87892

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО ОБЩЕЙ И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Книга

Химия и фармакология

Все опыты с ядовитыми неприятно пахнущими веществами и концентрированными растворами проводить только в вытяжном шкафу. При ожоге кожи горячими предметами наложить на обожженное место сначала повязку из спиртового раствора таннина или раствора перманганата калия а затем повязку из мази от ожогов.

Русский

2015-04-24

212.52 KB

19 чел.

11

М.А.Рябов, Р.В.Линко, Н.М.Колядина

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

ПО ОБЩЕЙ И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Для студентов I курса специальностей

“Лечебное дело”,

“Агрономия”, “Ветеринария” и “Зоотехния”,

“Экология и природопользование”

Москва

Издательство Российского университета дружбы народов

2004


                                                                                Утверждено

                Редакционно-издательским советом

                   Российского университета дружбы

                  народов

Рябов М.А., Линко Р.В., Колядина Н.М. Лабораторные работы по общей и неорганической химии. Для студентов 1 курса специальностей "Лечебное дело", "Агрономия", "Ветеринария" и "Зоотехния", "Экология и природопользование". - М.: Изд-во РУДН, 2004. - 80 с.

Методические рекомендации составлены в соответствии с программой курса по общей и неорганической химии для студентов медицинского, экологического  и аграрного факультетов.

Подготовлено на кафедре общей химии.

Издательство Российского университета

дружбы народов, 2004г.


ОБЩИЕ ПРАВИЛА РАБОТЫ В ХИМИЧЕСИХ ЛАБОРАТОРИЯХ

Во время работы в лаборатории студенты обязаны соблюдать следующие правила:

1. Студенту в лаборатории отводится постоянное место, и он обязан поддерживать его в чистоте и порядке, а после окончания работы тщательно убирать рабочее место. Все работы, за небольшим исключением, выполняются студентом индивидуально

2. Выполнять указания преподавателей и лаборантов.

3. Необходимые для работы реактивы находятся на полках лабораторных столов. Концентрированные кислоты и пахучие вещества хранятся в вытяжном шкафу.

4. Сухие реактивы необходимо брать чистым шпателем или специальной ложечкой. При наливании растворов из склянок нужно их держать этикеткой вверх во избежание ее загрязнения.

5. Все реакции проводить с такими количествами веществ, которые указаны в описании опыта. Если в руководстве не указано, какое количество необходимо взять, следует брать сухие вещества в небольших количествах - на кончике шпателя или ложечки, а растворы - объемом 1-1,5 мл.

6. Неизрасходованные реактивы нельзя выливать обратно в склянки.

7. Остатки дорогостоящих и ядовитых реактивов необходимо сливать в специальные склянки.

Меры предосторожности при работе в лаборатории

1. Все опыты с ядовитыми, неприятно пахнущими веществами и концентрированными растворами проводить только в вытяжном шкафу.

2. Опыты с легковоспламеняющимися веществами необходимо проводить вдали от огня.

3. Не наклоняться над нагреваемой жидкостью или сплавляемыми веществами во избежание попадания брызг на лицо.

4. Не следует вдыхать пахучие вещества и выделяющиеся газы, близко наклоняясь к сосуду с этими веществами. Струю газа от отверстия сосуда следует направить к себе легким движением руки, вдыхая осторожно.

5. При работе с твердыми щелочами и металлическим натрием обязательно надеть защитные очки.

6. При разбавлении концентрированных кислот (особенно серной) нельзя наливать воду в кислоту, можно осторожно при перемешивании наливать кислоту в воду.

7. Пробирку, закрепленную в пробиркодержателе, при нагревании растворов в ней следует держать таким образом, чтобы ее отверстие не было направлено в сторону студента и его соседей по рабочему столу.

8. Необходимо следить за правильной работой газовых горелок и закрывать все газовые краны после окончания работы.

Оказание первой помощи в лаборатории

1. При попадании на кожу концентрированных кислот следует немедленно промыть обожженное место сильной струей водопроводной воды, после чего наложить повязку из ваты или бинта, смоченную или раствором гидрокарбоната натрия, или раствором таннина. При попадании на кожу концентрированных щелочей следует немедленно промыть обожженное место сильной струей водопроводной воды, после чего наложить повязку из ваты или бинта, смоченную раствором борной кислоты или раствором таннина. Все указанные выше вещества от ожогов есть в лабораторной аптечке. При сильных ожогах после оказания первой помощи следует немедленно обратиться к врачу.

2. При попадании брызг кислоты или щелочи в глаза необходимо немедленно промыть поврежденный глаз большим количеством воды комнатной температуры, после чего сейчас же обратиться к врачу.

3. При ожоге кожи горячими предметами наложить на обожженное место сначала повязку из спиртового раствора таннина или раствора перманганата калия, а затем повязку из мази от ожогов.

4. При отравлении хлором, бромом, сероводородом, оксидом углерода(II) необходимо вынести пострадавшего на воздух, а затем обратиться к врачу.

5. При отравлении соединениями мышьяка, ртути и цианистыми солями необходимо немедленно обратиться к врачу


Семинар №1

СТРОЕНИЕ АТОМА

Теоретические вопросы

  1.  Корпускулярно-волновой дуализм микрообъектов? Формула Де Бройля. Соотношение Гейзенберга.
  2.  Физический смысл волновой функции? Характеристика волновой функции с помощью квантовых чисел.
  3.  Главное квантовое число n. Уровень. Число уровней у атома данного химического элемента?
  4.  Орбитальное квантовое число l Подуровень. Обозначения подуровней. Число подуровней на данном уровне.
  5.  Магнитные квантовые числа ml и ms.  Значения, принимаемые этими квантовыми числами. Орбиталь. Форма орбиталей. Число орбиталей на данном подуровне.
  6.  Правило Паули. Максимальное число электронов на орбитали, подуровне, уровне?
  7.  Правило наименьшей энергии.
  8.  Правило Клечковского. Графическая форма этого правила. Исключения из правила Клечковского для элементов I-IV периодов.
  9.  Правило Гунда.
  10.  Порядок написания подуровней в электронной формуле?
  11.  Электронные формулы положительного или отрицательного иона данного элемента?
  12.  Периодический закон Д.И.Менделеева. Физический смысл периодического закона?
  13.  Изменения радиусов атомов, их металлических и неметаллических свойств, их энергий ионизации и относительных электроотрицательностей в периодах и группах (главных подгруппах)?

Задачи и упражнения

1. Ядро атома некоторого элемента содержит 9 протонов и 10 нейтронов. Какой это элемент? Определите массовое число этого изотопа.

2. Принимая, что хлор состоит на 75% из изотопа Cl и на 25% из изотопа Cl, определите атомную массу хлора.

3. Напишите символы подуровней, которые характеризуются следующими значениями квантовых чисел: а) n=3, l=2; б) n=4, l=2; в) n=2, l=0; г) n=5, l=3; д) n=6, l=1;  е) n=4, l=0.

4. Напишите электронные формулы следующих атомов с помощью символов и с помощью квантовых ячеек: а) С; б) Al; в) S; г) Ca; д) Ni; е) Se. Определите квантовые числа (n и l) для последнего электрона каждого атома.

5. Напишите электронные формулы атомов хрома и меди. Почему электронные формулы этих атомов не соответствуют правилу Клечковского?

6. Напишите электронные формулы следующих ионов а) Br-; б) Mg+2; в) P-3; г) Fe+2; д) Fe+3; е) Cu+2.

7. Напишите электронные формулы в следующих степенях окисления а) S-2; б) S0; в) S+4; г) S+6. Приведите примеры соединений серы в этих степенях окисления. Какие свойства окислительные или восстановительные имеют эти соединения?

8. С помощью периодической таблицы определите, какой элемент более активен: а) Mg или Ca; б) Li или Be; в) C или N; г) P или S; д) Ca или Rb; е) F или S.

9. С помощью периодической таблицы определите, какое соединение более активно: а) LiOH или NaOH; б) H3BO3 или H2CO3; в) Ca(OH)2 или KOH; г) H3PO4 или HNO3; д) Mg(OH)2  или Al(OH)3; е) F или S

Семинар №2

ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

Теоретические вопросы

1. Ковалентная связь. Механизм образования ковалентной связи. Донорно-акцепторная связь.

2. Ковалентные связи: полярные и неполярные, простые, двойные и тройные.

3. Перекрывание орбиталей при образовании связей. -связи, -связи.

4. Валентность. Насыщаемость ковалентной связи. Ненасыщаемые связи.

5. Гибридизация атомных орбиталей. Расположение в пространстве sp-,  sp2-,  sp3-, dsp2-, dsp3-, d2sp3-гибридных орбиталей. Направленность ковалентной связи.

6. Геометрия молекул.

7. Понятия молекула, согласно теории валентных связей и теории молекулярных орбиталей.

8. Условия взаимодействия АО и образования МО.

9. Связывающие, несвязывающие и разрыхляющие МО.

10. Образовании - и -МО. Пространственное расположение - и -связывающих электронных облаков.

11. Порядок связи в методе молекулярных орбиталей. Связь порядка связи с ее длиной и энергией.

12. Схемы МО для гомоядерных молекул из атомов 1  и 2 периодов. Отличие схем МО для молекул B2, C2 и N2 с одной стороны и  O2, F2 и Ne2 с другой стороны.

13.  Объяснение парамагнетизма молекул B2 и O2.

14.  Изменение длины и энергии связи О-О в ряду О2+ , О2 и О2- с точки зрения теории молекулярных орбиталей.

15. Ионная связь. Ненаправленный и ненасыщаемый характер ионной связи. Большая устойчивость ионного кристалла по сравнению ионной молекулой.

16. Водородная связь. Отличие атома водорода от других атомов. Элементы (F, O, N), способные образовывать водородные связи.

17. Металлическая связь. Сходство металлической связи с ковалентной, и их отличие. Объяснение пластичности,  электро- и теплопроводности металлов, металлического блеска и т.д.

18. Виды межмолекулярных взаимодействий. Их энергия. Зависимость межмолекулярных взаимодействий от поляризуем ости и объема молекул.

Задачи и упражнения

1. Напишите электронные формулы следующих атомов в основном и  возбужденных состояниях: а) С; б) S; в) О; г) Cl; д) F; е) P. Определите числа неспаренных электронов и возможные валентности этих элементов. Приведите примеры соответствующих соединений. В чем причина различных валентностей для таких сходных элементов как О и S, Cl и F?

2. Определите тип химической связи в следующих молекулах: а) H2; б) HCl; в) N2; г) CO; д) O2; е) H2S. Укажите направление смещения общей пары электронов в каждой связи.

3. Определите тип гибридизацию АО центрального атома, расположение его ГО и геометрию молекул для следующих соединений: а) BeF2; б) BF3; в) CH4; г) C2H4; д) C2H2; е) NH3, ж) H2O, з) ClF3.

4. Составьте схемы молекулярных орбиталей для следующих молекул: а) H2; б) He2; в) B2; г) C2; д) N2; е) O2; ж) F2; з) Ne2. Определите порядок связи в этих молекулах и их магнитные свойства.

5. Составьте схемы молекулярных орбиталей для молекулы О2 и молекулярных ионов О2+ и О2-. Как меняется устойчивость молекул в ряду О2+ - О2 - О2-?

6. Вычислите разности электроотрицательностей для следующих связей: а) Cl - F; б) H - O; в) Na - Cl; г) Ca - O; д) P - O; е) K - F. Какие из перечисленных связей могут быть отнесены к ковалентным, а какие – к полярным связям? Между атомами каких элементов возможна ионная связь?

7. Почему ионные кристаллы более устойчивы, чем ионные молекулы?

8. Объясните , почему H2O при комнатной температуре является жидкостью, а ее химические аналоги H2S, H2Se и H2Te являются газами.

9. Объясните , почему при комнатной температуре F2 и Cl2 являются газами, Br2  - жидкость, а  I2 – твердое вещество?

Лабораторная работа 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНТАЛЬПИИ РЕАКЦИИ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ

Теоретические вопросы

  1.  Энергия. Экзотермические и эндотермические реакции. Виды энергии: тепловая, световая, химическая, ядерная и др. энергии. Типы энергии: кинетическая и потенциальная энергии. Первый закон термодинамики.
  2.  Энтальпия. Стандартная энтальпия образования. Стандартная энтальпия реакции. Закон Гесса.
  3.  Энтропия. Свободная энергия Гиббса. Условие самопроизвольного протекания реакции.

Экспериментальная часть

Определить энтальпию реакции нейтрализации (H) - это, значит, определить тепловой эффект (Q) реакции образования одного моля воды из сильной кислоты и сильного основания по реакции:

Н+ + ОН- = Н2О ;    H = -Q = -57,6 кДж/моль

Энтальпия нейтрализации сильных оснований сильными кислотами не зависит от их природы и равна -57,6 кДж/моль. Опыты по определению тепловых эффектов химических реакций проводятся в специальных приборах, называемых калориметрами. Количество теплоты, которое выделяется или поглощается в калориметре, определяется по формуле: q = (t2 - t1)C, где t2 - конечная температура раствора, t1 - начальная температура раствора, C = C1m1 + C2m2 - теплоемкость системы, состоящей из калориметрического стакана массой m1 и теплоемкостью С1 и раствора массой m2 и теплоемкостью С2.

В данной работе экспериментально определяется количество теплоты (q, кДж), которое выделяется при взаимодействии 75 мл раствора NaOH (1М) и 75 мл раствора H2SO4 (1М), то есть при образовании 0,075 моль Н2О. Количество теплоты, выделяющееся при образовании 1 моля Н2О, равно Q = q/0,075 (кДж/моль).

Порядок выполнения работы

1. Взвесьте на весах алюминиевый калориметрический стакан (m1).

2. В калориметрический стакан с помощью мерного цилиндра налейте 75 мл раствора H2SO4 (1М) и измерьте термометром температуру раствора кислоты (tк).

3. В стеклянный стакан объемом 100-150 мл налейте мерным цилиндром 75 мл раствора NaOH (1M) и измерьте термометром температуру раствора щелочи (tщ).

4. Соберите калориметрическую установку. Через воронку при постоянном перемешивании быстро влейте раствор щелочи в раствор кислоты и отметьте самую высокую температуру раствора в калориметрическом стакане (t2).

Форма записи и расчеты

1. Масса калориметрического стакана        m1 = ... г.

2. Температура раствора кислоты                tк = ... оС.

3. Температура раствора щелочи                 tщ = ... оС.

4. Начальная температура раствора             t1 = (tк + tщ)/2 = ... оС.

5. Конечная температура раствора              t2 = ...оС.

6. Масса раствора в калориметре                 m2 = 75(к + щ) = ... г,

где к - плотность раствора серной кислоты (г/мл), а щ - плотность раствора гидроксида натрия (г/мл). Значения к и щ можно взять из таблиц или приближенно принять равными 1 г/мл.

7. Количество теплоты, выделившийся в калориметре q = ... кДж.

q = (t2-t1)(c1m1+c2m2)/1000,

где с1 - удельная теплоемкость алюминия, с1 = 0,905 Дж/(гград), с2 - удельная теплоемкость раствора, с2= 4,19 Дж/(гград).

8. Экспериментальное значение энтальпии реакции нейтрализации

ЭН = -Q = -q/0,075 = ...   кДж/моль.

9. Относительная ошибка опыта К = (Т - Э)/Т100% = ...%,

где Т - теоретическое значение энтальпии нейтрализации Т = -57,6 кДж/моль, а Э - экспериментальное значение энтальпии нейтрализации H.

Задачи и упражнения

1. Вычислите Hо следующих реакций:

а) 2Mg + CO2  2MgO + C

г) 4FeS2 + 11O2  2Fe2O3 + 8SO2

б) MnO2 + 2C  2CO + Mn

д) 4NH3 + 3O2  2N2 + 6H2O(ж)

в) 3Fe3O4 + 8Al  4Al2O3 + 9Fe

е) 2H2S + 3O2  2H2O(ж) + 2SO2

Если стандартные энтальпии образования веществ равны соответственно (в кДж/моль):

Hообр(CO2) = -394;

Hообр(MgO) = -601;

Hообр(MnO2) = -520;

Hообр(CO) = -110;

Hообр(Fe3O4) = -1118;

Hообр(Al2O3) = -1675;

Hообр(FeS2) = -174;

Hообр(Fe2O3) = -824;

Hообр(SO2) = -297;

Hообр(NH3) = -46;

Hообр(H2O(ж)) = -286;

Hообр(H2S) = -21.

2. Зная, что Hо образования N2O(г) равно 82, 0 кДж/моль и Hо = -557,5 кДж для реакции: С(графит) + 2N2O(г) = СО2(г) + 2N2(г), определите энтальпию образования СО2(г).

