Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Экспериментальная часть




Опыт 1. Ионизирующее действие воды

Описание опыта

Диссоциация электролитов на ионы в растворе происходит под действием полярных молекул воды. Чтобы убедиться в этом, смешивают кристаллические Na2CO3 и H2C2O4 (щавелевая кислота). В этих условиях свободных ионов нет и реакция не идет. При добавлении воды к полученной смеси электролиты диссоциируют и начинается ионная реакция.

Порядок выполнения опыта

1. В сухой пробирке смешать небольшие количества кристаллических Na2CO3 и H2C2O4. Записать наблюдения.

2. К полученной смеси добавить воды. Записать наблюдения.

Задание

1. Напишите уравнения реакций электролитической диссоциации Na2CO3 и H2C2O4 и уравнение реакции между ними в молекулярном и ионном виде. Укажите признаки реакций.

2. Выпишите из справочника значения рКa H2CO3 и H2C2O4 и определите, какая из этих кислот сильнее.

Опыт 2. Получение и свойства амфотерных гидроксидов

Описание опыта

Амфотерные гидроксиды плохо растворимы в воде. Они могут взаимодействовать и с кислотами, и со щелочами. В опыте необходимо получить осадки Zn(OH)2 и Al(OH)3 и исследовать их взаимодействие с кислотой и щелочью.



Порядок выполнения опыта 

1. В пробирку налить примерно 2 мл хлорида цинка и добавить по каплям раствор щелочи до образования осадка.

2. Осадок разделить на две пробирки.

3. В первую пробирку прилить раствор кислоты; а во вторую - раствор щелочи.

4. Аналогично провести опыт с солью алюминия.

Задание

1. Напишите уравнения реакций образования Zn(OH)2 и Al(OH)3 и их взаимодействия с кислотами и щелочами в молекулярном и ионном виде. Укажите признаки реакций.

2. На основании справочных данных сделайте вывод, какое из этих соединений Zn(OH)2 и Al(OH)3 менее растворимо в воде.

3. Напишите схему равновесий в растворах Zn(OH)2 и Al(OH)3. На основе принципа Ле Шателье покажите направление смещения равновесий при добавлении кислоты и щелочи.

Опыт 3. Ионные реакции: смещение равновесия в сторону

            образования осадков

Порядок выполнения опыта

1. В отдельные пробирки взять по 1-2 мл растворов серной кислоты, сульфата натрия, сульфата марганца и сульфата алюминия.

2. В каждую пробирку добавить 2-3 капли раствора хлорида бария.

Задание

1. Напишите уравнения проведенных реакций в молекулярном и ионном виде. Укажите признаки реакций.

2. Выпишите из справочника значение Кs BaSO4.

3. Сделайте вывод о механизме этих реакций и о направлении смещения равновесия в реакционных системах.

Опыт 4. Ионные реакции: смещение равновесия в сторону

       образования газообразных веществ

Порядок выполнения опыта

1. В отдельные пробирки взять по 2-3 мл растворов карбоната натрия и карбоната калия.

2. В каждую пробирку добавить 3-4 капли 2н раствора соляной кислоты.

 

Задание

1. Напишите уравнения проведенных реакций в молекулярном и ионном виде. Укажите признаки реакций.

2. Сделайте вывод об устойчивости угольной кислоты.

3. Сделайте вывод о механизме проведенных реакций и направлении смещения равновесия в исследованных реакционных системах.

Опыт 5. Зависимость степени диссоциации от природы

            электролита

Описание опыта

Проводится реакция металлического цинка с соляной и уксусной кислотами. Концентрация кислот одинакова. Скорость реакции будет зависеть от концентрации ионов Н+ в растворе, то есть от степени диссоциации a исследуемых кислот.

Порядок выполнения опыта

1. В одну пробирку налить 2-3 мл 0,1 н раствора соляной кислоты, в другую - столько же 0,1 н раствора уксусной кислоты.

2. В каждую пробирку опустить по кусочку металлического цинка примерно одинакового размера.

Задание

1. Напишите уравнения реакций Zn с HCl и CH3COOH в молекулярном и ионном виде. Укажите признаки реакций.

