К выполнению практических и лабораторных работ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ И ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ХИМИЯ»
для студентов всех форм обучения
направления подготовки 051000.62 Профессиональное обучение (по отраслям)
профилей подготовки «Информатика и вычислительная техника», «Энергетика», «Правоведение и правоохранительная деятельность»,
«Экономика и управление»;
направления подготовки 230400.62 Информационные системы и технологии профиля подготовки «Информационные технологии в медиаиндустрии»
Екатеринбург 2011
Методические указания к выполнению практических и лабораторных работ по дисциплине «Химия». Екатеринбург, ФГАОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед. университет», 2011. 52 с.
Составители: доцент, канд. хим. наук Харина Г.В.
доцент, канд. хим. наук Слинкина М.В.
Одобрены на заседании кафедры общей химии. Протокол от 13.09.2011, № 1.
Заведующий кафедрой ОХ Н.Т. Шардаков
Рекомендованы к печати методической комиссией машиностроительного института ФГАОУ ВПО РГППУ. Протокол от 12.10.2011, № 2.
Председатель методической
комиссии МаИ РГППУ А.В. Песков
© ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет», 2011
| © Харина Г.В., Слинкина М.В., 2011 |
СОДЕРЖАНИЕ
Введение. 3
Работа № 1. 3
ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА АТОМОВ..
И ОДНОАТОМНЫХ ИОНОВ..
Работа № 2. 3
КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ..
Работа № 3. 3
ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ И НАПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА..
Работа № 4. 3
СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ..
Работа № 5. 3
КОНЦЕНТРАЦИЯ РАСТВОРОВ..
Работа №6. 3
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ И..
РЕАКЦИИ ИОННОГО ОБМЕНА..
Работа № 7. 3
ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ..
Работа № 8. 3
КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ И ИХ СВОЙСТВА..
Работа №9. 3
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ И ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА
Работа №10. 3
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ. ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ
Работа №11. 3
ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ..
Работа №12. 3
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ..
Работа №13. 3
СВОЙСТВА ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ..
Работа №14. 3
АДСОРБЦИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ АКТИВИРОВАННЫМ УГЛЕМ...
Литература. 3
Введение
Методические указания представляют собой руководство к практическим и лабораторным работам и составлены в соответствии с рабочими программами дисциплины «Химия» профилей подготовки «Информатика и вычислительная техника», «Энергетика», «Правоведение и правоохранительная деятельность», «Экономика и управление» направления подготовки 051000.62 Профессиональное обучение (по отраслям).
Лабораторные занятия являются важнейшей и неотъемлемой частью учебного процесса при изучении химии. Основные задачи лабораторной работы заключаются в установлении связи теории с практикой, углублении и закреплении теоретических знаний посредством практических действий.
Лабораторные работы охватывают основные разделы курса химии, включая строение атома, энергетику химических процессов, химическую кинетику и равновесие, растворы, окислительно-восстановительные и электрохимические процессы, свойства металлов. Содержание лабораторных работ позволяет сформировать тот обязательный минимум знаний, который необходим для общетеоретической подготовки студентов по химии.
Методические указания включают 14 работ. Студенты выполняют те из них, которые указываются преподавателем. Количество работ, входящих в лабораторный практикум студентов дневной и заочной форм обучения, определяется учебными планами указанных выше профилей подготовки.
С целью активизации самостоятельной работы студентов в конце каждой работы приводятся вопросы для самоконтроля знаний. Они могут быть использованы для проверки уровня усвоения темы и степени готовности к выполнению лабораторной работы.
Результаты работы оформляются в виде отчета и представляются в рукописном виде в ученической тетради. В отчете указываются номер, тема и цель работы, название опыта и выполняются все задания под заголовком «Запись результатов опыта».
Следует отметить, что каждая лабораторная работа представляет собой комплексное исследование, для проведения которого необходимо знание теоретического материала.