3. Зная, что Hообр(H2O(ж) = -286 кДж/моль и Hо = -196 кДж для реакции: 2H2O2  2H2O(ж) + O2; определите энтальпию образования H2О2

4.Зная, что Hо образования СО2(г) и H2O(г) равны соответственно-394 и -242 кДж/моль и Hо = -802 кДж для реакции: CH4(г) + 2O2(г)= 2H2O(г) + СO2(г), определите энтальпию образования CH4(г).

5. Не производя вычислений, определите, как изменяется энтропия в следующих реакциях:

а) N2 (г) + 3H2 (г)  2NH3 (г)

г) 2SO2 (г)  +  O2 (г)    2SO3 (г)

б) H2O (ж)   H2O (г)  

д) C3H8 (г)  + 5O2 (г)   3CO2 (г)  + 4H2O(ж)

в) NH3 (г) + HCl (г)  NH4Cl (к.)

е) 2O3 (г)   3O2  (г)

6. Вычислите Gо следующих реакций и определите, в каком направлении они будут протекать при стандартных условиях:

а) 2N2O + O2  4NO

г) 2NO + O2  2NO2

б) N2O + NO  NO2 + N2

д) 2NO2  N2O4

в) N2O + NO2  3NO

е) N2 + O2  2NO

Если стандартные энергии Гиббса образования веществ равны соответственно (в кДж/моль):Gообр(N2O) = 104; Gообр(NO) = 87; Gообр(NO2) = 51; Gообр(N2O4) = 98.

Лабораторная работа 2

ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Теоретические вопросы

1. Скорость химической реакции для гомогенных и гетерогенных процессов.

2. Факторы, от которых зависит скорость химической реакции.

3. Зависимость скорости реакции от концентраций реагентов. Простые и сложные реакции. Молекулярность и порядок реакции.

4. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант Гоффа. Температурный коэффициент скорости химической реакции.

5. Энергия активации. Уравнение Аррениуса.

6. Катализаторы. Гомогенный  и гетерогенный катализ. Селективность действия катализатора. Автокатализ.

7. Химическое равновесие. Условие химического равновесия.

8. Закон действующих масс. Константа химического равновесия.

9. Смещение химического равновесия. Правило Ле Шателье.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Зависимость скорости реакции от концентрации

Тиосульфат натрия Na2S2O3 разлагается в растворе серной кислоты по уравнения реакции:

 Na2S2O3 + H2SO4  Na2SO4 + H2O + SO2 + S

Реакция протекает по следующим стадиям:

S2O32- + 2H+  H2S2O3     (очень быстро)

 H2S2O3  H2SO3 + S    (медленно)

H2SO3  H2O + SO2      (быстро)

Скорость данной реакции определяется второй (медленной) стадией.

Выполнение работы

1. В три химических стакана налейте с помощью бюретки 0,1М раствор Na2S2O3 и с помощью цилиндра дистиллированную воду в объемах, указанных в таблице.

Таблица 1

V(Na2S2O3)

V(H2O)

C(Na2S2O3)

Время с

Скорость 1/

1

10 мл

20 мл

2

20 мл

10 мл

3

30 мл

0 мл

2. Налейте в мерный цилиндр 20 мл 1М раствора H2SO4. Отмеренное количество кислоты вылейте в первый стакан с раствором тиосульфата натрия и одновременно включите секундомер. Перемешайте раствор стеклянной палочкой. Определите время реакции в секундах как время, прошедшее до появления первых видимых следов серы – помутнения раствора или полной потере прозрачности раствора. Повторите опыт с другими стаканами тиосульфата

3. Вычислите молярные концентрации тиосульфата натрия в каждом из трех стаканов после добавления серной кислоты. Вычислите относительные скорости реакций как v = 1/. Результаты запишите в таблицу. Постройте график зависимости скорости разложения тиосульфата натрия от его концентрации. На оси абсцисс отложите молярные концентрации тиосульфата, а на оси ординат – относительные скорости реакции. Сделайте вывод о характере зависимости скорости реакции от концентрации тиосульфата натрия. Какой порядок данной реакции по тиосульфату натрия?

Опыт 2. Зависимость скорости реакции от температуры.

Зависимость скорости реакции от температуры можно также проследить на примере реакции Na2S2O3 с серной кислотой.

Выполнение работы

1. Налейте в одну пробирку 5 мл 0,1М раствора Na2S2O3, а в другую – 5 мл 1М раствора H2SO4.

2. Обе пробирки поставьте в стакан с водой и через 3 минуты измерьте температуру воды в стакане. Затем слейте растворы в одну пробирку и определите время появления серы – время реакции в секундах. Результаты (температуру и время) запишите в таблицу.

Таблица 2

V(Na2S2O3)

V(H2SO4)

t, oC

Время, , с

Скорость  v = 1/

1

5 мл

5 мл

2

5 мл

5 мл

3. Прилейте в стакан немного горячей воды так, чтобы температура воды в стакане увеличилась на 12-13оС. Налейте в пробирки по 5 мл растворов Na2S2O3 и H2SO4. Выдержите эти пробирки в стакане 3 минуты, пока разность температур воды в стакане составит 10оС с предыдущим опытом. После чего повторите эксперимент. Результаты запишите в таблицу.

4. Вычислите температурный коэффициент реакции , =v2/v1. Сделайте вывод о зависимости скорости реакции от температуры.

Опыт 3. Гетерогенный катализ

В две пробирки налейте по 1 мл раствора пероксида водорода H2O2. В одну внесите немного порошка оксида марганца(IV), а в другую  столько же оксида свинца (IV). Наблюдая увеличение интенсивности выделения газа, сделайте вывод о роли оксидов в реакциях разложения пероксида водорода: 2H2O2  2H2O + O2. Докажите, что выделяющийся газ является кислородом.

Опыт 4. Смещение химического равновесия

Смещение химического равновесия вследствие изменения равновесных концентраций реагирующих веществ изучается на примере обратимой реакции между хлоридом железа(III) и роданидом калия или аммония. В результате реакции образуется соединение - роданид железа(III) - раствор кроваво-красного цвета:

FeCl3 + 3KSCN      Fe(SCN)3 + 3KCl

Интенсивность окраски зависит от концентрации этого соединения в растворе. FeCl3 и Fe(SCN)3 являются комплексными соединениями, константы нестойкости этих комплексов приведены в таблице 3.

Порядок выполнения опыта.

1. Возьмите по 10 мл 0,5М растворов хлорида железа(III) и роданида калия или аммония и смешайте их в химическом стакане. После смешения содержимое стакана разлейте в четыре пробирки. Первую пробирку с раствором оставьте, как контрольную, для сравнения.

2. Во вторую пробирку добавьте 2-3 капли насыщенного раствора хлорида железа(III). Сравните интенсивность окраски с окраской раствора в первой пробирке. В третью пробирку прилейте 2-3 капли насыщенного раствора роданида калия (или аммония). Отметьте, как изменяется окраска раствора. В четвертую пробирку прибавьте немного кристаллического хлорида калия. Запишите, что наблюдаете в таблице.

Таблица3

Вещество, концентрация которого увеличивается

Изменение окраски

Направление сдвига равновесия

1

FeCl3

2

KSCN

3

KCl

          3. Напишите выражение для константы равновесия этой реакции и объясните, почему меняется окраска растворов во второй, третьей и четвертой пробирках.

Задачи и упражнения

1. В двух сосудах одинакового объема идут две независимые реакции. В первом сосуде получено 7,3 г хлороводорода, а во втором за такое же время получено 19,2 г иодоводорода. В каком сосуде реакция идет с большей средней скоростью?

2. Напишите выражение для скорости реакции для следующих процессов:

а) S(т) + O2(г)   SO2(г)

г) CaCO3(т)  CaO(т) + CO2(г)

б) 2NO(г)  + O2(г)   2NO2(г)

д) 2HI(г)   H2(г)  + I2(г)

в) CaO(т) + CO2(г)  CaCO3(т)

е) 2A(г) + B(г)   C(г)

3. Как изменится скорость реакции: 2NO + Cl2 = 2NOCl

а) при увеличении концентрации хлора в 2 раза,

б) при увеличении концентрации NO в 3 раза,

в) при увеличении давления в системе в 4 раза?

4. При t = 124oC реакция закончилась за 4 минуты. За какое время закончится эта реакция при t = 84oC, если = 4?

5. При t = 57oC реакция закончилась за 1 час 4 минуты. При какой температуре реакция закончится за 1 минуту, если температурный коэффициент равен двум?

6. Напишите выражения для константы равновесия для следующих процессов:

а) 2SO2(г) + O2(г)   2SO2(г)

г) 3H2(г) + N2  2NH3(г)

б) N2(г) + O2(г)  2NO(г)

д) 2HI(г)  H2(г)  + I2(г)

в) CaO(т) + CO2(г)  CaCO3(т)

е) 2A(г) + B(г)   C(г)

7. Как сдвинется равновесие реакции: 2H2 + O2 = 2H2O(г), H < 0, а) при уменьшении давления, б) при увеличении объема системы, в) при увеличении температуры, г) при уменьшении концентрации кислорода, д) при уменьшении концентрации паров воды?

  1.  Как сдвинется равновесие реакции: N2 + O2 = 2NO(г), H > 0, а) при уменьшении давления, б) при увеличении объема системы, в) при увеличении температуры, г) при уменьшении концентрации кислорода, д) при уменьшении концентрации NO?
  2.  Начальные концентрации веществ А и В, участвующих в реакции 2A(г) + B(г)   C(г), равны соответственно 0,5 и 0,3 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,4. Найдите начальную скорость реакции и скорость по истечении времени, когда концентрация В уменьшится на 0,1 моль/л. Рассчитайте равновесные концентрации всех реагирующих веществ и вычислите константу равновесия, если к этому моменту прореагировало 50% вещества А.
  3.  В каком направлении сместится равновесие реакции N2 + O2 = 2NO(г), если давление увеличить в 2 раза и одновременно повысить температуру на 100С? На основании расчетов определите знак H этой реакции.

Лабораторная работа 3

ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРА СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ

Теоретические вопросы

1. Раствор, растворенное вещество, растворитель. Примеры растворов.

2. Тепловые эффекты при растворении.

3. Массовая доля растворенного вещества в растворе.

4. Молярная концентрация растворенного вещества в растворе.

5. Эквивалент, фактор эквивалентности, молярная масса эквивалентов вещества.

6. Молярная концентрация эквивалентов растворенного вещества в растворе.

7. Закон эквивалентов. Закон эквивалентов для растворов.

Экспериментальная часть

Задачей данной работы является приготовление 250 мл раствора HCl с молярной концентрацией эквивалента 0,1н. Для этого нужно определить концентрацию исходного раствора соляной кислоты по ее плотности и рассчитать, сколько нужно взять этой кислоты для приготовления 250 мл 0,1н раствора.

Опыт 1. Определение концентрации раствора соляной кислоты

Налейте в мерный цилиндр исходный раствор соляной кислоты и опустите в него ареометр так, чтобы уровень раствора кислоты был на шкале ареометра. По шкале определите деление, совпадающее с нижним мениском уровня кислоты. Значение этого деления соответствует плотности соляной кислоты. По таблице 1 найдите массовую долю соляной кислоты.

Таблица 1

 Зависимость плотности раствора НСl от ее концентрации при 20оС.

(г/мл)

(г/мл)

(г/мл)

0,04

1,019

0,16

1,079

0,28

1,142

0,06

1,029

0,18

1,089

0,30

1,152

0,08

1,039

0,20

1,100

0,32

1,163

0,10

1,049

0,22

1,110

0,34

1,173

0,12

1,059

0,24

1,121

0,36

1,183

0,14

1,069

0,26

1,132

0,38

1,194

Пример: Если в опыте найдено, что плотность раствора кислоты равна 1,089 г/мл, то массовая доля кислоты равна 0,18.

Примечание: если значение найденной Вами плотности лежит между табличными значениями, рассчитайте концентрацию кислоты методом линейной интерполяции.

Выполните расчет объема HCl с массовой долей и плотностью необходимого для приготовления 250 мл 0,1н раствора кислоты по формуле: V = 0,9125/(). Так кислоты с =0,18 и =1,089 г/мл необходимо взять

V = 0,9125/(0,181,089) = 4,6 мл.

Опыт 2. Приготовление 250 мл 0,1н раствора HCl

Отмерьте мерным цилиндром рассчитанный объем раствора НСl и перенесите этот объем в мерную колбу на 250 мл, добавьте дистиллированную воду в колбу до метки. Закройте мерную колбу пробкой и тщательно перемешайте раствор, переворачивая колбу несколько раз. Раствор готов для работ, в которых не требуется точная концентрация.

Задачи и упражнения

1. Для подкормки растений потребовалось 300 кг 0,5% раствора калийной селитры KNO3. Сколько будет израсходовано селитры и воды?

2.  В 450 г H2O растворили 50 г CuSO47H2O.  Найти  массовую  долю безводной соли.

3. Сколько натриевой селитры (NaNO3) надо взять для приготовления 300 мл 0,2н раствора?

4. Найти молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалентов раствора H3PO4 c массовой долей 0,49 (=1,33 г/моль).

5. Сколько мл раствора NaOH (=0,3 и =1330 г/мл) нужно взять для приготовления 0,5 л 0,5М раствора?

6. Сколько мл раствора азотной  кислоты  (=0,50,   =1,315  г/мл) нужно для приготовления 5 л раствора с  =0,02 и =1,010 г/мл?

7. Сколько мл воды нужно прибавить к 25 мл раствора КОН  (=0,40, =1,41 г/мл), чтобы получить раствор с =0,02?

8. Сколько мл 0,2М и 0,9М растворов NaOH нужно взять, чтобы приготовить 100 мл 0,4М раствора NaOH?

9. Для нейтрализации 30 мл 0,1н раствора H2SO4 нужно 12 мл NaOH. Найдите молярную концентрацию эквивалента раствора NaOH.

10. Сколько мл 0,50н раствора NaOH нужно,  чтобы  осадить  в  виде Cu(OH)2 всю медь, содержащуюся в 15 мл 1,2н раствора СuCl2?

11. В 250 г воды растворили 50 г кристаллогидрата CuSO45H2O. Вычислите массовую долю кристаллогидрата и безводной соли в растворе.

12. Имеется раствор,  содержащий серную и азотную кислоты. При добавлении к  образцу  этого раствора массой 40 г избытка BaCl2 получили осадок массой 9,32 г.  Для нейтрализации  образца  исходного  раствора массой 20  г потребовалось 14 мл раствора NaOH c массовой долей =0,18 и=1,20 г/мл. Чему равны массовые доли кислот в исходном растворе?

Лабораторная работа 4

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ.

ИОННЫЕ РЕАКЦИИ. АМФОТЕРНОСТЬ

Теоретические вопросы

1. Электролитическая диссоциация. Диссоциация соединений с ионной связью (оснований и солей) и соединений с ковалентной связью (кислот).

2. Степень диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Примеры сильных и слабых электролитов.

3. Константа диссоциации. Как константа диссоциации характеризует диссоциацию электролитов?

4. Закон разбавления Оствальда. Как уменьшение концентрации раствора влияет на диссоциацию слабых электролитов?

5. Диссоциация сильных электролитов. Активность. Коэффициент активности. Ионная сила раствора. Зависимость активности иона от его заряда и ионной силы раствора.

6. Ионные уравнения реакций. Условия протекания реакций в растворах.

7. Амфотерные гидроксиды. Диссоциация амфотерных электролитов.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Ионизирующее действие воды

Диссоциация электролитов на ионы в водном 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.

В сухой пробирке смешайте небольшие количества кристаллических Na2CO3 и H2C2O4. Запишите наблюдения. К полученной смеси добавьте 2-3 мл воды. Запишите наблюдения.

Напишите уравнения реакций электролитической диссоциации Na2CO3 и H2C2O4 в растворе и уравнение реакции между ними в молекулярном и ионном виде. Укажите признаки реакций. Выпишите из справочника значения К(H2CO3) и К(H2C2O4) и определите, какая из этих кислот сильнее. Рассчитайте константу равновесия обменной реакции.

Опыт 2. Получение и свойства амфотерных гидроксидов

Амфотерные гидроксиды плохо растворимы в воде. Они могут взаимодействовать и с кислотами и со щелочами. В опыте необходимо получить осадок Zn(OH)2 и исследовать его взаимодействие с кислотой и щелочью, а также получить и исследовать свойства Cr(OH)3.

В пробирку налейте примерно 1 мл раствора любой соли цинка и добавьте по каплям раствора NaOH (2н) до образования осадка. Осадок разделите на две пробирки. В первую пробирку прилейте 1 мл раствора кислоты HCl (2н). Во вторую пробирку прилейте 1 мл раствора NaOH (2н). Аналогичный опыт проведите с солью хрома.

