OBTENTION DU SULATE DE CUIVRE :
Réaction d'échange entre l'oxyde de cuivre (II)
et acide sulfurique

Leçon pratique 8e année

Objectifs. Réaliser une réaction d'échange entre l'oxyde de cuivre(II) et l'acide sulfurique pour obtenir des cristaux de sulfate de cuivre ; consolider dans la pratique la capacité à gérer correctement équipement de laboratoire, y compris la manipulation des appareils de chauffage ; éduquer les élèves à faire attention quand enregistrement du travail, attitude prudente envers la propriété de l'école ; développer son autonomie, sa créativité et pensée logique
, capacité à analyser, comparer, tirer des conclusions. Matériel et réactifs.

Schéma 1 « Vue générale de la réaction d'échange », Schéma 2 « Homme-souris » (exemples de réactions d'échange), Schéma 3 « Cristaux de sulfate de cuivre », lampes à alcool, allumettes, porte-éprouvettes, éprouvettes, portoirs pour éprouvettes, spatules en verre (de pharmacie), microscopes, lames, tiges ou pipettes en verre, fiches d'instructions ;

oxyde de cuivre(II), solution d'acide sulfurique à 10 %.
DÉROULEMENT DE LA LEÇON
Moment organisationnel.
Le message de l’enseignant sur le sujet, les buts et les objectifs de la leçon.

La répétition est la mère de l'apprentissage.

Travaillez avec les schémas 1, 2. Répétition du matériel abordé sur les réactions d'échange.
Professeur.
Avant de commencer le cours, à l'avance
J'ai préparé des tâches pour vous aujourd'hui.
Regardez attentivement les diagrammes un et deux -
Vous connaissez à peine les réactions métaboliques...

Je vous demande : remplacez les questions par des formules,

En vous souvenant de la définition, donnez des exemples.

Schéma 1

Vue générale de la réaction d'échange

Les élèves doivent se souvenir de la définition d'une réaction d'échange et donner des exemples d'équations de réactions chimiques selon le schéma 2. Par exemple :

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O.
Schéma 2

Homme souris

La répétition est la mère de l'apprentissage.

(exemples de réactions d'échange) Après cela, l'enseignant résume cette étape de la leçon. Oui, deux
substances complexes
entrer en réaction
Au cours de laquelle leurs composants sont modifiés.

C'est le processus d'échange
Et cela s’appelle une réaction d’échange.

Briefing de sécurité.

Interprété avec une guitare sur l'air de la chanson du film "Dowry Wedding" - "Je ne me vanterai pas, ma chère...".
1er élève.
je ne dirai pas grand chose
Mais je tiens à vous prévenir :
Lorsque vous travaillez avec de l'acide
Vous devez prendre soin de vos yeux.
Si cela entre en contact avec votre peau,
N'importe lequel d'entre vous devrait le savoir.

2ème élève.

Lors d'une réaction d'échange
De l'oxyde, de l'acide
Nous obtiendrons du sulfate de cuivre
Plus un peu d'eau.
Pas besoin de prendre des substances entre vos mains
(Après tout, le sulfate, vous le savez, est toxique),
Évitez les intoxications
Et ne nuisez pas à votre santé.

Travaux pratiques «Obtention du sulfate de cuivre»

Instructions
(sur carte)

Enregistrement des résultats travaux pratiques dans des cahiers.

Tableau

Rapport de travaux pratiques
"Obtention du sulfate de cuivre"

Résumer la leçon.

Schéma 3

Cristaux de sulfate de cuivre
(CuSO 4 5H 2 O)

La répétition est la mère de l'apprentissage.

Maintenant, la cloche tant attendue va sonner.
Hélas, notre leçon est terminée.
Veuillez nettoyer votre zone de travail.
Faisons-le sans paroles et, peut-être, sans gestes.
Mettez vos réactifs en place,
Mettez tous les tubes à essai dans des portoirs.
Les allumettes brûlées et les déchets sont déposés dans un seau.
Et pour que le bureau après vous soit à 100 pour cent.
Et je vous exprime à tous ma gratitude,
Après vérification du travail, je le soumets au magazine
Les marques sont toutes à vous, en espérant comme d'habitude,
Qu'ils seront « bons » et « excellents ».
Merci beaucoup Je te le dis.
Nous avons atteint notre objectif. Merci

Sujet: Travaux pratiques n°4 : « Interaction de l'oxyde de cuivre (II) avec l'acide sulfurique. »

Cible: Apprendre à tirer des conclusions basées sur expérience chimique.

Tâches :

1. Réaliser une réaction d'échange entre l'oxyde de cuivre (II) et l'acide sulfurique ; obtenez des cristaux de sulfate de cuivre; consolider dans la pratique la capacité à manipuler correctement le matériel de laboratoire ;

2. Développer l’indépendance, activité créative, ainsi que la pensée logique, la capacité d'analyser, de comparer et de tirer des conclusions ;

3. Favoriser le collectivisme, l'entraide, l'attention, la précision.

Matériel et réactifs : schéma " Vue générale réactions d'échange", schéma 2 "exemples de réactions d'échange" lampe à alcool, allumettes, porte-éprouvettes, tubes à essai, portoirs pour éprouvettes, spatules en verre, microscope, lames de verre, tiges ou pipettes de verre, oxyde de cuivre (II), 10ème solution de acide sulfurique.

Type de cours : consolidation

Méthodes : verbal, partiellement recherché, pratique

Formes de travail : groupe

Progression de la leçon

Moment d'organisation

Salutation, vérification de l'état de préparation de la classe pour la leçon, attitude psychologique.

Présentation du nouveau matériel

1. Travailler selon le schéma

Avant de commencer le cours, à l'avance

J'ai préparé des tâches pour vous aujourd'hui.

Regardez attentivement les diagrammes un et deux -

Vous connaissez à peine les réactions métaboliques...

Je vous demande : remplacez les questions par des formules,

En vous souvenant de la définition, donnez des exemples.

Les élèves doivent rappeler la définition d'une réaction d'échange et donner des exemples d'équations de réaction selon le rire 2.

Acide + alcali = sel + eau

Acide + base insoluble= sel + eau

Sel + sel = sel insoluble+ nouveau sel

Oxyde basique+ acide = sel + eau

Sel + alcali = base insoluble + sel

Sel + acide = acide insoluble + sel

Après cela, l'enseignant résume cette étape de la leçon.

Oui, deux substances complexes réagissent,

Au cours de laquelle leurs composants sont modifiés.

C'est le processus d'échange

Et cela s’appelle une réaction d’échange.

2. Instruction TB.

je ne dirai pas grand chose

Mais je tiens à vous prévenir :

Lorsque vous travaillez avec de l'acide

Vous devez prendre soin de vos yeux.

Si cela entre en contact avec votre peau,

Rincez ensuite rapidement à l'eau.

Ces règles sont simples

N'importe lequel d'entre vous devrait le savoir.

Lors d'une réaction d'échange

De l'oxyde, de l'acide

Nous obtiendrons du sulfate de cuivre

Plus un peu d'eau.

Pas besoin de prendre des substances entre vos mains

(Après tout, le sulfate, vous le savez, est toxique),

Évitez les intoxications

Et ne nuisez pas à votre santé.

Réalisation de l'expérience.

Instructions (sur carte)

1. Placez une spatule en verre (pharmaceutique) d'oxyde de cuivre (II) dans un tube à essai sec.

2. Versez dessus 10 gouttes de solution d'acide sulfurique.

3. Chauffez le mélange pendant 10-15 s, sans le porter à ébullition (pour ce faire, retirez périodiquement la lampe à alcool ou retirez l'éprouvette de la flamme).

4. Laissez reposer le mélange chaud obtenu.

5. Versez délicatement la solution dans un tube à essai propre.

6. Placez une goutte de solution chaude sur une lame de verre. (Lors du refroidissement, des cristaux de sulfate de cuivre précipitent à partir de la solution de sulfate de cuivre (II).)

7. Examinez les cristaux obtenus au microscope.

8. Dessinez les cristaux de sulfate de cuivre.

9. Présentez les résultats de vos travaux et observations sous forme de tableau.

4. Enregistrement des résultats des travaux pratiques dans des cahiers.

5. Résumer la leçon.

Maintenant, la leçon tant attendue va sonner.

Hélas, notre leçon est terminée.

Veuillez nettoyer votre zone de travail.

Faisons-le sans paroles et, peut-être, sans gestes.

Mettez vos réactifs en place,

Mettez tous les tubes à essai dans des portoirs.

Les allumettes brûlées et les déchets vont dans un seau.

Et pour que le bureau après vous soit à 100 pour cent.

Et je vous exprime à tous ma gratitude,

Après avoir vérifié le travail, je le soumets au magazine.

Les marques sont toutes à vous, en espérant comme d'habitude,

Qu'ils seront « bons » et « excellents ».

Je dis merci beaucoup.

Nous avons atteint notre objectif. Merci

D/z. Répéter les §§30-35, pp. 81-95

Le texte de l'ouvrage est affiché sans images ni formules.
Version complète le travail est disponible dans l'onglet "Fichiers de travail" au format PDF

En étudiant le thème « L'acide sulfurique et ses propriétés », nous avons observé une expérience de démonstration de l'interaction de l'acide sulfurique concentré avec métaux passifs- cuivre. Ce processus reflète l'équation chimique :

Mais après l'arrêt du chauffage, la formation d'un précipité noir est clairement observée dans le tube à essai, bien qu'aucun des produits présentés dans l'équation ne soit de couleur noire. Après décantation des particules en phase solide, la solution est restée incolore et n'a pas acquis la couleur bleue caractéristique des ions cuivre hydratés Cu 2+.

À la suite de la comparaison des résultats visibles d'une réaction chimique qui ne correspondent pas à l'équation présentée dans le manuel, il est apparu contradiction

Cible: prouver expérimentalement la composition qualitative des produits de la réaction de l'acide sulfurique concentré avec le cuivre et résoudre la contradiction apparue.

Ainsi, nous avons prouvé qu'au moins deux réactions se produisent : la principale (1) et la secondaire (2,3), au cours desquelles se forme du sulfure de cuivre (II) ou (I) ; avantages.

Cu+2H 2 DONC 4 = CuSO 4 + 2H 2 O+SO 2 (1)

4 Cu + 4 H 2 DONC 4 = 3 CuSO 4 + 4H 2 O + CuS (2)

5 Cu + 4 H 2 DONC 4 = 3 CuSO 4 + 4H 2 O+Cu 2 S (3)

Références :

1. Lidin R.A., Molochko V.A., Andreeva L.L. Propriétés chimiques substances inorganiques.- M. : Chimie, 2000.-P.286

2. O.S. Gabrielyan. Chimie : manuel pour la 9e année des établissements d'enseignement - Moscou : Outarde, 2010.- P. 138

3. Cours Rémy G. chimie inorganique. T.2. -M, :Mir, 1966. -P.400

INTRODUCTION

Aucune science

pas besoin d'expérimenter

au même titre que la chimie.

Michel Faraday

Chaque seconde, un nombre incalculable de réactions chimiques se produisent dans le monde qui nous entoure, dont certaines résultat prévisible, d'autres non.

En étudiant le thème « L'acide sulfurique et ses propriétés », nous avons observé une démonstration de l'interaction de l'acide sulfurique concentré avec des métaux passifs - le cuivre. Lors du chauffage du mélange réactionnel, un produit gazeux est libéré et le cuivre métallique est dissous. Ce processus reflète l'équation chimique :

Cu + 2 H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2

Mais après l'arrêt du chauffage, la formation d'un précipité noir est clairement observée dans le tube à essai, bien qu'aucun des produits présentés dans l'équation ne soit de couleur noire. Une fois les particules en phase solide déposées, la solution est restée incolore ; n'a pas acquis la couleur bleue caractéristique des ions cuivre hydratés Cu 2+.

À la suite de la comparaison des résultats visibles d'une réaction chimique qui ne correspondent pas à l'équation présentée dans le manuel, contradictoires :

1. Pourquoi le sel obtenu, le sulfate de cuivre (II), n’a-t-il pas une couleur bleue ?

2. Quel précipité est libéré lors de cette réaction ?

Nous nous sommes tournés vers les ressources en ligne et manuels, , , , , qui traite des propriétés de l'acide sulfurique concentré ; dans la plupart des cas, les produits de réaction sont du sel, du gaz et de l'eau, selon l'équation présentée ci-dessus, mais le manuel aborde trois options différentes pour l'interaction du cuivre avec l'acide sulfurique, en tenant compte de la température de l'acide :

Cu + H 2 SO 4 (conc., froid) = CuO + SO 2 + H 2 O

Cu + 2H 2 SO 4 (conc., horizontal) = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

2Cu + 2H 2 SO 4 (anhydre) = Cu 2 SO 4 + 2H 2 O + SO 2 (200 0 C)

Et attire l'attention sur la possibilité d'une interaction en plusieurs étapes du cuivre avec de l'acide sulfurique concentré chaud et de la formation d'oxyde de cuivre (II) dans la première étape :

Cu + H 2 SO 4 = CuO + SO 2 + H 2 O

CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O

Dans un manuel de chimie inorganique, il est discuté ce processus, avec possibilité de formation d'anilite Cu 7S4 dans les produits de réaction

PARTIE PRINCIPALE

Cible: prouver expérimentalement la composition qualitative des produits de la réaction de l'acide sulfurique concentré avec le cuivre et résoudre la contradiction qui est apparue entre les résultats visibles de l'expérience et l'équation décrite de cette réaction.

Tâches :

Analyser et sélectionner une méthode pour déterminer composition de qualité principaux produits d'une réaction chimique

Créer un algorithme pour effectuer réactions qualitatives, confirmant la composition des produits de réaction

Effectuer analyse chimique

Tirer des conclusions qui confirment ou réfutent les hypothèses.

Méthodes :

méthode de recherche, vous permettant de prédire le résultat, de créer un algorithme recherche scientifique et développer une expérience dans la réalisation de recherches.

méthode expérience chimique, au cours de laquelle la technique expérimentale est améliorée, la recherche de diverses manières réaliser l’expérience, comparer et opposer les résultats.

Nous plaçons un fil de cuivre dont l'isolant a été retiré dans le tube à essai, puis ajoutons de l'acide sulfurique concentré. On remarque que sans chauffage aucun changement n'est observé. Lorsqu'il est chauffé, on peut clairement voir comment le gaz commence à se développer et un précipité noir se forme. Le gaz dégagé dégage une odeur âcre. Une tentative d'y mettre le feu à l'ouverture du tube de sortie de gaz n'aboutit pas. Le processus en cours est décrit par l’équation :

Cu+2H 2 DONC 4 = CuSO 4 + 2H 2 O+SO 2

Hypothèse: de l'oxyde de soufre (IV) est libéré ( dioxyde de soufre) est un gaz incolore ininflammable avec une odeur âcre. Pour le prouver, nous utilisons une réaction avec un agent oxydant puissant - le permanganate de potassium.

On descend le tube de sortie de gaz dans un verre avec une solution de permanganate de potassium (acidifiée), on observe que la couleur de la solution a disparu, la solution est devenue incolore. Continuons à faire passer le gaz dégagé à travers la solution de KMnO 4 (solution neutre et alcaline), nous observons que dans le verre à milieu neutre la solution devient brune, car un précipité de MnO 2 est tombé et dans un verre en milieu alcalin la solution s'est colorée vert, parce que des ions manganate MnO 4 2- se sont formés. Nous apportons du papier de tournesol bleu humide au trou du tube de sortie de gaz ; il devient rose.

5SO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5SO 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3 H 2 O

3SO 2 + 2 KMnO 4 + H 2 O = 3SO 3 + 2MnO 2 + 2KOH

SO 2 + 2KMnO 4 + 2KOH = SO 3 + 2K 2 MnO 4 + H 2 O

Conclusion: les propriétés chimiques de la substance étudiée indiquent que du dioxyde de soufre est libéré.

Hypothèse: Au cours de la réaction, du sulfate de cuivre (II) est libéré, mais il solution aqueuse doit être couleur bleue; peut-être que l'eau concentrée absorbe acide sulfurique.

Pour vérifier l'hypothèse avancée, placez du sulfate de cuivre bleu finement broyé CuSO 4 * 5H 2 O dans un tube à essai, ajoutez de l'acide sulfurique concentré et mélangez soigneusement avec une tige de verre. Au bout d'un certain temps, la solution devient incolore, la couleur bleue du précipité disparaît.

Conclusion: L'eau est fermement liée par l'acide sulfurique concentré.

Hypothèse: Le précipité noir peut être de l'oxyde de cuivre (II).

Nous connaissons cette substance ; nous l'avons obtenue en décomposant la malachite des grades 8 et 9, en la dissolvant dans de l'acide sulfurique dilué pour obtenir des cristaux de sulfate de cuivre.