Работа № 1
ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА АТОМОВ
И ОДНОАТОМНЫХ ИОНОВ
Цель работы: получить навыки составления формул, выражающих
электронную конфигурацию атомов и одноатомных
ионов металлических и неметаллических элементов
Выполнение опыта
В три пробирки налейте раствор нитрата свинца Pb(NO3)2. В первую пробирку поместите железо, во вторую – цинк, в третью – магний. Через несколько минут на поверхности металлов, опущенных в раствор соли свинца, образуется налет металлического свинца, вытесненного из соли свинца более активными металлами – железом, цинком и магнием.
Запись результатов опыта
Напишите уравнения реакций взаимодействия нитрата свинца и металлами – железом, цинком и магнием. Заполните таблицу по образцу:
| До реакции | После реакции | ||
| Химический символ атома или иона металла | Электронная конфигурация атома или иона | Химический символ атома или иона металла | Электронная конфигурация атома или иона |
| Fe | 3d64s2 | ||
| Zn | |||
| Mg | |||
| Pb2+ |
Приведите графические электронные схемы, отвечающие электронным конфигурациям атомов магния, железа, цинка и свинца.
Какими значениями квантовых чисел (n, l и ml) характеризуется атомные орбитали валентных электронов в атомах магния, железа, цинка и свинца?
Найдите в периодической системе электронные аналоги свинца и запишите электронные конфигурации (сокращенные электронные формулы) атомов этих элементов.
Выполнение опыта
В две пробирки налейте растворы сульфида натрия и иодида натрия. Опустите в каждую пробирку по очереди газоотводную трубку от аппарата Киппа, в котором получают газы, и пропустите медленный ток хлора (Cl2) через раствор соли. Что наблюдаете? Отметьте окраску полученных осадков. В пробирке с сульфидом натрия (Na2S) образуется сера, а в пробирке с иодидом натрия (NaI) – йод.
Запись результатов опыта
Напишите уравнения реакций и заполните таблицу по образцу:
| До реакции | После реакции | ||
| Химический символ атома или иона неметалла | Электронная конфигурация атома или иона | Химический символ атома или иона неметалла | Электронная конфигурация атома или иона |
| S2– | 3s23p6 | ||
| I– | |||
| Cl |
Приведите графические электронные схемы, отвечающие электронным конфигурациям атомов серы, хлора и йода.
Какими значениями квантовых чисел (n, l и ml) характеризуется атомные орбитали валентных электронов в атомах серы, хлора и йода. Найдите в периодической системе электронные аналоги хлора и запишите электронные конфигурации (сокращенные электронные формулы) атомов этих элементов.
Вопросы для самоконтроля знаний
1. Дайте определению понятию «атом». Каков состав атома?
2. В чем сущность корпускулярно-волновой природы электрона?
3. Охарактеризуйте энергетическое состояние электрона в атоме с позиции теории квантовой механики.
4. Что такое атомная орбиталь? Перечислите возможные орбитали на 1, 2, 3, и 4-м энергетических уровнях.
5. Как определить максимальное количество электронов на энергетическом уровне?
6. Как определить количество орбиталей на энергетическом уровне?
7. В чем физический смысл главного квантового числа? Какая связь между числом энергетических уровней в атоме и положением элемента в Периодической системе?
8. Какие значения может принимать орбитальное квантовое число? Какие энергетические уровни не имеют: а) p- ; б) d- и в) f- подуровней?
9. На основе учения о строении атома объясните, почему энергетический s-подуровень включает одну атомную орбиталь,
р-подуровень – три, d-подуровень – пять и f-подуровень – семь атомных орбиталей?
10. Каким правилом определяется последовательность заполнения электронами энергетических подуровней? Какова последовательность заполнения электронами энергетических подуровней в многоэлектронных атомах?
11. Покажите, как при заполнении электронами атомных орбиталей образуются периоды и группы Периодической системы?
12. Что понимают под металлическими (восстановительными) и неметаллическими (окислительными) свойствами атомов?
Работа № 2
Выполнение опыта
В две пробирки налейте по 2 мл раствора сульфата меди, в другие две пробирки – по 2 мл раствора сульфата цинка. В каждую пробирку добавьте по каплям раствор гидроксида натрия до образования осадков (отметьте цвет осадков).
Для определения химических свойств полученных гидроксидов добавьте в одну пробирку с гидроксидом меди раствор соляной кислоты, в другую – концентрированный раствор гидроксида натрия; аналогично поступите с гидроксидом цинка: в одну пробирку налейте раствор соляной кислоты, в другую – концентрированный раствор гидроксида натрия. Что наблюдаете при этом?
Запись результатов опыта
Составьте молекулярные уравнения реакций получения гидроксидов меди и цинка. Напишите реакции взаимодействия гидроксидов меди и цинка с соляной кислотой и гидроксидом натрия. Сформулируйте вывод о химических свойствах гидроксидов меди и цинка.
Выполнение опыта
Налейте в пробирку 2 мл раствора гидроксида кальция. Пропустите через этот раствор углекислый газ, получаемый в аппарате Киппа путем взаимодействия кусочков мрамора (CaCO3) с соляной кислотой, до образования осадка. Отметьте цвет полученного осадка. Продолжайте пропускать углекислый газ до полного растворения осадка.
Запись результатов опыта
Напишите молекулярное уравнение образования оксида углерода (IV) при взаимодействии карбоната кальция с соляной кислотой (процесс, протекающий в аппарате Киппа).
Составьте химическое уравнение реакции взаимодействия гидроксида кальция с оксидом углерода (IV), принимая во внимание, что продуктом реакции является малорастворимая средняя соль. В избытке углекислого газа образуется хорошо растворимая кислая соль. При составлении химического уравнения учтите, что в процессе превращения средней соли в кислую принимают участие молекулы воды. Дайте названия кислой и средней соли.
В выводе напишите способы получения средних и кислых солей. Введите понятия кислой и средней соли.
Выполнение опыта
В две пробирки налейте по 2 мл раствора хлорида меди. В одну пробирку добавьте раствор гидроксида натрия с массовой долей NaOH 30%, а в другую – раствор гидроксида натрия с массовой долей NaOH 1%. Отметьте цвет образующихся осадков.
Запись результатов опыта
Напишите уравнения реакций взаимодействия хлорида меди с растворами гидроксида натрия различной концентрации, принимая во внимание, что с раствором с массовой долей NaOH 1% образуется основная соль. Дайте название основной соли.
В выводе напишите способы получения основных солей. Введите понятие основной соли.
Вопросы для самоконтроля знаний
1. Дайте определение понятиям «простое вещество», «сложное вещество».
2. Какие вещества называются оксидами? Какие признаки лежат в основе классификации оксидов на солеобразующие и несолеобразующие; кислотные, основные и амфотерные?
3. Какие вещества называются гидроксидами? Приведите примеры формул гидроксидов.
4. Какие гидроксиды обладают основными химическими свойствами (относятся к классу оснований)? Приведите примеры реакций, характерных для оснований. Чем определяется кислотность оснований?
5. Какие гидроксиды обладают кислотными свойствами (относятся к классу кислородсодержащих кислот)?
6. Чем определяется основность кислот? Приведите примеры кислот разной основности. Приведите химические реакции, характерные для кислот.
7. Какие гидроксиды относятся к амфотерным? Приведите примеры амфотерных гидроксидов. В чем сущность амфотерности?
8. Приведите примеры нормальных (средних), кислых и основных солей.
9. Покажите пути взаимных переходов между различными классами неорганических соединений.
Работа № 3
ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ И НАПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Цель работы: определение и вычисление тепловых эффектов
химических реакций и изменения свободной
энергии Гиббса химического процесса.
Выполнение опыта
В две пробирки налейте по 3 – 4 мл воды. В первую пробирку внесите немного измельченного гидроксида натрия, а во вторую пробирку – несколько кристалликов нитрата аммония.
Отметьте, в какой пробирке наблюдается нагревание, а в какой – охлаждение раствора.
Запись результатов опыта
В выводе ответьте на вопрос, какой из этих двух процессов происходит с выделением теплоты, а какой – с поглощением теплоты. Введите понятие теплового эффекта химического процесса, экзотермического и эндотермического процессов.
Выполнение опыта
В пробирку налейте немного дистиллированной воды и внесите мелкие кусочки негашеной извести (оксида кальция). Что наблюдаете?
Запись результатов опыта
Напишите уравнение происходящей химической реакции. Рассчитайте тепловой эффект процесса взаимодействия оксида кальция с водой, если известны стандартные энтальпии образования веществ, участвующих в реакции:
∆H0f, 298 CaO(т) = – 635,1 кДж / моль;
∆H0f, 298 H2O(ж) = – 285,8 кДж / моль;
∆H0f, 298 Ca(OH)2(т) = – 986,2 кДж / моль.
Запишите термохимическое уравнение этой реакции.
В выводе ответьте на вопрос, к какому типу относится данная реакция (экзо- или эндотермическая).
Выполнение опыта
В пробирку с газоотводной трубкой внесите щепотку хлорида аммония и осторожно нагрейте пробирку. Наблюдается исчезновение осадка на дне пробирки и появление белого осадка на холодных стенках пробирки и газоотводной трубки. Объясните это явление.
Запись результатов опыта
Вычислите изменение свободной энергии Гиббса для реакции:
NH4Cl(т) ↔ NH3(г) + HCl(г) ,
используя значения стандартной свободной энергии Гиббса образования вещества ΔGf, 298 участников реакции.
В выводе укажите влияние температуры на протекание данного процесса.
Вопросы для самоконтроля знаний
1. Дайте понятие термодинамической системы. Какие параметры определяют состояние системы?
2. Что изучает химическая термодинамика?
3. Что такое термодинамический процесс? Каковы особенности изотермического, изобарного и изохорного процессов?
4. Что такое внутренняя энергия системы? Почему она является функцией состояния системы?
5. Сформулируйте первое начало термодинамики. Дайте понятия «теплоты» и «работы».
6. Что такое энтальпия? Каков ее физический смысл?
7. Что такое тепловой эффект химической реакции? Какие реакции называются экзотермическими? Эндотермическими?
8. Что происходит с теплотой и внутренней энергией в эндотермической реакции?
9. Что представляет собой термохимическое уравнение химической реакции?
10. Сформулируйте закон Гесса и следствия из него.
11. Что такое стандартная энтальпия (теплота) образования вещества? Чему равна стандартная энтальпия образования простых веществ?
12. Назовите стандартные условия. Что такое стандартное состояние вещества?
13. Что такое самопроизвольные и несамопроизвольные процессы? Приведите примеры.
14. Приведите формулировку и математическое выражение второго закона термодинамики для изолированных систем.
15. Что такое энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал)? В чем ее физический смысл?
16. Приведите условие принципиальной возможности самопроизвольного протекания процесса в закрытых системах.
17. Какую тенденцию системы выражает а) энтальпийный фактор, б) энтропийный фактор? Как влияет соотношение этих факторов на самопроизвольное протекание экзо- и эндотермической реакций?
18. Что такое стандартная энергия Гиббса?
19. Как определяется энергия Гиббса химической реакции в стандартных условиях?
20. Что является критерием направленности и равновесия в изолированных системах?
Работа №4
СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
Цель работы: исследование зависимости скорости химической
реакции от различных факторов; установление влияния
внешних воздействий на состояние химического
равновесия.
Выполнение опыта
Возьмите четыре пробирки. В первые две пробирки внесите по одной грануле металлического цинка, а в другие две – по одной грануле металлического олова. В одну пробирку с гранулами цинка добавьте раствор соляной кислоты, а в другую – уксусной кислоты (СН3СООН). Подобные действия проведите с металлическим оловом. Наблюдайте различную интенсивность выделения водорода в пробирках.
Запись результатов опыта
Напишите уравнения реакций взаимодействия цинка и олова с соляной и уксусной кислотами.
В выводе отразите влияние природы реагирующих веществ на скорость химической реакции.
Выполнение опыта
Возьмите два небольших, по возможности одинаковых кусочка мела. Один из них измельчите на фильтровальной бумаге стеклянной палочкой до порошкообразного состояния. Полученный порошок поместите в одну пробирку, а кусочек мела – в другую. В обе пробирки одновременно добавьте одинаковое количество (10 – 20 капель) 2М соляной кислоты. В какой пробирке наблюдается более сильное выделение газа? Отметьте время полного растворения мела в каждой пробирке.
Запись результатов опыта
Запишите уравнение соответствующей реакции. Сделайте вывод о зависимости скорости химической реакции от величины поверхности раздела реагирующих веществ.
Выполнение опыта
В стаканчик налейте равные объемы (по 10 мл) 0,005н растворов хлорида железа (III) и роданида аммония. Раствор окрашивается в кроваво- красный цвет в результате образования роданида железа (III). Полученный раствор разлейте поровну в четыре пробирки.
Первую пробирку оставьте для сравнения в качестве эталона, во вторую пробирку внесите 3 – 4 капли насыщенного раствора хлорида железа (III), в третью – немного кристалликов роданида аммония (NH4CNS), в четвертую - сухого хлорида аммония.
Сравните окраску растворов с эталоном и отметьте наблюдаемые изменения окраски.
Запись результатов опыта
Запишите уравнение обратимой химической реакции. Напишите выражение для константы равновесия.
Экспериментальные данные представьте в виде таблицы:
| Внешнее воздействие | Противодействие системы | Изменение окраски раствора | Направление смещения равновесия |
| ↑ СFeCl3 | ↓ СFeCl3 | Увеличение интенсивности красной окраски | → |
| ↑СNH4CNS | |||
| ↑СNH4C1 |
В выводе, на основании принципа Ле Шателье-Брауна, рассмотрите влияние концентраций реагирующих веществ на состояние химического равновесия в исследуемой системе и объясните причину изменения окраски раствора.
Опыт 4. Влияние температуры на состояние химического равновесия
При взаимодействии йодной воды (I2aq)с крахмалом образуется непрочное вещество сложного состава, окрашенное в синий цвет. Эта реакция обратима и обладает заметным тепловым эффектом.
I2 aq + крахмал ↔ окрашенное вещество.
Выполнение опыта
В пробирку налейте 2 – 3 мл йодной воды (I2aq) и добавьте 2 – 3 капли водного раствора крахмала. В какой цвет окрасился раствор?
Пробирку с раствором осторожно нагрейте на пламени спиртовки. Что происходит с раствором при нагревании?
Охладите пробирку, поместив ее в стакан с холодной водой. Что происходит с раствором при охлаждении?
Запись результатов опыта
В выводе на основании экспериментальных данных, используя принцип Ле Шателье-Брауна, объясните влияние температуры на состояние химического равновесия в исследуемой системе.
Исходя из данных о направлении смещения равновесия для этой реакции при изменении температуры, определите, к какому типу она относится (экзотермическая или эндотермическая), и укажите тепловой эффект (ΔН < 0 или ΔН > 0) прямой и обратной реакций.
Вопросы для самоконтроля знаний
1. Что является предметом изучения химической кинетики?
2. Что такое гомогенные и гетерогенные реакции?
3. Что называется скоростью химической реакции? От каких факторов она зависит для гомо- и гетерогенных реакций?
4. Как зависит скорость химической реакции от концентрации реагирующих веществ? Сформулируйте закон действующих масс и приведите его математическое выражение.
5. В чем состоит физический смысл константы скорости химической реакции?
6. Как зависит скорость химической реакции от температуры? Сформулируйте правило Вант-Гоффа.
7. Что такое температурный коэффициент скорости реакции? В чем его физический смысл?
8. Приведите уравнение Аррениуса. Что такое энергия активации? В чем ее физический смысл?
9. Что такое катализаторы? Дайте понятия гомогенного и гетерогенного катализов.
10. Что такое обратимые и необратимые химические реакции?
11. Охарактеризуйте состояние химическое равновесия. Назовите кинетическое и термодинамическое условия состояния химического равновесия.
12. Что такое константа химического равновесия?
13. Приведите зависимость константы равновесия от температуры.
14. Какими параметрами характеризуется состояние химического равновесия?
15. Какой процесс называют смещением химического равновесия?
16. Сформулируйте принцип Ле Шателье-Брауна (принцип подвижного равновесия).
17. Как влияет изменение температуры, общего давления в системе и концентрации реагирующих веществ на состояние химического равновесия?
Работа №5
КОНЦЕНТРАЦИЯ РАСТВОРОВ
Цель работы: приготовление растворов солей заданной концентрации
Выполнение опыта
На лабораторных весах взвесьте нужное количество соли и высыпьте ее в коническую колбу на 250 мл. Отмерьте цилиндром необходимое количество воды и медленно влейте ее в колбу с солью, непрерывно перемешивая раствор.
Приготовленный раствор перелейте из колбы в цилиндр и измерьте ареометром его плотность.
Запись результатов опыта
Используя измеренное значение плотности, рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора. Результаты опыта занесите в таблицу:
| Масса, г | Плотность раствора, г /см3 | Молярная концентрация раствора, моль/л | |
| соли | воды | ||
В выводе дайте определение массовой доли растворенного вещества и молярной концентрации.
Вопросы для самоконтроля знаний
1. Какие химические системы называют растворами? Приведите примеры газовых, жидких и твердых растворов.
2. От каких факторов зависит растворимость веществ?
3. Какими тепловыми эффектами сопровождается растворение веществ? Приведите примеры.
4. Дайте понятие концентрации раствора.
5. Перечислите основные способы выражения концентрации растворов.
6. Дайте определение массовой доли раствора.
7. Что такое молярность раствора? В каких единицах она измеряется?
8. Как рассчитывается мольная доля?
9. Что такое насыщенный раствор?
Работа №6
РЕАКЦИИ ИОННОГО ОБМЕНА
Цель работы: исследование свойств растворов электролитов
и условий необратимого протекания реакций ионного
обмена (РИО)
Выполнение опыта
В пробирку налейте 2 – 3 мл раствора хлорида железа (III) и добавьте
2 – 3 мл гидроксида натрия. Что наблюдаете?
Запись результатов опыта
Напишите уравнение реакции между указанными веществами в молекулярной, молекулярно-ионной и сокращенной ионной формах.
Определите, какие ионы являются истинными участниками этой реакции. Сделайте вывод, почему данная реакция является реакцией ионного обмена, и каковы условия ее протекания.
1.2. Реакции, протекающие с образованием малодиссоциирующих веществ
Выполнение опыта
В пробирку налейте 1 – 2 мл раствора гидроксида натрия и добавьте одну каплю бесцветного фенолфталеина. Какую окраску приобрел раствор? О наличии каких ионов свидетельствует данная окраска раствора?
По каплям прилейте разбавленную серную кислоту до полного обесцвечивания раствора.
Запись результатов опыта
Напишите молекулярное, молекулярно-ионное и сокращенное ионное уравнения реакции взаимодействия этих веществ. Определите, какие ионы являются истинными участниками этой реакции. Объясните причину исчезновения малиновой окраски, учитывая, что в кислой среде фенолфталеин остается бесцветным.
В выводе ответьте на вопрос, почему данная реакция является реакцией ионного обмена, и какое условие необратимого протекания РИО соблюдается в данном опыте.
1.3. Реакции, протекающие с образованием газообразных веществ
Выполнение опыта
В пробирку насыпьте измельченного карбоната кальция и добавьте
5 – 7 капель 1М раствора соляной кислоты. Что наблюдаете?
Запись результатов опыта
Составьте молекулярное, молекулярно-ионное и сокращенное ионное уравнения процесса взаимодействия соляной кислоты с карбонатом кальция.
Сделайте вывод об условии необратимого протекания реакции ионного обмена.
Вопросы для самоконтроля знаний
1. Какие вещества относятся к электролитам и неэлектролитам? Вещества каких классов неорганических соединений являются электролитами?
2. Что такое электролитическая диссоциация? Приведите примеры уравнений электролитической диссоциации.
3. Введите понятия «кислота», «основание», «соль» с точки зрения электролитической диссоциации.
4. Дайте понятие степени диссоциации электролитов. По какому признаку проводят условное деление электролитов на сильные и слабые?
5. Перечислите факторы, от которых зависит степень диссоциации.
6. Назовите особенности процесса диссоциации слабых электролитов. Дайте понятие константы диссоциации.
7. Как связаны между собой константа диссоциации и степень диссоциации? Приведите математическое выражение закона разбавления Оствальда.
8. Что такое водородный показатель (рН)? Для чего он используется?
9. Каково соотношение ионов Н+ и ОН– в кислой, нейтральной и щелочной средах?
10. Какие кислотно-основные индикаторы Вы знаете? Как меняется окраска каждого из них в зависимости от среды?
11. Какие реакции называются реакциями ионного обмена? Перечислите условия необратимого протекания реакций ионного обмена.
Работа №7
ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ
Цель работы: изучение некоторых свойств водных растворов солей,
связанных с реакцией гидролиза
Выполнение опыта
В четыре пробирки налейте по 1– 2 мл следующих реактивов: в первую – дистиллированной воды, во вторую – водного раствора карбоната натрия, в третью – сульфата алюминия и в четвертую – нитрата калия. В каждую пробирку добавьте по 3 – 4 капли универсального индикатора, который в нейтральной среде имеет зеленовато-желтый цвет, в кислой – красный, в щелочной – синий. Какую окраску приобрели растворы после добавления в них универсального индикатора?
Запись результатов опыта
Экспериментальные результаты сведите в таблицу
| Соль | Окраска индикатора | Характер среды | Гидролиз соли (да, нет) |
На основании полученных результатов определите, какие из солей подвергаются гидролизу.
Напишите уравнения процессов гидролиза в молекулярной и ионной формах по первой ступени.
В выводе объясните причину протекания или отсутствия процессов гидролиза солей, рассмотренных в данном опыте.
Выполнение опыта
В пробирку налейте 1 – 2 мл раствора сульфата алюминия и добавьте такой же объем водного раствора соды Na2СО3. Что наблюдаете? Какое соединение осаждается и какой газ выделяется? Докажите, что выпавший осадок не является солью угольной кислоты.
Запись результатов опыта
Напишите (в молекулярном и ионном виде) уравнение реакции взаимодействия сульфата алюминия с карбонатом натрия и водой, приводящей к образованию гидроксида алюминия и углекислого газа (совместный гидролиз двух солей). Запишите ионные уравнения гидролиза как по катиону А13+ (для трех ступеней), так и по аниону СО32– (для двух ступеней).
В выводе на основе анализа равновесий гидролиза ионов А13+ и СО32–, протекающего в водном растворе, объясните причину полного гидролиза сульфата алюминия и карбоната натрия.
Используя таблицу растворимости, приведите примеры солей, которые не существуют в растворах, так как подвергаются полному (необратимому) гидролизу.
Вопросы для самоконтроля знаний
1. Какой процесс называется гидролизом? От каких факторов зависит гидролиз солей?
2. Какие соли подвергаются гидролизу? Приведите примеры.
3. Какие соли не подвергаются гидролизу? Приведите примеры.
4. Как меняется характер среды при гидролизе различных солей?
5. Что такое совместный гидролиз солей? Приведите примеры.
6. Что такое степень гидролиза?
7. Какие факторы влияют на состояние равновесия процесса гидролиза?
8. Как влияет концентрация раствора соли на гидролиз?
9. Как влияет температура на процесс гидролиза солей?
10. Подвергаются ли гидролизу растворы следующих солей: нитрата натрия, хлорида цинка, нитрата кальция, сульфита натрия?
11. Каков характер среды (кислая, щелочная, нейтральная) растворов следующих солей: хлорид алюминия, нитрат калия, сульфат меди?
Работа №8
Выполнение опыта
Золь гидроксида трёхвалентного железа получают гидролизом раствора хлорида железа (III) в соответствии с уравнением реакции:
FeCl3 + 3H2O « Fe(OH)3 + 3HCl
Мензуркой отмерьте 40 см3 дистиллированной воды и перенесите в термостойкий стакан на 100 см3. Воду нагрейте до кипения, после чего добавьте по каплям 7 см3 2 % раствора FeCl3, отмеренного мерным пальчиком. После кипячения раствора в течение нескольких минут в результате гидролиза образуется красно-коричневый золь гидроксида железа.
Запись результатов опыта
Запишите уравнение реакции гидролиза хлорида железа (III).
Частицы осадка Fe(OH)3 избирательно адсорбируют ионы Fe3+, которые сообщают частицам положительный заряд. Строение мицеллы золя гидроксида железа (III) можно записать следующим образом:
{[Fe(OH)3] nFe3+ 3(n-x)Cl–}3x+ 3xCl–.
Укажите ядро мицеллы, потенциалопределяющие ионы, адсорбционную и диффузионную части мицеллы. В выводе отметьте, каким способом получен золь гидроксида трёхвалентного железа.
Опыт 2. Влияние концентрации раствора электролита на его коагулирующую способность.
Выполнение опыта
Для исследования процесса коагуляции в качестве электролита используют растворы K2SO4 с концентрацией:
1) 0,025 моль/л,
2) 0,0008 моль/л.
В три пробирки из стакана налейте по 4 см3 золя гидроксида железа, отмеренного мерным пальчиком. Одну пробирку оставьте для сравнения, а в две другие медленно по каплям добавьте по 1 см3 раствора K2SO4 (отмеренного также мерным пальчиком) концентрацией 0,025 моль/ли 0,0008 моль/л соответственно.
Через 5 минут после добавления электролитов отметьте, в какой пробирке произошло помутнение раствора, т.е. коагуляция.
Запись результатов опыта
Результаты наблюдений занесите в таблицу:
| Электролит | Концентрация раствора электролита, моль/л | |
| K2SO4 | 0,025 | 0,0008 |
Наличие или отсутствие коагуляции отметьте знаками «+» или «–».
Ответьте на вопрос, что такое коагуляция и чем она может быть вызвана.
В выводе отметьте, какой ион в составе K2SO4 вызывает коагуляцию золя гидроксида железа, и как влияет концентрация электролита на его коагулирующую способность.
Вопросы для самоконтроля знаний
1. Что такое дисперсные системы? Какие дисперсные системы называются коллоидными растворами?
2. Перечислите методы получения коллоидных растворов.
3. Как называется структурная единица коллоидного раствора и какой заряд она имеет?
4. Что входит в состав коллоидной частицы (гранулы) и чем обусловлен ее заряд?
5. Какие ионы называются потенциалопределяющими?
6. Какие вещества называются стабилизаторами коллоидных растворов? Приведите примеры.
7. Охарактеризуйте агрегативную и кинетическую устойчивость коллоидных растворов.
8. Что происходит при нарушении кинетической устойчивости коллоидного раствора, и как на