Лабораторный практикум по курсу химии для бакалавров технических специальностей

Московский государственный технический университет 
имени Н. Э. Баумана 

 

 
 
 
 
 
Лабораторный практикум 
по курсу химии  
для бакалавров  
технических специальностей  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 

УДК 541(075.8) 
ББК 24.1 
Л12 
 
Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru  
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/111/book413.html 
 
Факультет «Фундаментальные науки» 
Кафедра «Химия» 

Рекомендовано Редакционно-издательским советом  
МГТУ им. Н. Э. Баумана в качестве учебного пособия 

Авторы: С. Л. Березина, А. М. Голубев, Е. Е. Гончаренко,  
В. М. Горшкова, В. Н. Горячева, Н. Н. Двуличанская,  
В. И. Ермолаева, Л. Е. Слынько, Г. Н. Фадеев 

Рецензенты: канд. хим. наук Т. И. Шабатина,  
канд. физ.-мат. наук, доцент О. С. Еркович 
 

  
 
     Лабораторный практикум по курсу химии для бакалавров 
технических специальностей / С. Л. Березина, А. М. Голубев, 
В. М. Горшкова и др. ; под ред. В. И. Ермолаевой, Н. Н. Двуличанской. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. — 116, [4] с.   

ISBN 978-5-7038-4011-5 

Даны описания лабораторных работ по базовому курсу химии, разработанному в соответствии с программой для бакалавров МГТУ им. Н.Э. Баумана. Объем курса составляет 144 ч, из 
них на лабораторные работы отведено 34 ч. Лабораторный 
практикум содержит краткие теоретические сведения о каждой 
работе и методику ее практического выполнения, а также контрольные вопросы и задачи для подготовки к защите работы. 
Для студентов приборостроительных, машиностроительных 
и других родственных специальностей технических университетов. 
 
УДК 541(075.8) 
ББК 24.1 
 

 
 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014 
  Оформление. Издательство  
ISBN 978-5-7038-4011-5 
 
 
       МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014 

Л12  
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Настоящее издание предназначено для студентов машино- и 
приборостроительных специальностей технических университетов. 
Представленные в практикуме лабораторные работы соответствуют 
программе курса химии для бакалавров МГТУ им. Н.Э. Баумана, 
разработанной в соответствии с Федеральными государственными 
образовательными стандартами третьего поколения. 
Практикум содержит лабораторные работы, охватывающие основные разделы общей и неорганической химии. Особенностью 
данного учебного издания является то, что все лабораторные работы объединены в три модуля, в полной мере соответствующие 
программе: модуль 1 — строение вещества, химия элементов и их 
соединений; модуль 2 — общие закономерности протекания химических процессов; модуль 3 — химические и электрохимические 
процессы в растворах. Такое модульное построение практикума 
позволяет актуализировать и систематизировать имеющиеся у студентов знания по соответствующему разделу дисциплины, способствует целенаправленному приобретению практических умений. 
В каждой работе приведено достаточно полное описание теоретических основ, а также вопросы и задачи для подготовки к защите лабораторных работ.  
Заметим, что выполнение лабораторных работ предполагает 
наличие базовых знаний по химии, представлений о закономерностях протекания химических реакций. Лабораторный практикум не 
заменяет учебник и не освобождает студента от работы с конспектом 
лекций 
и 
другими 
учебными 
материалами. 
Учебнометодические издания, в том числе созданные преподавателями 
кафедры химии МГТУ им. Н.Э. Баумана и приведенные в списке 
литературы, помогут при освоении теоретических основ базового 
курса химии, ответах на контрольные вопросы и решении задач. 
 
 

ПРАВИЛА РАБОТЫ  
В ХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ 

Во избежание несчастных случаев при выполнении лабораторной работы к ней допускаются студенты, прошедшие инструктаж 
по технике безопасности и соблюдающие правила проведения лабораторного эксперимента. 
В лаборатории запрещается: 
1) находиться в верхней одежде; 
2) ставить сумки и другие посторонние предметы на лабораторные столы; 
3) самовольно переходить от одного рабочего стола к другому; 
4) принимать пищу и курить; 
5) сливать или высыпать избыток реактива обратно в емкости, 
в которых они находились; 
6) включать приборы, на которых в данный момент не проводятся работы; 
7) самостоятельно выполнять эксперименты, не предусмотренные в данном пособии. 
Студенты обязаны: 
1) соблюдать чистоту и порядок на рабочем месте; 
2) опыты, связанные с использованием и получением летучих и 
ядовитых веществ, проводить в вытяжном шкафу; 
3) жидкие реагенты отбирать с помощью пипеток, а сыпучие — 
с помощью специальных ложек или шпателей; 
4) при проведении реакции на стеклянной пластине или специальном планшете необходимое количество реактива вводить по 
каплям. При нанесении реактивов во избежание их загрязнения 
капилляр или кончик пипетки не должны касаться пластины или 
ранее нанесенных капель; 

5) внимательно относиться к рекомендациям преподавателя по 
проведению эксперимента; 
6) по окончании работы привести в порядок свое рабочее место, вымыть посуду и представить преподавателю отчет о выполненной работе. 
Общие требования к выполнению лабораторного практикума: 
1) к выполнению лабораторной работы допускаются студенты, 
предварительно подготовившие теоретический конспект по теме 
работы и имеющие лабораторный журнал; 
2) в лабораторном журнале должны быть указаны название лабораторной работы, ее цель, краткие теоретические сведения, 
практическая часть (названия опытов, приведенные в методическом пособии таблицы, уравнения реакций и пр.). Наблюдаемые 
явления и выводы студент вносит в журнал при выполнении работы, для чего в журнале должно быть предусмотрено соответствующее место; 
3) пропущенные лабораторные работы отрабатываются в ходе 
семестра по специальной записи в лаборатории. К отработке допускаются студенты, оформившие лабораторную работу и получившие допуск у преподавателя, ведущего занятия в группе; 
4) студенты, пропустившие несколько лабораторных работ, 
допускаются к отработке по направлению деканата с отметкой у 
заместителя заведующего кафедрой по учебной работе; 
5) лабораторная работа считается зачтенной после ее выполнения и защиты; 
6) на кафедре химии МГТУ им. Н.Э. Баумана принята балльнорейтинговая система оценки знаний, что позволяет преподавателям и студентам контролировать результаты работы; 
7) лабораторный практикум считается выполненным, если студент отработал и защитил все лабораторные работы, набрав при 
этом минимально необходимую сумму баллов; 
8) после выполнения лабораторного практикума и защиты домашних заданий при условии набора определенной суммы баллов 
студент допускается к зачету или экзамену.  
 
 
 

Модуль 1. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА,  
ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ 

Работа 1. ВАЖНЕЙШИЕ КЛАССЫ  
НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 

Цель работы — ознакомление с важнейшими классами неорганических соединений: оксидами, гидроксидами, солями, способами их получения и некоторыми свойствами.  

Теоретическая часть 

Неорганические соединения подразделяют на три важнейших 
класса: оксиды, гидроксиды и соли.  
Оксиды — продукты соединения элементов с кислородом. По 
химическим свойствам оксиды подразделяют на несолеобразующие, которые не взаимодействуют ни с кислотами, ни с основаниями (например CO, NO, N2O), и солеобразующие. Среди солеобразующих оксидов различают основные, кислотные и амфотерные. 
Основные оксиды образуют металлы с низшими степенями 
окисления +1, +2, их гидроксидами являются основания. Хорошо 
растворимые в воде основания щелочных металлов называют щелочами. Основания щелочноземельных металлов (Ca, Sr, Ba) обладают меньшей растворимостью в воде, по свойствам к щелочам 
приближается только гидроксид бария Ba(OH)2. Основные оксиды 
реагируют с кислотными оксидами и кислотами, образуя соли:  

 
CaO + CO2 → CaCO3; CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O 

Кислотные оксиды образуют неметаллы (B, C, N, P, S, Cl и 
др.), а также d-металлы, расположенные в 3–12-й группах, в со

единениях высших степеней окисления +5, +6, +7 (V, Cr, Mn 
и др.). Гидроксидами кислотных оксидов являются кислоты. Кислотные оксиды реагируют с основными оксидами и основаниями:  

 
SO2 + Na2O → Na2SO3; N2O5 + 2NaOH → 2NaNO3 + H2O 

Амфотерные оксиды образуют d-металлы в соединениях средних степеней окисления +3, +4 (Cr, Mn, Fe и др.) и p-элементы  
(Al, Sn, Pb), из s-металлов — только Be, их гидроксиды проявляют 
как основные, так и кислотные свойства. Амфотерные оксиды реагируют как с кислотами, так и с основаниями: 

 
Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3H2O 

 
Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + H2O 

Оксиды можно получить реакцией соединения элемента с кислородом:  

 
2Mg + O2 → 2MgO 

 
4P + 5O2 → 2P2O5 

или реакцией разложения сложного вещества:  

 
CaCO3 → CaO + CO2 

 
2Zn(NO3)2 → 2ZnO + 4NO2 + O2 

Гидроксиды — продукты соединения оксидов с водой. Различают основные (основания), кислотные (кислоты) и амфотерные 
(амфолиты) гидроксиды. 
Основания при диссоциации в растворе в качестве анионов образуют только гидроксид-ионы:  

 
NaOH → Na+ + OH− 

Кислотность основания определяется числом ионов OH−. 
Многокислотные основания диссоциируют ступенчато:  

 
Ca(OH)2 ⇄ (CaOH)+ + OH−  

 
(CaOH)+ ⇄ Ca2+ + OH− 

Водные растворы растворимых оснований изменяют окраску 
индикаторов: в щелочных растворах фиолетовый лакмус синеет, 

бесцветный фенолфталеин становится малиновым, метиловый 
оранжевый — желтым.  
Основания реагируют с кислотами, образуя соли и воду:  

 
NaOH + HCl → NaCl + H2O 

Если основание и кислота взяты в эквимолярных отношениях, 
то среда становится нейтральной. Такая реакция называется реакцией нейтрализации. 
Многие нерастворимые в воде основания при нагревании разлагаются:  

 
Cu(OH)2 → CuO + H2O 

Щелочи получают растворением оксидов в воде:  

 
Na2O + H2O → 2NaOH 

Нерастворимые в воде основания обычно получают, воздействуя щелочами на растворимые соли металлов:  

 
CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + Na2SO4 

Кислоты, согласно теории электролитической диссоциации, в 
качестве катиона образуют только катионы водорода Н+ (точнее, 
ионы гидроксония Н3О+).  
Различают кислородсодержащие (HNO3, H2SO4, H2SO3, H3PO4 
и др.) и бескислородные (HCl, H2S, HCN и др.) кислоты: 

 
H2SO4 → 2Н+ + 
2
4
SO −  

 
HCl → H+ + Cl– 

Основность кислоты определяется числом катионов водорода, 
образующихся при диссоциации. Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато:  

 
H2SO3 ⇄ Н+ + 
3
HSO−  

 
3
HSO−  ⇄ Н+ + 
2
3
SO −  

В растворах кислот лакмус становится красным, метиловый 
оранжевый — розовым, фенолфталеин остается бесцветным. 
Кислоты получают растворением кислотных оксидов в воде:  

P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 

или реакцией обмена соли с кислотой:  

 
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 3CaSO4 + 2H3PO4 

Амфолиты представляют собой гидроксиды, проявляющие в 
реакциях как основные, так и кислотные свойства. К ним относятся Be(OH)2, Al(OH)3, Zn(OH)2, Cr(OH)3 и др. Амфотерные гидроксиды реагируют с основаниями как кислоты, с кислотами — как 
основания:  

 
Сr(OH)3 + 3HCl → CrCl3 + 3H2O 

 
Сr(OH)3 + 3NaOH → Na3[Cr(OH)6] 

Соли при диссоциации образуют катионы металлов (или ион 
аммония NH4
+) и анионы кислотных остатков:  

 
Na2SO4 → 2Na+ + 
2
4
SO −  

 
NH4NO3 → 
4
NH+  + 
3
NO−  

Различают средние, кислые и основные соли. Существуют также двойные соли, образованные разными металлами и одним кислотным остатком (например, KAl(SO4)2), и смешанные, образованные одним металлом и разными кислотными остатками (например, 
CaClOCl). 
Средние соли можно рассматривать как продукты полного замещения атомов водорода в кислоте атомами металла или гидроксогрупп основания кислотными остатками: NaCl, K2SO4, AlPO4. 
Средние соли диссоциируют на катионы металла и анионы кислотных остатков:  

 
AlPO4 → Al3+ + 
3
4
PO −  

Кислые соли (гидросоли) являются продуктами неполного замещения атомов водорода многоосновных кислот атомами металла: NaHSO4, Al(H2PO4)3, KHCO3. 
Диссоциация кислой соли описывается уравнением  

 
Al(H2PO4)3 → Al3+ + 3(H2PO4)– 

Анион (H2PO4)– подвергается дальнейшей диссоциации в незначительной степени. 
Основные соли (гидроксосоли) являются продуктами неполного 
замещения гидроксогрупп многокислотного основания на кислотные остатки: AlOHSO4, MgOHCl, (CuOH)2SO4. 
Диссоциация основной соли выражается уравнением  

 
AlOHSO4 → (AlOH)2+ + 
2
4
SO −  

Катион (AlOH)2+ дальнейшей диссоциации подвергается в незначительной степени. 
Средние соли могут быть получены многими способами: 
• соединением металла и неметалла  

 
2Na(г) + Cl2(г) → 2NaCl 

• соединением основного и кислотного оксидов  

 
CaO + CO2 → CaCO3 

• вытеснением активным металлом водорода или менее активного металла  

 
Zn + 2HCl → H2 + ZnCl2 

 
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu 

• реакцией нейтрализации  

 
NaOH + HCl → NaCl + H2O  

• реакцией обмена  

 
Ba(NO3)2 + Na2SO4 → BaSO4 + 2NaNO3  

и др. 

Кислые соли могут быть получены в кислой среде: 

 
NaOH + H2SO4(изб) → NaHSO4 + H2O 

 
Na3PO4 + 2H3PO4(изб) → 3NaH2PO4 

Основные соли могут быть получены в щелочной среде: 

 
H2SO4 + 2Cu(OH)2(изб) → (CuOH)2SO4 + 2H2O