Как развести карбонат натрия для школьных опытов
Обновлено: 05.07.2024
Задания. 1. Проведите качественную реакцию на карбо-нат-ион.
2. Осуществите превращения гидрокарбоната кальция в карбонат кальция и наоборот.
3. Изучите гидролиз карбоната натрия.
4. Проведите реакцию между растворами карбоната натрия и хлорида кальция. Исследуйте продукты реакции с помощью азотной кислоты.
Соблюдайте правила техники безопасности при проведении опытов!
Оборудование. Лабораторный штатив, штатив с пробирками, детали прибора для разложения гидрокарбоната натрия, нагревательный прибор.
Вещества. Растворы азотной и соляной кислот (10%-е), карбоната натрия и хлорида кальция (10% -е), фенолфталеина, известковой воды, гидрокарбоната кальция; кристаллический гидрокарбонат натрия, кусочек мела или мрамора.
1. В одну пробирку поместите небольшой кусочек мела или мрамора, в другую налейте 1 мл раствора карбоната натрия. В обе пробирки добавьте (не более 1 мл) раствора соляной кислоты. Что вы наблюдаете? Внесите в обе пробирки зажженные спички. Наличие какого газа вы обнаружили? Напишите полные и сокращенные ионные уравнения реакций и сделайте вывод, какое вещество может быть использовано для обнаружения карбонат-иона.
2. а) Налейте в пробирку 2 мл раствора гидрокарбоната кальция и добавьте к нему немного известковой воды. Что вы наблюдаете? Составьте полное и сокращенное ионные уравнения этой реакции.б) Соберите прибор, как показано на рисунке 22.8. Насыпьте в пробирку гидрокарбонат натрия. Закройте ее пробкой с газоотводной трубкой и закрепите прибор в штативе так, чтобы отверстие пробирки было ниже ее дна, а конец газоотводной трубки почти доставал дна пробирки с известковой водой. Начинайте нагревать гидрокарбонат натрия в пробирке.
Наблюдайте за изменениями, происходящими в обеих пробирках. Как только известковая вода помутнеет, поднимите
лапку штатива вместе с пробиркой и газоотводной трубкой вверх и только после этого прекратите нагревание. Объясните необходимость такого порядка действий при проведении данного опыта.
Какие вещества образуются при нагревании гидрокарбоната натрия? Составьте уравнение данной реакции и сделайте вывод о химизме превращения гидрокарбонатов в карбонаты.
3. В пробирку налейте по 1 мл раствора карбоната натрия и добавьте по 2—3 капли фенолфталеина. Что вы наблюдаете? Объясните с помощью ионных уравнений реакций результат опыта.
4. В пробирку налейте 1 мл раствора карбоната натрия, столько же раствора хлорида кальция. Что вы наблюдаете? Ответ поясните ионными уравнениями реакций.
К получившемуся осадку прилейте немного (0,5 мл) раствора азотной кислоты. Какой газ выделяется? Объясните причину его выделения с помощью ионных уравнений реакции.
Проведем несколько опытов:
Выпадает белый осадок.
Вывод: карбонаты можно получить, прокаливая гидрокарбонаты. 3.
Мел плохо растворяется, и в пробирке ничего не происходит.
Карбонат натрия представляет собой неорганическую соль с химической формулой Na2CO3. Это соединение, используемое в таких промышленных применениях, как производство стекла, в качестве электролита или в качестве компонента зубных паст, также действует как чистящее средство. Приготовьте растворы карбоната натрия с определенной концентрацией, обычно выражаемой либо в массовом процентном отношении к растворенному соединению (например, 5-процентный раствор), либо в молярности - количестве молей такого вещества на 1 л раствора.
Изготовление карбоната натрия
Принятие решений с заданным массовым процентом
Рассчитайте массу необходимого карбоната натрия, используя следующую формулу: Масса = (объем х массовый процент) / (100 - массовый процент). Например, чтобы приготовить 12-процентный раствор с использованием 350 мл воды, используйте это уравнение для определения количества используемого карбоната натрия: масса = 350 x 12 / (100 - 12) = 47,73 г
••• Николас Биондо / Спрос Медиа
Взвесьте рассчитанное количество карбоната натрия по шкале.
••• Николас Биондо / Спрос Медиа
Налейте воду (в нашем примере 350 л) в стакан и добавьте карбонат натрия.
••• Николас Биондо / Спрос Медиа
Смешайте раствор с ложкой или осторожно встряхните стакан, пока соль полностью не растворится.
Принятие решений с заданной молярностью
Умножьте молярность на объем раствора (в литрах) и число 106 - молярную массу карбоната натрия - для расчета необходимой массы карбоната натрия. Например, чтобы приготовить 300 мл 0,2-молярного раствора, вам потребуется: 0,2 х 0,3 л х 106 = 6,36 г. Обратите внимание, что 300 мл = 0,3 л.
••• Николас Биондо / Спрос Медиа
Взвесьте рассчитанное количество карбоната натрия по шкале.
••• Николас Биондо / Спрос Медиа
Налейте в стакан дистиллированную воду (на 20-30 мл меньше конечного объема), затем добавьте карбонат натрия. В нашем примере начните с 270 до 280 мл воды.
••• Николас Биондо / Спрос Медиа
Смешайте раствор ложкой или осторожно встряхните стакан, пока соль полностью не растворится.
••• Николас Биондо / Спрос Медиа
Вылейте раствор в градуированный цилиндр и наполните дистиллированной водой до конечного объема.
Карбонат натрия Na2CO3 — соль щелочного металла натрия и угольной кислоты. Белое вещество, плавится без разложения, при дальнейшем нагревании разлагается.
Относительная молекулярная масса Mr = 105,99; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,539; tпл = 851º C;
1. Карбонат натрия можно получить путем взаимодействия оксида натрия и углекислого газа:
2. В результате взаимодействия концентрированного раствора гидроксида натрия и углекислого газа образуется карбонат натрия и вода:
3. При взаимодействии гидрокарбоната натрия и концентрированного раствора гидроксида натрия образуется карбонат натрия и вода:
Качественная реакция на карбонат натрия — взаимодействие его с раствором сильных кислот. В результате реакции происходит бурное выделение углекислого газа, образование которого можно проверить, если пропустить его через известковую воду, которая мутнеет из-за образования осадка:
1. При взаимодействии с хлороводородной кислотой, карбонат натрия образует хлорид натрия, углекислый газ и воду:
2. Взаимодействуя с серной кислотой, карбонат натрия образует углекислый газ и воду, а также сульфат натрия:
1. Карбонат натрия может реагировать с простыми веществами :
1.1. Карбонат натрия при 900–1000º C реагирует с углеродом . При этом образуется натрий и угарный газ:
Na2CO3 + 2C(кокс) = Na + 3CO
1.2. С хлором концентрированный и горячий раствор карбоната натрия реагирует с образованием хлорида натрия, хлората натрия и углекислого газа:
2. Карбонат натрия вступает в реакцию со многими сложными веществами :
2.1. Насыщенный карбонат натрия реагирует при 30–40º C с водой и углекислым газом, образуя осадок гидрокарбоната натрия:
2.2. Карбонат натрия может реагировать с насыщенным гидроксидом кальция с образованием гидроксида натрия и карбоната кальция:
2.3. При взаимодействии с разбавленной хлороводородной кислотой карбонат натрия образует хлорид натрия, углекислый газ и воду:
2.4. Карбонат натрия реагирует с разбавленной плавиковой кислотой . Взаимодействие карбоната натрия с плавиковой кислотой приводит к образованию фторида натрия, воды и углекислого газа:
2.5. Концентрированный раствор карбоната натрия взаимодействует с оксидом серы . При этом образуются карбонат натрия и углекислый газ:
Ключевые слова: химия, пищевая сода, гидрокарбонат натрия, лимонная кислота, угольная кислота, цитрат натрия, Е331
В данной работе был произведен опыт по взаимодействию гидрокарбоната натрия и лимонной кислоты. Приведены условия взаимодействия, определены продукты реакции. Рассмотрены области применения реакции и ее продуктов в пищевой промышленности.
МЕТОДЫ
Алгоритм проведения опыта:
Рис. 2. Смесь лимонной кислоты и соды, банка с маслом
Рис. 3. Вода с красителем
Рис. 4. Процесс взаимодействия гидрокарбоната натрия и лимонной кислоты
Проделав операции по вышеописанному алгоритму, наблюдаем реакцию взаимодействия гидрокарбоната натрия и лимонной кислоты (рис. 4). Визуально наблюдается образование пузырьков газа (углекислый газ СО2), которые увлекают окрашенную воду вверх. После выхода газа в воздух вода вновь устремляется вниз, т. к. она тяжелее масла (плотность масла порядка 900 кг/м 3 , плотность воды — 1000 кг/м 3 ).
Рис. 5. Состояние после полного прекращения процесса (вверху банки — масло, внизу подкрашенная вода)
Рассмотрим происходящую реакцию на «химическом языке. В ходе реакции гидрокарбоната натрия и лимонной кислоты образуется угольная кислота () и цитрат натрия (). Химическая формула этой реакции выглядит следующим образом:
.(1)
Угольная кислота практически сразу распадается на воду и углекислый газ:
.(2)
Еще одним из продуктов реакции является цитрат натрия. Цитратами называются соли и эфиры лимонной кислоты. Цитрат натрия имеет солено-кислый вкус и используется, например, в пищевой промышленности [2] как приправа (специя) или как консерванта, эмульгатора или стабилизатора (пищевая добавка Е331). С помощью цитрата натрия управляют кислотностью блюд (например, десертов на основе желатина), регулируют уровень кислотности в кофе-машинах. Цитрат натрия часто входят в состав газированных напитков, а также напитков, имеющих вкус лайма или лимона. Также используется в производстве пастилы, суфле, мармелада, плавленых сыров, детского питания, йогуртов и сухого молока. В молочном производстве ее применяют для получения стерилизованного и пастеризованного молока или кисломолочных продуктов, а также молочных консервов, при изготовлении которых требуется длительное нагревание молока.
Цитрат натрия также используется в медицине, например, как антидот, предотвращающий развитие некроза подкожно-жировой клетчатки [3].
ОБСУЖДЕНИЕ
Основным результатом данной работы авторы считают то, что проведенный опыт позволяет получить первичные навыки проведения химического эксперимента, познакомиться с записью химической формулы вещества и формулы химической реакции. Достоинства опыта: зрелищность (что важно для создания интереса у детей), безопасность, доступность материалов и простота оборудования.
Кроме самого процесса интересно также получить знания и об одном из его конечных результатов — цитрате натрия, о широкой области его применений.
С точки зрения интересно также взаимодействие несмешивающихся жидкостей. Когда более плотная располагается внизу сосуда, менее плотная — вверху, а между ними — четкая граница раздела (рис. 5).
Подобные по простоте, безопасности и доступности опыты можно проводить не только в домашних условиях, но и рекомендовать учителям для пропедевтических (факультативных) занятий по естествознанию (химии, физике и др.)
Основные термины (генерируются автоматически): лимонная кислота, гидрокарбонат натрия, цитрат натрия, масло, пищевая сода, подкрашенная вода, углекислый газ, угольная кислота, химическая формула, пищевая промышленность.
Читайте также: