Получение и свойства амфотерных гидроксидов

А. В две пробирки внести по 1 пипетке раствора любой со­ли цинка. Добавлять по каплям раствор NaOH до образования осадка Zn(OH)2 (пробирку встряхивать для перемешивания). К полученному осадку в первую пробирку прибавить раствор кислоты, в другую — избыток раствора щелочи. Происходит ли растворение осадка в обеих пробирках? Записать наблюде­ния и составить уравнения реакций.

ОПЫТ 7. Получение и свойства солей

А. В двух пробирках испытать действие растворов: сульфата натрия NaSО4 на хлорид бария BaCl2, хлорида кальция CaCl2 на кар­бонат натрия Na2СО3. Записать наблюдения и составить урав­нения реакций.

Б. Внести в пробирку несколько капель насыщенного рас­твора гидроксида кальция. Прибавлять по каплям разбавлен­ный раствор фосфорной кислоты Н3РO4. Отметить цвет обра­зовавшегося осадка средней соли. Прилить к осадку избыток фосфорной кислоты, перемешивая стеклянной палочкой со­держимое пробирки. Почему осадок растворяется при прибав­лении избытка кислоты? Составить уравнения реакций обра­зования средней соли и превращения ее в кислую соль (дигидрофосфат кальция) — Са(Н2РO4)2.

В. К раствору сульфата кобальта(П) CoSО4 приливать по каплям раствор гидроксида натрия до образования синего осадка. Составить уравнение реакции образования основной соли (СоОН)2O4. Осадок сохранить.

Г. Осадок, полученный в on. 1.13.A, разделить на две пор­ции и поместить в пробирки. К одной порции добавить рас­твор щелочи до изменения цвета осадка, к другой — раствор серной кислоты до его растворения. Отметить цвет полученно­го осадка и образовавшегося раствора. Составить уравнения реакций превращения основной соли в основание Со(ОН)2 и основной соли в среднюю CoSО4.

Контрольные вопросы и упражнения

1. Какие из перечисленных веществ реагируют с гидроксидом калия:

Mg(OH)2, А1(ОН)3, ZnO, Ba(OH)2, Fе(ОН)3? Написать уравнения со­ответствующих реакций.

2. Какие из указанных соединений будут попарно взаимодействовать:

Р2О5, NaOH, ZnO, AgNO3, Nа2СО3, КС1, Сг(ОН)3, Н2SO4? Составить уравнения реакций.

3. Назвать и написать графические формулы следующих веществ:

СгС13, Ва(НСО3)2, MgSO4, AlOHCl2, Fe(NO3)2, CrOHSO4, Са3(РO4)2, Fe(HS)2, (ZnОН)2SO3, Al(H2PO4)3, [Fе(OН2)]2СО3, Сr2(НР04)3, СаSiO3, FeOHNO3.

4. Составить уравнения реакций получения всеми возможными спосо­бами следующих солей: сульфат меди (II), нитрат натрия, карбонат кальция.

5. Изменяя соотношения реагирующих веществ по реакции

Са(ОН)2 + Н3РO4

получить кислые, основную и среднюю соли.

6. Составить уравнения реакций получения указанных ниже солей:

дигидрофосфат натрия, гидросульфит бария, хлорид дигидроксо-алюминия, нитрат гидроксохрома(III). Как превратить эти соли в средние? Написать уравнения соответствующих реакций.

7. Составить уравнения, с помощью которых можно осуществить сле­дующие превращения:

а) Fe (ОН)3 → Fе2О3 → Fe → FеС13 → Fe (NO3)3

б) Р → P2O5 → Н3Р04 → Са3(РO4)2 → Са(Н2РO4)2 → Са3(РO4)2

в) Cu(OH)2 → CuO → Cu → CuSO4 → Cu(NO3)2

Основы объемного химического анализа

ВВЕДЕНИЕ

Объемный химический анализ является одним из методов количественного анализа. Сущность метода заключается в измерении объема раствора реактива известной концентрации, затраченного на реакцию.

При анализе раствор реактива, концентрация которого известна, из калиброванного по объему сосуда (бюретки) по каплям приливают к исследуемому раствору до тех пор, пока тем или иным способом не будет установлено, что все вещество в исследуемом растворе прореагировало с добавляемым реактивом. Эта процедура называется титрование.

При титровании важно точно установить точку эквивалентности, т.е. момент, когда и реактив, и вещество в исследуемом растворе прореагировали полностью (без остатка). Для установления этого момента используются вещества, претерпевающие какие-либо легко наблюдаемые изменения (перемена окраски, выпадение осадка и т.д.) в точке эквивалентности. Такие вещества называются индикаторами. Для кислотно-основного титрования в качестве индикаторов используют лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый и др.

В этой работе мы будем пользоваться метиловым оранжевым (метилоранжем).

Лабораторная работа

Задание:

1. Разбавлением концентрированного раствора соляной кислоты (HCl) приготовить раствор с концентрацией СN = 0.1 моль/л.

2. Уточнить концентрацию приготовленного раствора соляной кислоты титрованием раствором щелочи с известной концентрацией СN = 0.1 моль/л.

3.Используя приготовленный раствор кислоты методом объемного химического анализа определить содержание щелочи в выданном для анализа растворе.

Приборы и реактивы:

Концентрированный раствор соляной кислоты, 0.1 N NaOH, ареометр, бюретка для титрования, мерная колба на 250 мл, коническая колба на 100 мл, индикатор метилоранж, мерная пипетка на 10 мл.

Выполнение работы

1. Приготовление 250 мл раствора 0.1 N HCl.

С помощью ареометра измерьте плотность концентрированного раствора соляной кислоты. По таблице плотностей растворов установите концентрацию HСl в нем. Рассчитайте объем концентрированного раствора кислоты, который необходимо взять для приготовления 250 мл 0.1 N HCl.

Из мерной бюретки отлить в мерную колбу рассчитанный объем концентрированной соляной кислоты. Долить в колбу воды до метки. Содержимое колбы тщательно перемешать.

2. Уточнение концентрации приготовленного раствора.

Получить у лаборанта раствор 0.1N NaOH. С помощью мерной пипетки отобрать в коническую колбу 10 мл этого раствора. Добавить в колбу 1-2 капли раствора метилоранжа.

Залить анализируемый раствор соляной кислоты в мерную бюретку. Добавлять по каплям раствор из бюретки в колбу до момента начала изменения окраски раствора с желтой на оранжевую. Записать объем прилитого раствора кислоты. Повторить титрование 3 раза. Рассчитать средний арифметический объем трех измерений - V(HCl).

Рассчитать точную концентрацию приготовленного раствора по закону эквивалентов:

CN(NaOH)×V(NaOH) = CN(HCl)×V(HCl),

0.1 моль/л ´ 0,01 л = ? ´ результат титрования.

Рассчитать относительную ошибку, допущенную при приготовлении раствора:

d = [СN(HCl) - 0.1]/0.1.

3. Определение массы NaOH в исследуемом растворе.

В чистую бюретку залейте приготовленный вами ранее раствор соляной кислоты с известной концентрацией.

С помощью мерной пипетки залейте в коническую колбу 10 мл полученного для анализа раствора щелочи. Добавьте 1-2 капли индикатора.

Произведите титрование исследуемого раствора. Повторите титрование 3 раза. Рассчитайте средний объем раствора соляной кислоты, пошедшей на титрование.

Рассчитайте по закону эквивалентов концентрацию щелочи в анализируемом растворе.

Рассчитайте массу NaOH в выданном вам для анализа растворе. Проверьте результат у лаборанта. Рассчитайте ошибку анализа.

Контрольные вопросы

1. В чем сущность метода объемного анализа?

2. Что такое точка эквивалентности и как она определяется?

3. Какие индикаторы относятся к кислотно-основным?

4. В чем суть закона эквивалентов? Как этот закон используется в объемном анализе?

5. Почему для растворов HСl и NaOH эквивалентная и молярная концентрации одинаковы?

Химическая кинетика

Лабораторная работа 1

Задачей является изучение зависимости скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ, температуры, присутствия катализатора на примере реакции

Na2S2О32S04® S¯+Na2S04+H20+S02

Оборудование и ревы:

Бюретки, 3 шт. Воронки для бюреток, 3 шт. Штатив с пробирками.Химические стаканы емкостью 100 мл - 2 шт. Секундомер. Бумага миллиметровая. Мерный цилиндр. Шаблон с вертикальной цветной полосой. Термометр с точностью измерения не хуже ± 1oС.

Реактивы: 0,2 М Na2S2O3; 0,2 М H2SO4; 0,5 М НС1; 0,5 М CuSO4 (в капельнице с микропипеткой).

Описание изучаемой химической реакции

Уравнение химической реакции является суммарным уравнением сложного взаимодействия, протекающего последовательно по стадиям:

Na2S2Оз24®Н2S2Оз+Nа2SO4 (1)

Н2S2Oз®SO22O+S¯ (2)

Первая реакция идет практически мгновенно, поэтому скорость всего процесса определяется скоростью наиболее медленной (лимитирующей) реакции разложения тиосерной кислоты. Таким образом, изучая скорость протекания реакции, мы, по сути дела, изучаем скорость разложения Н2S2Оз .

Постановка опыта основывается на следующем. Как следует из уравнения (1), количество образующейся тиосерной кислоты эквивалентно количеству взятого для реакции тиосульфата натрия. Поскольку скорость протекания реакции (2) много больше скорости протекания реакции (1), то с достаточно хорошей точностью можно считать начальную концентрацию тиосерной кислоты равной начальной концентрации тиосульфата натрия. В свою очередь, разложение Н2S2Оз сопровождается выделением эквивалентного количества коллоидной серы, вызывающей помутнение раствора. Поэтому по степени помутнения раствора можно судить о количестве разложившейся тиосерной кислоты.

Если проводить опыты в пробирке, к задней стенке которой приложен шаблон с вертикальной цветной полоской, то в начале опыта эта полоска четко просматривается через прозрачный раствор. После добавления Н24 и начала образования коллоидной S раствор становится мутным и при определенной плотности суспензии (всегда одинаковой во всех опытах) цветная полоска бумаги станет почти невидимой. Отмечая время с момента сливания растворов тиосульфата натрия и серной кислоты (начало реакции) до появления первых признаков мути или до начала видимого исчезновения цветной полоски, можно судить о времени, в течение которого в растворе образуется одно и то же количество коллоидной серы, эквивалентное количеству разложившейся Н2S2Оз.

Поскольку реакция разложения тиосерной кислоты является реакцией первого порядка, то, согласно закону действующих масс, скорость реакции пропорциональна концентрации Н2S2Оз. Выражение для средней скорости реакции можно записать как

V = -D[ Н2S2Оз ]/Dt = k × [ Н2S2Оз ], (3)

где D[ Н2S2Оз ] - изменение концентрации тиосерной кислоты за время Dt; k -константа скорости реакции.

Принимая во внимание, что во всех опытах D[Н2S2Оз] одинаково, скорость реакции можно определить как величину, обратно пропорциональную найденному времени:

V’ = 1 / Dt = k*×[Н2S2Оз],

где k*= k / D [ Н2S2Оз]; V = V’× D [ Н2S2Оз].

Опыт 1. (Ознакомительный)

Для предварительного ознакомления с характером изучаемой реакции к 3-5 мл раствора тиосульфата натрия прилить столько же раствора серной кислоты и наблюдать за помутнением раствора. Отметить момент начала появления мути и момент начала видимого исчезновения цветной полоски.

Опыт 2. Влияние концентрации веществ на скорость реакции

1). Наполнить одну мерную бюретку дистиллированной водой, другую - 0.2 М раствором тиосульфата натрия и третью - 0.2 М раствором серной кислоты.

2). С помощью этих бюреток в одной пробирке следует приготовить раствор тиосульфата натрия, соответствующий одному из вариантов, указанных в таблице, т.е. смешайте воду и исходный раствор тиосульфата натрия.

3). В другую пробирку отмерить 6 мл раствора серной кислоты.

4). Слить растворы, быстро перемешать стеклянной палочкой и отметить по секундомеру отрезок времени Dt между началом реакции (момент сливания растворов) и временем начала видимого исчезновения цветной полоски.

5). Рассчитать значение начальной концентрации тиосерной кислоты, приняв ее равной начальной концентрации тиосульфата натрия в реакционном объеме, а значение скорости реакции - как величину V’ = 1/Dt.

Опыт с одной и той же концентрацией раствора Na2S2O3 повторить 3 раза, взяв для расчета скорости среднее из трех измеренных значений Dt. Аналогичным образом получить данные для других концентраций Na2S2O3, приведенных в таблице.

Результаты эксперимента занести в таблицу.

Зависимость между изменением концентрации Н2S2Оз и скоростью реакции изобразить графически.

На основании полученных данных:

1) установить, какой линией выражается найденная зависимость, проходит ли она через начало координат;

2) показать независимость константы скорости реакции от концентрации;

№ варианта Состав растворaв первой пробирке, мл Концентрация Н2S2Оз в реакционном объеме, моль/л Dt1 Dt2 Dt3 Dtср V’=1/Dtср
Исходн. раствор Na2S2O3   Н2О
                 

3) сделать вывод о применимости закона действующих масс к реакции разложения тиосерной кислот

Наши рекомендации