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 Ks (АaВb) = [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) + H2S 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
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 w /К HCO3 - = 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 w /К H2CO3 = 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.
Популярное: Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (283)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |