 fukszin-, indigó- vagy metilnarancs-oldat, kevés elemi szén. A kémcsöveket egyenként óvatosan, hosszabb fogóval befogva fülke alatt melegítsük. (Tartsuk be a

9 9 tömény salétromsavval kapcsolatos balesetvédelmi tudnivalókat!) Figyeljük meg, hogy milyen hatású a tömény salétromsav a fenti kísérletekben! b/ Hevítsünk kémcsőben kevés (egy-két kristály) szilárd kálium-nitrátot, ólom(ii)-nitrátot és ezüst(i)-nitrátot külön-külön. Hevítés hatására oxigén is fejlődik. Mutassuk ki a fejlődő gázt! 7. A FOSZFOR ÉS VEGYÜLETEI szervetlen kémia előadás alapján) a következőket: - a vörös- és sárgafoszfor fizikai kémiai sajátságai - a foszfor oxidjai és oxosavai Olvassa el a Sóvágó Imre: Szervetlen kémia I. című tankönyv megfelelő fejezeteit: 6.1. Az V. oszlop elemeinek általános jellemzése 6.4. Az V. oszlop oxigénvegyületei 1. Mit nevezünk allotrop módosulatnak? 2. Sorolja fel a foszfor allotrop módosulatait, és jellemezze rácsszerkezetüket! 3. Sorolja fel a foszfor legfontosabb oxidjait és oxosavait! Jelölje az egyes vegyületekben a foszfor oxidációs számát! 4. Mit nevezünk savanhidridnek? 5. A foszforpentaoxid melyik savnak a savanhidridje? Írja fel az oxid vízben való oldásának egyenletét! 7.1. Kísérletek foszforral és foszforpentaoxiddal Gyakorlat (Lengyel praktikum: , b) I. A sárga és vörös foszfor tulajdonságainak összehasonlítása A foszforral végzendő kísérleteket fokozott elővigyázatossággal kell végezni! A sárgafoszfor egyrészt gyúlékonysága, másrészt mérgező volta miatt nagyon veszélyes. Kézzel sohase fogjuk meg, csak csipesszel! A kísérleteket fülke alatt végezzük! A sárga foszfort, amelyet víz alatt tartunk, csak víz alatt szabad darabolni! a/ Hasonlítsuk össze a sárga- és a vörösfoszfor gyulladási hőmérsékletét! E célból Bunsen-állványra szereljünk fel egy fogó segítségével egy vaslapot és a fogóhoz közelebb egy lencsényi

10 10 sárgafoszfort, távolabb pedig egy fél spatulányi száraz vörösfoszfort helyezzünk el (ld. Lengyel praktikum: ábra). A vaslapot a vörös foszfor közelében kezdjük el melegíteni. Figyeljük meg, mit tapasztalunk! b/ Két kémcsőbe öntsünk 2 2 cm 3 szén-diszulfidot. (A szén-diszulfid gőzei erősen mérgezőek és levegővel keveredve robbanóelegyet alkotnak. Láng ne legyen a közelben!) Az egyik kémcsőben dobjunk borsószemnyi sárgafoszfort, a másik kémcsőbe pedig spatulahegynyi száraz vörösfoszfort. Hasonlítsuk össze a kétféle módosulat oldhatóságát! A készített szén-diszulfidos sárgafoszforoldattal itassuk át a szűrőpapírt, csipesszel megfogva lengessük, míg az oldószer elpárolog. Figyeljük meg, mi történik! A kísérlet befejezése után az oldatokat a megfelelő gyűjtőedénybe töltsük! c/ Kémcső alján helyezzünk el kanál hegyével kivett, kevés vörösfoszfort. A kémcsövet töltsük meg szén-dioxiddal (borsószemnyi szárazjeget dobjunk bele, és várjuk meg, amíg elpárolog). Dugjuk be a kémcsövet lazán vattával, felső negyedét tekerjük körül nedves szűrőpapírral. Függőleges helyzetben fogjuk be állványba és Bunsen-lánggal óvatosan hevítsük a kémcső alját. Amikor a vörösfoszfor nagy része elszublimált, a hevítést szüntessük meg, távolítsuk el a körülcsavart szűrőpapírt, csipesszel fogjuk meg a vattadugót, töröljük meg vele a kémcső belső falát és egy ideig lobogtassuk levegőn. Írjuk le a tapasztalatainkat! II. A foszfor(v)-oxid reakciója vízzel Egy kis főzőpohárba tegyünk kb. 10 cm 3 desztillált vizet, és szórjunk bele spatulahegynyi foszforpentaoxidot. Figyeljük és hallgassuk, hogy mi történik! Vizsgáljuk meg a keletkezett oldat kémhatását indikátorpapírral! 8. AZ ARZÉN, ANTIMON, BIZMUT LÉTEZÉSE VIZES OLDATOKBAN szervetlen kémia előadás alapján) a következőket: - az arzén, antimon, bizmut fizikai és kémiai sajátságai - az arzén, antimon, bizmut vegyületei Olvassa el a Sóvágó Imre: Szervetlen kémia I. című tankönyv megfelelő fejezeteit: 6.1. Az V. oszlop elemeinek általános jellemzése 6.4. Az V. oszlop oxigénvegyületei

11 Az arzén, antimon, bizmut létezése vizes oldatokban Bevezetés Az arzén, antimon és bizmut sorrendben az oxid amfoter, illetve bázikus jellege fokozatosan erősödik. Az arzén(iii)-oxid vízben, savakban és lúgokban egyaránt oldódik. A vizes oldás során arzénnessav (H 3 AsO 3 ) képződik, amely gyenge hárombázisú sav. Az arzén(iii)-oxid vizes oldatában ezért arzénessav molekulák, míg semleges és lúgos közegben, a lépcsőzetes disszociáció szerint, a ph-tól függően H AsO, anionok lehetnek jelen. Savas közegben komplexképző anionokkal (pl. tömény sósav hatására) komplex anionok is kialakulhatnak ([AsCl4] ). As 3+ -kationok azonban ilyenkor sem képződnek, azaz az As(III) vegyületek mindig kovalens kötéseket tartalmaznak. Az antimon(iii)-oxidnak megfelelő orto-antimonossav (H 3 SbO 3 ) vizes oldatban nem nyerhető, az Sb 2 O 3 vízben gyakorlatilag nem oldódik. Jól oldódik lúgokban antimonitek képződése közben. Híg oldatban ezek valószínűleg [Sb(OH) 4 ] -aniont tartalmaznak. Az Sb(III)-vegyületek savas közegben is oldatba vihetők. Az Sb 3+ -kationok létezése azonban savas közegben sem valószínű. Antimonil(III)-kation (SbO + ) vagy a savaniontól függően komplex anionok (pl. [SbCl 4 ] ) vannak jelen. A savas oldatok ph-ját növelve az oldhatatlan antimonil-hidroxid = metaantimonossav (SbO(OH) = HSbO 2 ) képződik, azaz az Sb(III)-oldatok könnyen hidrolizálnak. A bizmut esetén a +3 oxidációs állapot egyértelműen bázisképző forma. A bizmut(iii)-oxid csak tömény savakban oldható fel. Az erősen savas oldatokban már Bi 3+ -kationok is jelen vannak. A ph növelésével (de még savas közegben) Bi O kötésű oxikationok vannak jelen, ezek közül a bizmutil-kation (BiO + ) a legismertebb. A bizmutilsók (így a BiO(OH)) vízben rosszul oldódnak, ezért a bizmut(iii)-vegyületek is könnyen hidrolizálnak. A +5-ös oxidációs állapot stabilitása és savas karaktere az oszlopban lefelé haladva fokozatosan csökken. Az arzén(v)-oxid arzénsavat (H 3 AsO 4 ) képez, amely háromértékű gyenge sav. Savas közegben így arzénsav molekulák vagy komplexképző jelenlétében komplex anionok 2 3 HAsO 3 2 (pl. [AsCl 6 ] vannak jelen. Közbenső ph-tartományban a részben disszociált anionok ( H AsO, 2 HAsO 4 ) míg erősen lúgos közegben az orto-arzenát anion ( ) képződik. AsO Az erősen oxidáló antimon(v)-oxidból (Sb 2 O 5 ) származtatható antimonsav savi jellege igen gyenge és vízben nem oldódik. Erősen lúgos közeben [Sb(OH) 6 ] komplex anion képződik. Erősen savas közegben a savaniontól függően antimonil(v)-kation (S bo 2 + [SbCl6] ) lehetnek jelen. Az antimon(v)-vegyületek igen könnyen hidrolizálnak. A bizmut +5-ös oxidációs állapotban vizes oldatban nem állítható elő. Gyakorlat ) vagy komplex anionok (pl. a/ Szórjunk kevés arzén(iii)-oxidot három kémcsőbe és adjunk hozzá kb. 2 cm 3 vizet, reagens nátrium-hidroxid-oldatot, illetve tömény sósavoldatot. A vizes oldatot forraljuk fel. Figyeljük meg, hogy feloldódik-e a szilárd anyag! Vizsgáljuk meg a vizes oldat kémhatását!

12 12 b/ Két kémcsőbe tegyünk 1 2 csepp antimon(iii)-klorid oldatot, és az egyikhez kis adagokban adjunk vizet, a másikhoz pedig kis adagokban reagens (2 mol/dm 3 ) nátrium-hidroxid-oldatot. A csapadék megjelenése után is folytassuk az adagolást, és figyeljük meg, hogy feloldódik-e! c/ Két kémcsőbe tegyünk 1 2 csepp bizmut(iii)-nitrát oldatot, és az egyikhez kis adagokban adjunk vizet, a másikhoz pedig kis adagokban reagens (2 mol/dm 3 ) nátrium-hidroxid-oldatot. A csapadék megjelenése után is folytassuk az adagolást, és figyeljük meg, hogy feloldódik-e! d/ Kevés kálium-hexahidroxo-antimonát-oldathoz (K[Sb(OH) 6 ]) adjunk reagens (2 mol/dm 3 ) sósavoldatot. A csapadék megjelenése után is folytassuk az adagolást, és figyeljük meg, hogy feloldódik-e! 9. A SZÉN OXIDJAI szervetlen kémia előadás alapján ) a következőket: - a szén és a szén oxidjainak fizikai és kémiai sajátságai Olvassa el a Sóvágó Imre: Szervetlen kémia I. című tankönyv megfelelő fejezetét: 7.4. Az IV. oszlop elemeinek oxidjai és összetett oxidjai 1. Jellemezze a szenet! (elektronszerkezete, allotrop módosulatai és azok legfontosabb fizikai és kémiai sajátságai) 2. Hogyan állítanak elő az iparban és a laboratóriumokban szén-dioxidot és szén-monoxidot? Írja fel a reakcióegyenleteket is! 3. Milyen redoxi tulajdonságú a szén-monoxid? Szemléltesse ezt a sajátságat reakcióegyenlettel is! 4. Egészítse ki az alábbi reakcióegyenletet! [Ag(NH 3 ) 2 ] CO + H 2 O = Ag + NH 4 + CO A szén-dioxid tulajdonságai Gyakorlat (Lengyel praktikum: 27.7.) Laboratóriumban legkényelmesebben szén-dioxidot vagy Kipp-készülékben fejleszthetünk vagy gázpalackból vehetünk ki. Két hengert töltsünk meg szén-dioxiddal! a/ Főzőpohár aljára dobjunk alkohollal átitatott és meggyújtott vattadarabkát. Az egyik széndioxiddal telt hengerből öntsük át a gázt a főzőpohárba. Figyeljük meg, mit tapasztalunk!

