Лабораторная работа: Соединения азота
Ход работы : Один цилиндр или стакан ополаскивают концентрированным раствором аммиака, другой цилиндр – концентрированным раствором соляной кислоты. Обе емкости закрывают стеклянными пластинами, затем подносят отверстиями друг к другу, после чего убирают стеклянные пластины. Цилиндр заполняется белым дымом.
Техника безопасности: Цилиндры смачивать концентрированными растворами соляной кислоты и аммиака под тягой.
Опыт №5. Горение аммиака в кислороде
Вариант (а).
Оборудование и реактивы: Штатив с лапкой и кольцом, прокладки резиновые, круглодонная колба, пробка, патрубок с пробкой и двумя отверстиями в ней, спиртовка, спички, кислород, раствор аммиака (25%), лучина.
Ход работы : Колбу, заполняют на 1/5 объема концентрированным аммиаком, ставят на асбестовую сетку, закрывают пробкой с прямой газоотводной трубкой, зауженный конец которой проходит через пробку с патрубком (длина трубки 10–15 см). Колбу с концентрированным аммиаком слабо нагревают. Когда появляется запах аммиака, включают ток кислорода. Заполнение патрубка кислородом определяют тлеющей лучинкой, пламенем которой и поджигают аммиак. Он горит зеленоватым пламенем. Если прекратить подачу кислорода, то пламя аммиака гаснет. Пламя горящего аммиака может сбиваться слишком сильным током аммиака.
Техника безопасности: Смесь аммиака с кислородом – взрывоопасна. Не допускать сильного нагревания раствора аммиака в колбе и, таким образом, не допускать сильного тока аммиака.
Вариант (б).
Оборудование и реактивы: Химический стакан на 500 мл, пробирка круглодонная, штатив с лапкой, прокладки резиновые, пробки с изогнутой газоотводной трубкой, кислород, лучинки, хлорид аммония (кристал.), гидроксид кальция (кристал.), ступка с пестиком, шпатель.
Ход работы: Получают аммиак реакцией обмена (см. опыт 2). В химический стакан или стеклянную банку опустить на дно газоотводную трубку, по которой идет кислород и другую изогнутую трубку, подающую аммиак из пробирки-реактора. Поджигают аммиак горящей лучиной.
Техника безопасности: Пробирку-реактор расположить в штативе так, чтобы дно было выше отверстия.
Опыт №6. Получение азотной кислоты из нитратов
Оборудование и реактивы: Спиртовка, спички, пробирка Вюрца, химический стакан, лед, трубка с активированным углем, кристаллический нитрат натрия, концентрированная серная кислота, соединительная газоотводная трубка, пробирка-реактор, шпатель.
Ход работы: В пробирку–реактор с газоотводной трубкой помещают кристаллический нитрат натрия (примерно две ложечки для сжигания) и смачивают концентрированной серной кислотой. Пробирку соединяют короткой резиновой трубкой с сосудом Вюрца, которую помещают в стакан со льдом. В отросток пробирки Вюрца через резиновый шланг вставлена стеклянная трубка, заполненная активированным углем. При нагревании смеси концентрированной серной кислоты и кристаллического нитрата натрия в пробирке–реакторе получаются пары азотной кислоты, которые переходят в пробирку Вюрца. Там пары конденсируются и на дне накапливается безводная азотная кислота. Она имеет оранжевый цвет из-за растворенного в ней оксида азота (IV).
Техника безопасности: 1. Резиновые шланги использовать каждый раз новые, т. к. они разрушаются горячей азотной кислотой. 2. Не держать руками спиртовку под нагреваемой пробиркой-реактором. 3. Пробирка-реактор должна быть без дефектов. 4. Рекомендуется проводить опыт в реторте.
Утилизация: Пробирку-реактор со смесью NaNO3 и H2 SO4 поместить в кристаллизатор с известковым молоком. Довести раствор до нейтральной среды по фенолфталеину. Сильно разбавить водой и использовать для подкормки комнатных растений.
Опыт №7. Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с медью
Оборудование и реактивы: Пробирка демонстрационная, хлоркальциевая трубка, заполненная прокаленным активированным углем, порошок или стружки меди, концентрированная азотная кислота, штатив с лапкой, резиновые прокладки, шпатель.
Ход работы: Собрать установку согласно рис. 17. В пробирку поместить медный порошок (со спичечную головку) и залить концентрированной азотной кислотой. Пробирку быстро закрыть пробкой с хлоркальциевой трубкой и активированным углем. Наблюдать происходящие процессы. Записать уравнение реакции. Процесс вести до полного растворения меди.
Техника безопасности: Азотную кислоту наливать под тягой.
Утилизация: В пробирке-реакторе осталась смесь HNO3 и Cu(NO3 )2 . Перенести содержимое в стакан с водой и добавлять малыми порциями малахит до прекращения растворения малахита:
(CuOH)2 CO3 + 4HNO3 ® 2Cu(NO3 )2 + CO2 + 3H2 O.
Раствор нитрата меди отделить фильтрованием от остатка малахита, промыть малахит на фильтре, высушить. Фильтрат упарить до концентрированного раствора (можно путем длительного, естественного испарения воды из раствора в химическом стакане). Раствор Cu(NO3 )2 использовать в качестве лабораторного реактива.
Опыт №8. Превращение оксида азота ( II) в оксид азота ( IV)
Оборудование и реактивы: Круглодонная колба, капельная воронка, пробка с двумя отверстиями, газоотводная трубка, кристаллизатор с водой, цилиндр, спиртовка, спички, медь (стружки), азотная кислота (1:1), стеклянная пластина, шпатель.
Ход работы: В колбу помещают стружки меди и приливают из капельной воронки раствор азотной кислоты (1:1). Для начала опыта раствор в колбе можно слабо подогреть спиртовкой. Колба содержит кислород воздуха, поэтому выделяющийся бесцветный оксид азота (II) частично окисляется до бурого оксида азота (IV). Смесь газов из оксида азота (II) и оксида азота (IV) собирают через некоторое время в цилиндре над водой. Оксид азота (IV) растворяется в воде, а бесцветный газ заполняет цилиндр. После полного или частичного заполнения, цилиндр переворачивают, закрывают отверстие стеклянной пластинкой. Затем убирают пластину, бесцветный оксид азота (II) при контакте с кислородом воздуха окисляется, превращаясь в оксид азота (IV) бурого цвета. Напишите уравнения химических реакций, объясните происходящие явления.
Техника безопасности: Работу выполнять под тягой, оксиды азота токсичные.
Утилизация: См. опыт №7. Предворительно удаляют медь из раствора.
Опыт №9. Каталитическое окисление аммиака