2. Рассчитайте концентрацию ионов Н+ и величину рН в 0,1 н растворе HCl и 0,1 н растворе CH3COOH.

3. Оформите отчет о лабораторной работе №3.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ (Ks)

ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ (рН). ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

Цель работы: экспериментальное изучение процессов, происходящих в растворах и характеризующих состояние компонентов горных пород при их растворении.

Оборудование: кристаллические вещества: NaCl, Na2SO4, Na2SO3, Na3PO4, Al2(SO4)3, Zn(NO3)2, (NH4)2CO3. Растворы: K2CrO4, AgNO3, KCl, Na2S, CH3COONa, фенолфталеин, SbCl3, HCl (2н), Al2(SO4)3, Na2CO3, NaOH (2н). Вода дистиллированная кипяченая, универсальный индикатор, стеклянные палочки, водяная баня, пробиркодержатель.

Литература: Н.Л.Глинка. Общая химия. §§ 89-92.

 

Теоретическая часть

Произведение растворимости. В насыщенном растворе электролита произведение концентраций его ионов есть величина постоянная при данной температуре и называется произведением растворимости (Ks).

Для системы      АaВb = аАb+ + bBa-

                   твердое в-во раствор

                      KsaВb) = [Аb+]a × [Ba-]b

Например, в насыщенном растворе BaSO4 (минерал "тяжелый шпат") устанавливается равновесие

BaSO4(тв) = Ba2+(р-р) + SO42-(р-р)  

     Ks (BaSO4) 25oC = [Ba2+] × [SO42-] = 1,1×10-10 (см. табл.)

Зная значение Ks, можно рассчитать растворимость вещества (s, моль/л).

Пример 1.  Определить растворимость BaSO4 при 250С:

 BaSO4 = Ba2+ + SO42-

                                    s     s     s

                                  Ks(BaSO4) = [Ba2+]×[SO42-] = s×s = s2

                     моль/л

Пример 2. Определить растворимость Cu2S (минерал куприт):

Cu2S = 2Cu+ + S2-

s           2s         s

Ks(Сu2S)  = 2,5×10-48 Ks (Сu2S) = [Cu+]2×[S2-] = (2s)2 × s = 4s3

 моль/л

Условие образования осадков - произведение концентраций ионов электролита в растворе больше, чем Ks.

Условие растворения осадков - произведение концентраций ионов электролита в растворе меньше, чем Ks.

В насыщенном растворе произведение концентраций ионов электролита в растворе равно Ks. Для растворения осадка надо уменьшить концентрацию одного из ионов в растворе ("связать ион"). Этого можно достигнуть различными способами.

а) Связывание иона в слабый растворимый электролит:

 Mg(OH)2 (тв) + 2NH4+ (р-р) = Mg2+ (р-р) + 2NH4OH

Fe(OH)3 (тв ) + 3H+ (р-р) = Fe3+ (р-р) + 3H2O

б) Связывание иона в газообразное вещество:

CaCO3 (тв) + 2H+ (р-р) = Ca2+ (р-р) + CO2­ + H2O

FeS (тв) + 2H+ (р-р) = Fe2+ (р-р) + H2

в) Связывание иона в комплексное соединение с большой константой устойчивости:

AgCl (тв) + 2NH3 = [Ag(NH3)2]+ (р-р) + Cl- (р-р)

г) Связывание иона в менее растворимое соединение:

 2AgCl (тв) + S2- (р-р) = Ag2S (тв) + 2Cl- (р-р)

Ks (AgCl) = 1,8×10-10 Ks (Ag2S) = 6,0×10-50

Водородный показатель. Вода - слабый электролит.

 HOH = H+ + OH- - Q 

(Ионы H+ и OH- в растворе существуют в гидратированной форме: (H3О+)×nH2O и (OH-)×nH2O)

Кд = [H+]×[OH-]/[HOH]

Так как [HOH] » const, то

Кw = Кд×[HOH]  = [H+]×[OH-] = 10-14 (при 20 0С)

Кw называется ионным произведением воды. В воде [H+] = [OH-]. Следовательно, из последнего уравнения получаем:

(моль/л)

Концентрацию ионов водорода в воде или растворах удобно выражать с помощью водородного показателя рН.

рН = - lg[H+]

Для воды рН = - lg[H+] = - lg10-7 = 7.

 

Используется также гидроксильный показатель рОН

рОН = - lg[ОH-]

Из представленных уравнений видно, что рН + рОН = 14

Растворы, рН которых равен 7, называются нейтральными, рН которых меньше 7 - кислыми, рН которых больше 7 - щелочными.

Таблица

 

Характерис-

Тика

                       Среда

Кислая

Нейтральная

Щелочная

[H+]   пример     пример
PH >10-7 10-2 10-7  <10-7 10-8
[OH-] <7 2 7 >7 8
POH <10-7 10-9 10-7  >10-7 10-3
Kw >7 9 7 <7 3
pH + pOH          

 

При нагревании диссоциация молекул воды в соответствии с принципом Ле Шателье увеличивается.

 Гидролиз солей - процесс взаимодействия ионов соли с полярными молекулами воды, в результате которого образуется слабый электролит.

Различают 4 случая гидролиза солей.

а) Гидролиз солей, образованных сильным основанием и сильной кислотой. NaNO3 + HOH = NaOH + HNO3

Na+ + NO3- + HOH = Na+ + OH- + H+ + NO3 -

HOH = H+ + OH-

Гидролиз не идет, рН = 7.

б) Гидролиз солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой.

1. СH3СOONa + HOH = СH3СOOН + NaOH

Na+ + СH3СOO- + HOH = СH3СOOН + Na+ + OH-

СH3СOO- + HOH = СH3СOOН + OH-

2. Na3PO4 + HOH = Na2HPO4 + NaOH

3Na+ + PO43- + HOH = 3Na+ + HPO42-+ OH-

PO43- + HOH = HPO42- + OH-

рН раствора >7, то есть образуется щелочная среда.

Гидролиз идет частично по I ступени.

 

в) Гидролиз солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой.

1. NH4Cl + HOH = NH4OH + HCl

NH4+ + Cl- + HOH = NH4OH + H+ + Cl-

NH4+ + HOH = NH4OH + H+

2. CuCl2 + HOH = CuOHCl + HCl

Cu2+ + 2Cl- + HOH = CuOH+ + 2Cl- + H+

Cu2+ + HOH = CuOH+ + H+

рН раствора <7, то есть образуется кислая среда.

Гидролиз идет частично по I ступени.

г) Гидролиз солей, образованных слабым основанием и слабой кислотой. Например, Al2S3. Эта соль в водном растворе не существует, гидролиз идет полностью и до конца. В таблице растворимости для таких соединений стоит черта.

Al2S3 + 6HOH ® 2Al(OH)3 + 3H2S

Если в таблице растворимости для солей, образованных слабыми основаниями и слабыми кислотами, стоит "Р", это означает, что они существуют, но сильно гидролизуются.

(NH4)2CO3 + HOH = NH4HCO3 + NH4OH

рН раствора определяется исходя из значений констант диссоциаций слабых кислоты и основания

Процесс гидролиза характеризуется степенью гидролиза (h) и константойгидролиза (Кг).

 h= (число гидролизованных молекул соли)/(общее число молекул соли в    растворе)

Кг = Кw/Кдис. слабого электролита

В случае ступенчатого гидролиза процесс идет в основном только по первой ступени. Например, Na2CO3 - соль сильного основания и слабой кислоты.

1 ступень:      Na2CO3 + HOH = NaHCO3 + NaOH

  2Na+ + CO32- + HOH = Na+ + HCO3- + Na+ + OH-

                 CO32- + HOH = HCO3- + OH-

рН > 7,  Кг 1 = К wHCO3 - = 10-14/10-12 =10-2

2 ступень:    NaHCO3 + HOH = H2CO3 + NaOH

Na+ + HCO3- + HOH = H2CO3 + Na+ + OH-

HCO3- + HOH = H2CO3 + OH-

рН > 7, Кг 2 = К wH2CO3 = 10-14/10-5 =10-9

Сравнивая К1 и К2, видим, что вторая ступень гидролиза идет в очень малой степени.

В соответствии с принципом Ле Шателье гидролиз солей можно усилить нагреванием и разбавлением раствора.

Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Читайте также:
Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней...
Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной...
Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (149)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.024 сек.)
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7