13 13 b/ Gyújtsunk meg magnézium-szalagot és csipesszel tartva mártsuk szén-dioxiddal töltött üveghengerbe. Figyeljük meg, folytatódik-e az égés! 9.2. A szén-monoxid előállítása és tulajdonságai Gyakorlat (Lengyel praktikum: 27.5.) A szén-monoxidot nátrium-formiát és tömény kénsav reakciójával állíthatjuk elő, csiszolatos gázfejlesztő készülékben. A lombikba tegyünk kb. 30 g nátrium-formiátot, és a csapos tölcsérből tömény kénsavat csepegtessünk rá. A szén-monoxid levegővel robbanóelegyet alkot, ezért mielőtt a gázt víz felett, vízzel telt hengerben felfogjuk, végezzünk durranógázpróbát! A szénmonoxiddal kapcsolatos valamennyi kísérletet gondosan, fülke alatt végezzük, mert a szénmonoxid szagtalan, igen veszélyes méreg! a/ Szén-monoxiddal töltött üveghenger szájához tartsunk égő gyújtópálcát és a fedő üveglapot húzzuk el lassan. A szén-monoxid meggyullad és jellegzetes halványkék lánggal ég. b/ Készítsünk ezüst-diammin-komplexet úgy, hogy reagens ezüs-nitrát-oldat 1 cm 3 -éhez részletekben reagens (2 mol/dm 3 ) ammónia-oldatot adunk mindaddig, amíg a kezdetben kiváló csapadék fel nem oldódik (a csapadék könnyen oldódik, lehet, hogy meg sem jelenik az oldatban). Vezessünk az oldatba szén-monoxid gázt. Figyeljük meg a változást! 10. ALKÁLIFÉMEK, ALKÁLIFÖLDFÉMEK szervetlen kémia előadás alapján ) a következőket: - az alkáli- és alkáliföldfémek fizikai és kémiai sajátságai Gyakorlat előtti feladat Mit nevezünk amalgámnak? Milyen típusú vegyületek az amalgámok? Alkálifémek és alkáliföldfémek reakciója vízzel Bevezetés Az alkálifémek standard elektródpotenciálja nagy negatív érték, az alkáliföldfémek standardpotenciálja viszonylag nagy negatív érték, ezért vízből hidrogént fejlesztenek, miközben oldható alkálifém-hidroxid, illetve a kalcium-hidroxid keletkezik. Ugyanakkor a magnézium-hidroxid oldhatósága kicsi, és a magnézium felületén keletkező magnézium-hidroxid meggálolja a víz további behatolását. Ezért a magnézium szobahőmérsékletű vízzel gyakorlatilag nem reagál, meleg vízzel már észlelhető reakció megy végbe.

14 14 Gyakorlat (Lengyel praktikum: , ) a/ Nagyobb főzőpoharat (kb cm 3 -es) töltsünk meg egyharmadáig vízzel. Cseppentsünk bele 2 csepp fenolftaleint és állítsuk fülkébe. Vágjunk le késsel búzaszem nagyságú nátriumdarabkát. A nátriumot csipesszel fogjuk meg, és petróleum alatt tisztítsuk meg a kérgétől. A kérgében ugyanis robbanó tulajdonságú peroxid vegyületek vannak, melyek a kísérlet során könnyen felrobbanhatnak. A tiszta nátriumról szűrőpapírral itassuk le a petróleumot és ejtsük bele a főzőpohárba. Lehúzott fülkeajtón keresztül figyeljük meg a reakció lefolyását! b/ A kísérletet ismételjük meg káliummal is. A káliummal végzett kísérlet során célszerű a főzőpoharat üveglappal lefedni. Előfordul, hogy a reakció kis robbanással fejeződik be. c/ Kisebb (kb. 250 cm 3 -es) főzőpoharat töltsünk meg félig vízzel, cseppentsünk bele 2 csepp fenolftalein indikátort, és tegyünk bele 1-2 kisebb kalcium-darabkát. d/ Ismételjük meg a kísérletet magnéziummal, majd melegítsük a vizet közel forrásig! Nátriumamalgám előállítása és tulajdonságai Gyakorlat (Lengyel praktikum: ) Öntsünk porcelánmozsárba néhány csepp higanyt, majd üvegbot segítségével nyomjunk lencsényi fémnátrium-darabkát a higany alá. Legyünk óvatosak, mert az amalgámképződés elég heves lehet, olyannyira, hogy tűztünemény is kísérheti. Ezért a kísérletet fülke alatt végezzük és félig lehúzott fülkeajtón át nézzük! A nátrium és a higany viszonylagos mennyiségétől függően tetszés szerinti koncentrációjú amalgámot készíthetünk. A higanyban oldott nátrium mennyisége szerint az amalgám folyékony vagy szilárdabb lesz. Az előállított nátriumamalgámot öntsük egy kis főzőpohárba, és öntsünk hozzá vizet. A hidrogén fejlődés befejeződése után vizsgáljuk meg a vizes oldat kémhatását! A reakció befejeződése után a visszamaradt higanyt gyűjtőedénybe töltsük! 11. AZ ALUMÍNIUM, ÓLOM ÉS ÓN szervetlen kémia előadás alapján) a következőket: - az alumínium, ólom és ón fizikai és kémiai sajátságai Olvassa el a Sóvágó Imre: Szervetlen kémia I. című tankönyv megfelelő fejezeteit: Az ón és ólom Az alumínium

15 15 Gyakorlat előtti feladat Egészítse ki az alábbi reakcióegyenleteket! Sn + cc.hno 3 = SnO 2 + NO 2 + H 2 O Sn + NaOH + H 2 O = Na[Sn(OH) 3 ] + H 2 Al + NaOH + H 2 O = Na[Al(OH) 4 ] + H Az alumínium, ólom és ón kölcsönhatása savakkal és lúgokkal Gyakorlat (Lengyel praktikum: , , ) a/ Kémcsövekbe helyezett kis darab alumínium, ólom és ón forgácsra öntsünk reagens (2 mol/dm 3 ) sósav-, illetve salétromsavoldatot. Ha nem tapasztalunk semmit, melegítsük az oldatot! Hasonlítsuk össze a hidrogénfejlődés mértékét! b/ Kémcsövekbe helyezett kis darab alumínium, ólom és ón forgácsra öntsünk tömény (60-63 %(m/m)-os) salétromsavoldatot. Ha hidegen nem mutatkozik változás, óvatosan, fülke alatt melegítsük fel az oldatot! Jegyezzük fel észleléseinket! c/ Kémcsövekbe helyezett kis darab alumínium, ólom és ón forgácsra öntsünk reagens (2 mol/dm 3 ) nátrium-hidroxid-oldatot. Ha hidegen nem mutatkozik változás, óvatosan, fülke alatt melegítsük fel az oldatot! Jegyezzük fel észleléseinket! 12. A VAS, RÉZ, CINK ÉS EZÜST szervetlen kémia előadás alapján ) a következőket: - a vas, réz, cink és ezüst fizikai és kémiai sajátságai 1. Írja fel a vas, réz, cink és ezüst elektronszerkezetét, valamint a legjellemzőbb oxidációs számaikat! Hol találhatók ezek az elemek a periódusos rendszerben (melyik periódus, melyik csoport)? 2. Egészítse ki az alábbi reakcióegyenleteket! Cu + cc.hno 3 = Cu(NO 3 ) 2 + NO 2 + H 2 O Zn + NaOH + H 2 O = Na 2 [Zn(OH) 4 ] + H 2

16 16 3. Hol használják fel a mindennapi életben a fenti fémeket? Mindegyikre írjon legalább egy konkrét példát! 4. A standard elektródpotenciálok alapján döntse el, melyik reakció megy végbe! Ag + + Hg = Hg 2+ + Ag = Ag + + Cu = Cu 2+ + Ag = 5. A fentiek alapján melyik esetben változik meg a lemez tömege: ha egy rézlemezt ezüst-nitrátoldatba helyezünk vagy ha egy ezüstlemezt réz(ii)-nitrát-oldatba teszünk? Egyik edényben a lemez tömege bizonyos idő alatt 3,05 g-mal változott. Nőtt vagy csökkent a lemez tömege? Hány db ion cserélődött ki ezalatt? (A Cu =63,55; A Ag =107,87) 6. Egészítse ki az alábbi egyenleteket! [Ag(NH 3 ) 2 ] + + H 2 CO + OH = Ag + (NH 4 ) 2 CO 3 + H 2 O + NH 3 Ag + cc.hno 3 = AgNO 3 + NO 2 + H 2 O A vas, réz és cink kölcsönhatása savakkal és lúgokkal Gyakorlat (Lengyel praktikum: , , , ) a/ Kémcsövekbe helyezett kis darab vas, réz, illetve cink forgácsra öntsünk reagens (2 mol/dm 3 ) sósav-, illetve salétromsavoldatot. Ha nem tapasztalunk semmit, melegítsük az oldatot! Hasonlítsuk össze a hidrogénfejlődés mértékét! b/ Kémcsövekbe helyezett kis darab vas, réz, illetve cink forgácsra öntsünk tömény (60-63 %(m/m)-os) salétromsavoldatot. Ha hidegen nem mutatkozik változás, óvatosan, fülke alatt melegítsük fel az oldatot! Jegyezzük fel észleléseinket! c/ Kémcsövekbe helyezett kis darab vas, réz, illetve cink forgácsra öntsünk reagens (2 mol/dm 3 ) nátrium-hidroxid-oldatot. Ha hidegen nem mutatkozik változás, óvatosan, fülke alatt melegítsük fel az oldatot! Jegyezzük fel észleléseinket! Az ezüstion reakciói Gyakorlat (Lengyel praktikum ) a/ Kémcsőben levő kb. 2 cm 3 reagens ezüst-nitrát-oldatba tegyünk egy csepp higanyt. Figyeljük meg, mi történik néhány perc alatt! Hagyjuk egy helyen hosszabb ideig állni a kémcsövet (kb. 1-2 órát). Figyeljük meg a higanycsepp felületét! b/ Gondosan kimosott kémcsőbe öntsünk kb. 1 cm 3 reagens ezüst-nitrát-oldatot, majd cseppenként adjunk hozzá tömény ammóniaoldatot addig, amíg a kezdetben leváló csapadék fel nem oldódik. Az oldathoz öntsünk kb. 10 %-os formaldehid vagy szőlőcukor-oldatot és a kémcsővet merítsük vízfürdőbe. Figyeljük meg, mi történik!

17 A HIDROGÉN Hidrogén előállítása Kipp-készülékben 1.Hogyan lehet laboratóriumban hidrogént elõállítani? Írjon reakcióegyenletet is! 2. Miért nem érdemes 20 %(m/m)-os sósavnál, illetve %(m/m)-os kénsavnál töményebb savoldatot használni? Gyakorlat (Lengyel praktikum: 15.4.) Hidrogént laboratóriumban legkényelmesebben Kipp-készülékben kb. 20 %(m/m)-os sósavból vagy %(m/m)-os kénsavból cinkkel fejleszthetünk. A Kipp-készüléket granulált cinkkel töltjük, majd ráöntjük a savat. Ha a cink igen tiszta, a savoldatba néhány csepp réz(ii)- szulfát-oldatot cseppentünk, hogy elõsegítsük az egyenletes hidrogénfejlõdést. A készülékben fejlesztett hidrogén esetleges sósav szennyezését vízen, vízgõzszennyezését hideg tömény kénsavon való átbuborékoltatással vagy izzított kalcium-kloridot tartalmazó U- csövön való átvezetéssel távolítjuk el. Ha Kipp- vagy egyéb gázfejlesztõ készülékben elõállított hidrogént a készülék kivezetésénél meg akarunk gyújtani, elõbb durranógázpróbával meg kell gyõzõdnünk a fejlesztett hidrogén levegõmentességérõl. E célból a készülék gázkivezetõ csövéhez üvegpipát csatlakoztatunk, melynek végét vizet tartalmazó edénybe merítjük. Az üvegpipára vízzel telt kémcsövet helyezünk. Amikor a kémcsõ megtelt gázzal, leemeljük a pipáról és a víz alatt fogjuk be hüvelykujjunkkal a száját. Ezután gázláng mellett fordítsuk meg és ujjunkat elvéve, a kémcsõ száját tartsuk a lánghoz. Ha éles, fütyülõ pukkanást hallunk, akkor a hidrogén még levegõvel szennyezett, és így a hidrogén a még jelenlevõ oxigénnel durranógázt alkot, amelynek robbanásszerû égése adja az éles hangot. Ha a gáz egészen halk pukkanással gyullad meg és színtelen lánggal ég, akkor a felfogott gáz már tiszta hidrogén. Ügyeljünk arra, hogy a durranógázpróbához használt égõ elég távol legyen a hidrogénfejlesztõ készüléktõl (a fülkén kívül szereljük fel!), mert a levegõbe kerülõ hidrogén begyulladva a még nem oxigénmentes gázt tartalmazó készüléket is szétrobbanthatja. A hidrogénfejlesztõ készüléket mindig csak fülke alatt használjuk! 15. HALOGÉNELEMEK ÉS VEGYÜLETEIK A klór előállítása és reakciója fémekkel Gyakorlat (Lengyel praktikum: ) Klórt laboratóriumban legegyszerűbben tömény sósavoldatból állíthatunk elő úgy, hogy káliumpermanganáttal oxidáljuk. A reakció az alábbi kiegészítendő egyenlet szerint megy végbe: KMnO 4 + HCl = MnCl 2 + KCl + Cl 2 + H 2 O

18 18 A klór igen mérgező gáz, ezért fülkében kell fejleszteni. A reakció szobahőmérsékleten végbemegy. Csiszolatos készüléket használunk, a fejlesztő lombikjába portölcséren keresztül kristályos kálium-permanganátot szórunk. Lényeges, hogy a kálium-permanganát kristályok ne tapadjanak a csiszolat szájára, mert a piszkos csiszolat rosszul zár. A csiszolatokat tömény foszforsavval kenjük, mert a csapzsírt a klór megtámadja. A kenést a tömény savba mártott üvegbottal végezzük. A gázfejlesztő tölcsérében tömény sósav-oldatot öntünk. A sósavat cseppenként engedjük a kálium-permanganátra. Olyan ütemben fejlődik a klór, amilyen ütemben csepegtetjük a sósavat. A vége felé a klórfejlődés lassul, de a melegítést kerüljük, mert akkor hidrogén-kloriddal szennyeződik a klórgáz. A klór hidrogén-klorid-tartalmát kevés vizet tartalmazó gázmosón való átbuborékoltatással távolíthatjuk el. Szárításhoz tömény kénsavas mosót használunk. Ügyeljünk arra, hogy a szárításhoz használt tömény kénsav vissza ne szívódjon a gázfejlesztő lombikban levő kálium-permanganátra, mert dimangán-heptoxid keletkezhet, ami a robbanásszerűen bomlik, és a gázfejlesztő készüléket is szétvetheti. A vizes és a tömény kénsavas gázmosó közé iktatott, fordítva szerelt üres gázmosó megakadályozhatja, hogy a tömény kénsav visszaszívódjon. A klór a gumit megtámadja, ezért úgy szerelünk, hogy a csatlakozásoknál az üveg üveghez érjen, gumicső helyett pedig PVC csövet használunk. A kísérlet végén a gázfejlesztő lombikját vízzel teleltöltjük, hogy a levegőnél nehezebb klórgázt kiüzzük, majd a fülke lefolyójába ürítjük. Ezt mégegyszer megismételjük, hogy nehogy a laboratórium levegője klórral szennyeződjön. A lombik falára tapadt mangán-dioxidot híg kénsavas hidrogén-peroxiddal oldjuk le. A klórfejlesztő lombik kivezetőcsövéhez PVC-csővel csatlakoztassunk egy derékszögben meghajlított üvegcsövet, és ennek segítségével vezessük a klórgázt álló helyzetű gázfelfogó henger aljára. A klór kiszorítja az üveghengerből a levegőt. Amikor a henger megtelt klórgázzal, borítsuk le üveglappal. 3 hengert így megtöltve végezzük el a további kísérleteket! Kanálkával szórjunk kevés antimonport, óvatosan, kis részletekben az egyik klórt tartalmazó üveghengerbe. Antimon(III)- és antimon(v)-klorid keletkezik. Észleléseinket jegyezzük fel! Írjuk fel a lejátszódó reakciók egyenleteit! Lencse nagyságú, megtisztított nátriumdarabkát (a nátrium megtisztításával kapcsolatos balesetvédelmi tudnivalókat ld. Lengyel praktikum ) hosszú nyelű vas- vagy üvegkanálban olvasszunk meg, és merítsük klórgázba! Írjuk le a tapasztalatokat! Tekerjünk egy vékony rézdrótot az égető kanálra, melegítsük fel kezdődő vörösizzásig, és mártsuk a klórgázzal töltött üveghengerbe. A reakció során réz(i)- és réz(ii)-klorid keletkezik. A lehűlt maradékot rázzuk össze vízzel. Jegyezzük fel a tapasztalatokat! Kísérletek klórosvízzel 1. Egészítse ki az alábbi reakcióegyenleteket: I + Cl 2 = I 2 + Cl I 2 + Cl 2 + H 2 O = IO 3 + Cl + H +

19 19 Gyakorlat A következő kísérleteket az előre elkészített klórosvízzel végezzel el! a/ Kémcsövet töltsünk meg egynegyedéig desztillált vízzel, és fessük meg néhány csepp indigóvagy metilnarancs- vagy fuxinoldattal.töltsünk hozzá klórosvízet, és rázzuk össze! Figyeljük meg mi történik! Klórosvízbe mártsunk egy kis darab lakmuszpapírt! Figyeljük meg a színváltozást! b/ Fél cm 3 reagens kálium-bromid-oldatot tartalmazó kémcsőbe öntsünk egy cm 3 kloroformot, majd öntsünk hozzá kis részletekben klórosvizet. Minden részlet hozzáadása után erélyesen rázzuk össze a kémcső tartalmát. Figyeljük meg a vizes és a kloroformos fázis színét! Ismételjük meg a fenti kísérletet fél cm 3 reagens kálium-jodid oldattal. Írjuk fel a tapasztalatokat és a a végbemenő reakciók egyenleteit! Alkáli-klorid, -bromid és -jodid reakciója tömény kénsavval 1. Soroljon fel néhány alkáli-halogenidet! Írja le a legjellemzőbb fizikai tulajdonságaikat (rácstípus, halmazállapot, szín, vízben való oldhatóság)! 2. Egészítse ki az alábbi reakcióegyenleteket! NaCl + H 2 SO 4 = NaHSO 4 + HCl KBr + H 2 SO 4 = Br 2 + KHSO 4 + SO 2 + H 2 O KI + H 2 SO 4 = I 2 + KHSO 4 + SO 2 + H 2 O Gyakorlat (Lengyel praktikum: ) Egy-egy kémcsőbe szórjunk kevés kálium-klorid, -bromid, illetve -jodid kristályt. Öntsünk rá egy-egy cm 3 tömény kénsavat (A tömény kénsavval fülke alatt, nagyon óvatosan dolgozzunk, használjunk gumikesztyűt!) Figyeljük meg a bekövetkező reakciókat! Melegítsük enyhén a kémcsöveket! A keletkező vegyület kimutatásához tartsunk a kálium-kloridot tartalmazó kémcső fölé vízzel, majd tömény ammónia-oldattal megnedvesített üvegpálcát! Írjuk fel észleléseinket! Gondoljuk végig, hogyan állapítható meg kísérletileg, hogy tartalmaz-e az alkáli-kloridból felszabaduló gáz klórt!