Pour tester l'hypothèse, versez 1 à 2 ml d'acide sulfurique concentré dans un tube à essai et ajoutez de la fine poudre d'oxyde de cuivre noir (II) par très petites portions afin que les particules de la phase solide soient en suspension. Lorsqu'il est chauffé, on remarque comment le CuO se dissout et la couleur noire disparaît. Des cristaux gris clair émergent progressivement de la solution. Nous prenons un tube à essai dans lequel l'acide sulfurique a réagi avec de l'oxyde de cuivre (II) pour séparer le précipité de la solution. Pour ce faire, évacuez le plus complètement possible l'excès d'acide sulfurique. Ajoutez quelques gouttes d'eau au précipité et observez l'apparition d'une couleur bleue.

Conclusion: le précipité obtenu lors de la réaction doit avoir été dissous lorsqu'il a été chauffé dans un excès d'acide concentré. Cela signifie que ce précipité n'est pas de l'oxyde de cuivre (II), mais une autre substance.

Hypothèse: La substance noire contient du cuivre et éventuellement du soufre, éventuellement du sulfure de cuivre(II) CuS.

Le précipité obtenu dans l'expérience 1 est filtré et soigneusement lavé à l'eau jusqu'à absence totale ions sulfate. Nous essayons de le dissoudre dans les acides chlorhydrique et nitrique. On observe que le précipité ne se dissout que lorsqu'il est chauffé dans de l'acide nitrique concentré, et la solution acquiert une couleur bleue, caractéristique des ions cuivre hydratés. Une fois diluée, la couleur bleue devient bleue. Au cours des réactions, un gaz brun est libéré - l'oxyde d'azote (IV), par conséquent, la composition des substances étudiées comprend un agent réducteur, qui peut être des ions S 2- et Cu 2+

CuS + 8HNO 3 (conc.) = CuSO 4 + 8 NO 2 + 4H 2 O Conclusion: Pour confirmer définitivement l'hypothèse selon laquelle le sulfure de cuivre (II) se forme lorsque le cuivre réagit avec l'acide sulfurique concentré, nous avons examiné le produit d'oxydation du précipité. Si le précipité est du sulfure de cuivre (II), alors lors de son oxydation acide nitrique La solution résultante doit contenir un ion sulfate. Lorsqu'une solution de chlorure de baryum est ajoutée au mélange d'essai, un précipité blanc se forme, qui ne se dissout pas lors de l'acidification.

CuSO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 + CuCl 2

CONCLUSION

Ainsi, nous avons prouvé que lorsque l'acide sulfurique concentré interagit avec le cuivre, au moins deux réactions se produisent : la principale (1), à la suite de laquelle, comme dans la plupart des réactions associées aux acides concentrés, du sel, du sulfate de cuivre (II), des gaz se forment - oxyde de soufre (IV) et eau ; et un sous-produit (2), à l'entrée duquel se forment du sulfure de cuivre (II), du sel et de l'eau. Les informations sur les réactions parallèles sont pratiquement absentes des manuels scolaires et de la plupart des manuels.

Cu+2H 2 DONC 4 = CuSO 4 + 2H 2 O+SO 2 (1)

4 Cu + 4 H 2 DONC 4 = 3 CuSO 4 + 4H 2 O + CuS (2)

5 Cu + 4 H 2 DONC 4 = 3 CuSO 4 + 4H 2 O+Cu 2 S (3)

La substance obtenue, le sulfure de cuivre, peut être utilisée dans les cours de chimie pour les réactions réalisées dans le cadre de l'étude du thème : « Sulfures »

RÉFÉRENCES

1. http://www.schoolchemistry.ru/katalog/sernayakislota.htm

2. . Kuzmenko N.E., Eremin V.V., Popkov V.A. Le début de la chimie. Cours moderne pour ceux qui entrent à l’université. -M. : Maison d'édition d'examens ; 2010.-P.374

3 Lidin R.A., Molochko V.A., Andreeva L.L. Propriétés chimiques des substances inorganiques.- M. : Chimie, 2000.-P.286

4. O.S. Gabrielyan. Chimie : manuel pour la 9e année des établissements d'enseignement général - Moscou : Outarde, 2010

5.- P. 138 Rémy G. Cours de chimie inorganique. T.2. -M, : Mir, 1966. -S.

6. 400Chimie. Une aide au tutorat pour ceux qui entrent à l’université. Éd. Egorova A.S. 5e éd. - Rostov n/d. : 2003. - 768 p.