Otrzymywanie związków i pierwiastków

Zaprojektowanie doświadczenia z otrzymaniem czegoś często sprawia problem. I nic dziwnego. Odróżnienie czy rozdzielenie dwóch substancji (jeśli dobrze zna się ich właściwości fizykochemiczne) to nie taki znowu problem, jeśli już kilka analogicznych doświadczeń się zaprojektuje. Na otrzymywanie związków i pierwiastków nie ma niestety jednej prostej rady ani sposobu. Na etapie liceum zazwyczaj syntezy nie będą miały więcej, niż dwóch etapów i tym się można pocieszyć. Jedyny dobry sposób to chyba przerobienie dużej liczby doświadczeń. No to do dzieła.

1

Zaproponuj metodę otrzymywania wodorotlenku miedzi(II), jeśli dysponujesz roztworem kwasu siarkowego(VI), węglanem miedzi(II) oraz roztworem wodorotlenku sodu. W opisie uwzględnij użyte odczynniki i sprzęt, spisz po kolei czynności, obserwacje i wnioski.

• Sprzęt i odczynniki: kilka zlewek, roztwór kwasu siarkowego(VI), węglan miedzi(II), roztwór wodorotlenku sodu.
• Opis czynności: stały węglan miedzi(II) umieszczamy w zlewce, a następnie dodajemy kwas siarkowy (VI) i mieszamy aż do całkowitego rozpuszczenia się soli. Następnie ostrożnie dodajemy roztwór wodorotlenku sodu.
• Obserwacje: po dodaniu kwasu siarkowego(VI) do zielonego węglanu miedzi(II) osad ulega roztworzeniu i otrzymujemy niebieski roztwór. Po dodaniu roztworu wodorotlenku sodu wytrąca się ciemnoniebieski, galaretowaty osad.
• Wnioski: węglan miedzi (II) jest solą nierozpuszczalną w wodzie, jednak reaguje z mocnymi kwasami w myśl reakcji: \[ H_{2}SO_{4} + CuCO_{3} → CO_{2}↑ + H_{2}O + CuSO_{4} \] Wodorotlenek sodu reaguje z powstałą solą, tworząc poszukiwany wodorotlenek miedzi(II). \[ CuSO_{4} + 2 NaOH → Cu(OH)_{2}↓ + Na_{2}SO_{4} \]

2

Zaproponuj metodę otrzymywania tlenku cynku, jeśli dysponujesz roztworem siarczanu(VI) cynku i roztworem wodorotlenku sodu.W opisie uwzględnij użyte odczynniki i sprzęt, spisz po kolei czynności, obserwacje i wnioski.

• Sprzęt i odczynniki: kilka zlewek, roztwór siarczanu(VI) cynku, roztwór wodorotlenku sodu, sączek, lejek, parowniczka i palnik
• Opis czynności: do zlewki dodajemy roztwór soli oraz wodorotlenek tak, aby wytrącił się osad. Następnie osad ten odsączamy na sączku i przenosimy do parowniczki. Ogrzewamy nad palnikiem aż do odparowania wody.
• Obserwacje: zmieszanie w zlewce soli i wodorotlenku doprowadziło do wytrącenia się białego, galaretowatego osadu. Po ogrzaniu go powstał biały proszek.
• Wnioski: w pierwszym etapie powstaje wodorotlenek cynku \[ ZnSO_{4} + 2 NaOH → Zn(OH)_{2 +}SO_{4}Zn^{2+} + 2 OH^{-} → Zn(OH)_{2}↓ \] W wyniku ogrzania wodorotlenek cynku rozpada się i uwalnia wodę: \[ Zn(OH)_{2} → ZnO + H_{2}O \]

3.1

Zaproponuj metodę otrzymywania miedzi, jeśli dysponujesz tlenkiem miedzi(II), kwasem solnym i cynkiem. W opisie uwzględnij użyte odczynniki i sprzęt, spisz po kolei czynności, obserwacje i wnioski.

• Sprzęt i odczynniki: tlenek miedzi(II), kwas solny, cynk, zwykła probówka oraz taka z bocznym odprowadzeniem, wężyk, palnik
• Opis czynności: do zwykłej probówki dodajemy tlenek miedzi(II) i wprowadzamy do niej wężyk z probówki z bocznym odprowadzeniem. Do probówki z odprowadzeniem wrzucamy trochę cynku i dodajemy kwas solny, a następnie zamykamy korkiem. Probówkę z tlenkiem miedzi(II) ogrzewamy.
• Obserwacje: w probówce z odprowadzeniem wydziela się bezbarwny gaz. Po doprowadzeniu go do tlenku miedzi(II) zmienia on kolor z czarnego na ceglastoczerwony. Na ściankach skrapla się bezbarwna ciecz.
• Wnioski: w reakcji cynku z kwasem solnym wydzielił się wodór: \[ 2 HCl + Zn → ZnCl_{2} + H_{2}↑ \] Wodór reaguje w wyższej temperaturze z tlenkiem miedzi(II), dzięki czemu wydziela się miedź i powstaje woda: \[ CuO + H_{2} → Cu↓ + H_{2}O \]

3.2

Zaproponuj metodę otrzymywania miedzi, jeśli dysponujesz tlenkiem miedzi(II), kwasem solnym i cynkiem.W opisie uwzględnij użyte odczynniki i sprzęt, spisz po kolei czynności, obserwacje i wnioski.

• Sprzęt i odczynniki: tlenek miedzi(II), kwas solny, cynk, zlewka
• Opis czynności: tlenek miedzi(II) dodajemy do zlewki, a następnie roztwarzamy w kwasie solnym. Następnie do powstałego roztworu dodajemy trochę cynku
• Obserwacje: na powierzchni cynku zaczął osadzać się czerwonawy, metaliczny osad
• Wnioski: tlenek miedzi uległ rozpuszczeniu w kwasie i powstała sól - chlorek miedzi (II). Cynk jako metal bardziej aktywny wyparł miedź z roztworu i doprowadził do jej osadzenia się. \[ Cu^{2+} + Zn → Cu + Zn^{2+} \]

4

Zaproponuj metodę otrzymywania ortofosforanu(V) wapnia, jeśli dysponujesz tlenkiem wapnia, tlenkiem fosforu(V) oraz wodą. W opisie uwzględnij użyte odczynniki i sprzęt, spisz po kolei czynności, obserwacje i wnioski.

• Sprzęt i odczynniki: kilka probówek, woda, tlenek wapnia i tlenek fosforu(V)
• Opis czynności: do probówki nalewamy nieco wody, następnie dodajemy tlenek fosforu(V) i mieszamy aż do rozpuszczenia (reakcja egzotermiczna!). W drugiej probówce rozpuszczamy tlenek wapnia. Następnie oba roztwory mieszamy ze sobą.
• Obserwacje: w obu przypadkach po dodaniu tlenków do wody powstały klarowne roztwory, zaś po zmieszaniu ich ze sobą wytrącił się biały osad.
• Wnioski: w reakcji tlenku fosforu(V) z wodą powstał kwas ortofosforowy(V). \[ P_{4}O_{10} + 6 H_{2}O → 4 H_{3}PO_{4} \] Podczas reakcji tlenku wapnia z wodą powstał wodorotlenek wapnia. \[ CaO + H_{2}O → Ca(OH)_{2} \] W reakcji obu tych indywiduów otrzymaliśmy osad ortofosforanu (V) wapnia. \[ 2 H_{3}PO_{4} + 3 Ca(OH)_{2} → Ca_{3}(PO_{4})_{2} + 6 H_{2}O \]