Запишите наблюдения и напишите уравнения реакций образования Zn(OH)2 и Cr(OH)3 и их взаимодействия с кислотами и щелочами в молекулярном и ионном виде. Укажите признаки реакций. Напишите схему равновесий в растворах Zn(OH)2 и Cr(OH)3. На основе принципа Ле Шателье покажите направление смещения равновесий при добавлении кислоты и щелочи.

Опыт 3. Смещение равновесия в сторону образования осадков

В отдельные пробирки возьмите по 1-2 мл растворов серной кислоты (2н), сульфатов натрия и алюминия. В каждую пробирку добавьте 2-3 капли раствора хлорида бария. Что наблюдаете? Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.

Опыт 4. Смещение равновесия в сторону образования газообразных веществ

В отдельные пробирки возьмите по 1-2 мл любых растворов карбонатов. В каждую пробирку добавьте 3-4 капли раствора соляной кислоты (2н). Что наблюдаете? Напишите уравнения проведенных реакций в молекулярном и ионном виде. Сделайте вывод об устойчивости угольной кислоты. Какая из кислот сильнее - соляная или угольная? Почему в справочнике нет значений Ка для соляной кислоты?

Опыт 5. Зависимость степени диссоциации от природы электролита

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

В одну пробирку налейте 1-2 мл раствора соляной кислоты (2н), в другую - столько же раствора уксусной кислоты (2н). В каждую пробирку опустите по кусочку металлического цинка примерно одинакового размера.

Запишите, в какой пробирке выделение водорода идет более энергично. Напишите уравнения реакций Zn с HCl и CH3COOH в молекулярном и ионном виде. Рассчитайте концентрацию ионов Н+ и величину рН в 0,1н растворе HCl и 0,1н растворе CH3COOH (К = 1,810-5). Сделайте вывод, какой из электролитов имеет более высокое значение степени диссоциации - HCl или CH3COOH.

Опыт 6. Образование слабого электролита

В одну пробирку налете 5-6 капель раствора ацетата натрия СH3COONa, а в другую - столько же раствора  хлорида аммония NH4Cl. В первую пробирку прибавьте несколько капель 2н раствора HCl, а во вторую - несколько капель 2н раствора NaOH. Пробирки нагрейте на водяной бане и испытайте на запах. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций:

СH3COONa + HCl  

NH4Cl + NaOH  

Опыт 7. Действие одноименного иона на степень диссоциации слабого электролита

а) В две пробирки налейте по 5-6 капель 2н раствора СH3COOH и прибавьте по 1 капле индикатора метилоранжа. Одну пробику оставьте для сравнения, а в другую добавьте немного сухого CH3COONa и перемешайте. Наблюдайте изменение окраски индикатора и объясните наблюдаемое изменение.

CH3COOH  CH3COO- + H+

б) Аналигичный опыт выполните с раствором NH4OH. Используйте индикатор фенолфталеин, а в качестве сильного электролита - кристаллический NH4Cl. Как изменяется цвет индикатора и почему?

NH4OH  NH4+ + OH-

Напишите уравнения диссоциации электролитов и покажите направление смещения ионного равновесия в растворе слабого электролита при введении одноименного иона.

Задачи и упражнения

1. Напишите уравнения электролитической диссоциации следующих веществ: а) Mg(OH)2; б) MgOHCl; в) H2CO3; г) NaHCO3; д) CuCl2;  е) H3PO4; ж) NaH2PO4; з) Na2HPO4; и) Na3PO4; к) Al2(SO4)3.

2. Напишите уравнения диссоциации по первой и по второй ступени сероводородной кислоты H2S и сернистой кислоты H2SO3. Найдите в таблицах величины констант диссоциации этих кислот. Определите, какая кислота сильнее?

3. В каком направлении будет смещаться равновесие реакции:  2H+ + 2CrO42-  Cr2O72- +  H2O,  при добавлении а) кислот, б) щелочей? Почему?

4. В каком  из 0,1М растворов – CH3COOH или CH3COONa – содержится больше ацетат ионов? Вычислите концентрацию ацетат ионов в каждом из растворов.

5.  В пробирку с соляной кислотой и цинком добавили раствор ацетата натрия. Как при этом меняется скорость выделения водорода? Как меняется концентрация ионов водорода в растворе, если к 100 мл 0,2М раствора HCl прибавить 100 мл 0,2М раствора CH3COONa?

6. Определите степень диссоциации следующих растворов: а) 0,05М HNO2, б) 1М HF, в) 0,2М CH3COOH, г) 0,01М HCN.

7. Определите молярную концентрацию раствора кислоты, если степень диссоциации равна: а) 1% для CH3COOH, б) 0.1% для HClO, в) 0,01% для HCN, г) 5% для HF.

8. Вычислите ионную силу и активности ионов в растворах: а) 0,01М NaCl, б) 0,01М CuSO4,  в) 0,01М FeCl3, в) 0,01М Al2(SO4)3.

9. Напишите в молекулярном и ионном виде уравнения реакций доказывающих амфотерный характер следующих гидроксидов: а) Be(OH)2, б) Cr(OH)3, в) Pb(OH)2, г) Al(OH)3.

Лабораторная работа 5.

ГЕТЕРОГЕННОЕ РАВНОВЕСИЕ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Теоретические вопросы

1. Малорастворимые вещества - как слабые электролиты. Понятие растворимости (s).

2. Гетерогенное равновесие: осадок - насыщенный раствор. Константа растворимости Кs (или произведение растворимости ПР).

3. Связь между растворимостью (s) и константой растворимости (Кs) для малорастворимых веществ различного состава.

4. Условия образования и растворения осадка.

5. Влияние общего иона на растворимость малорастворимого вещества. Солевой эффект.

6. Константа равновесия сложных систем: осадок  слабый электролит или осадок 1  осадок 2.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Образование осадка и условие его растворения

В пробирку налейте 4-5 капели раствора соли кальция и прибавьте по каплям раствор оксалата аммония (NH4)2C2O4 до образования белого осадка. Испытайте растворимость осадка в 2н растворе соляной кислоты. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций:

CaCl2 + (NH4)2C2O4  

CaC2O4 + HCl   

Выпишите из таблиц константы диссоциации и растворимости слабых электролитов. Вычислите константу равновесия реакции растворения осадка и объясните, почему это происходит.

Опыт 2. Определение направления химических реакций (растворение осадков)

Налейте в пробирку 6-8 капель раствора хлорида или нитрата бария и прибавьте по каплям раствор хромата калия K2CrO4 до образования желтого осадка. Осадок разделите на две части. К одной части прибавьте 2н раствор HCl, а к другой - 2н раствор СH3COOH. В одной из пробирок наблюдается растворение осадка. Запишите наблюдения и молекулярные и ионные уравнения реакций:

Ba(NO3)2 + K2CrO4 

BaCrO4 + HCl

BaCrO4 + CH3COOH 

Вычислите константы равновесия процессов растворения BaCrO4 в соляной и уксусной кислоте и объясните наблюдаемое.

Опыт 3. Разделение ионов кальция Ca2+ и бария Ba2+

В конической (центрифужной) пробирке смешайте по 4-5 капель солей кальция и бария. После этого прибавьте 4-5 капель раствора хромата калия K2CrO4 и перемешайте. С помощью центрифуги отделите осадок от раствора и центрифугат слейте в другую пробирку. Используя значения констант растворимости для BaCrO4 и СaCrO4, определите, какое вещество находится в осадке, а какое - в растворе. Докажите наличие ионов Са2+ в центрифугате реакцией взаимодействия с раствором (NH4)2C2O4.

Запишите наблюдения, приведите молекулярные и ионные уравнения реакций, рассчитайте константы равновесия:

Ba(NO3)2 + K2CrO4 

Сa(NO3)2 + K2CrO4 

СaCrO4 + (NH4)2C2O4 

Опыт 4. Направление химической реакции в сторону образования менее растворимого соединения (демонстрационный)

Налейте в пробирку 2-3 капли раствора нитрата серебра и прибавьте к нему 2-3 капли раствора хромата калия. Запишите цвет полученного осадка, после чего добавьте в пробирку 2-3 капли раствора хлорида натрия. Как изменяется цвет осадка (для наблюдения цвета осадка раствор можно осторожно слить)? А теперь прибавьте к содержимому пробирки 2-3 капли раствора сульфида натрия и опять запишите цвет осадка. Составьте молекулярные и ионные уравнения всех превращений:

AgNO3 + K2CrO4 

Ag2CrO4    AgCl    Ag2S

Используя значения констант растворимости, вычислите растворимости полученных соединений и константы равновесия для наблюдаемых процессов. Сделайте вывод о направлении химических реакций.

Задачи и упражнения

1. Используя табличные значения констант растворимости (Кs), вычислите растворимость (s) следующих солей: а) CuS; б) AgI; в) PbCrO4; г) Ag2CO3; д) Ca3(PO4)2.

2. Вычислите константы растворимости для следующих веществ если: а) s(SnS) = 10-14; б) s(Mg(OH)2) = 1,2.10-4; в) s(BaCO3) = 9.10-4; г) s(PbI2) = 1,4.10-3.

3. Образуются ли осадки при смешивании равных объемов следующих солей: а) 0,01 М раствора CaCl2 и 0,001 М раствора Na2CO3; б) 0,02 М раствора Pb(NO3)2 и 0,02 М раствора КI; в) 0,001 М раствора Ba(NO3)2 и 0,01 М раствора K2CrO4; г) 0,05 М раствора AgNO3 и 0,02 М раствора KCl.

4. Образуется ли осадок при смешивании: а) 10 мл 0,1 М раствора СаCl2 и 90 мл 0,01 М раствора К2C2O4; б) 200 мл 0,1 М MgCl2 и 50 мл 0,05 М раствора Na2CO3.

5. Определите массу ионов серебра: а) в 1 л насыщенного раствора Ag2CO3; б) в 0,5 л насыщенного раствора AgI; в) в 100 л насыщенного раствора Ag2S.

6. Какой объем воды необходим для растворения: а) 10 г CuS; б) 1,0 г PbCl2; в) 100 г Ba3(PO4)2.

7. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций взаимодействия BaC2O4 с соляной и уксусной кислотами. Вычислите константы равновесия и определите возможность протекания этих реакций.

8. При добавлении к раствору содержащему белый осадок хлорида серебра избытка раствора иодида калия цвет осадка меняется на желтый. Объясните и обоснуйте наблюдаемое изменение. Напишите молекулярное и ионное уравнения реакции.

9. К раствору содержащему 0,01 моль/л ионов Cl- и I- прибавляют по каплям раствор Pb(NO3)2. Какой осадок образуется первым и при какой концентрации Pb(NO3)2 это произойдет. Разбавлением растворов при смешивании пренебречь.

10. Почему для разделения ионов Ca2+ и Ba2+ используется раствор хромата калия, но нельзя использовать растворы оксалата аммония или карбоната натрия?

Лабораторная работа 6.

ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ. РН РАСТВОРОВ

ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

Теоретические вопросы

1. Диссоциация молекулы воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель (рН).

2. Значение рН для кислых, нейтральных и щелочных растворов, рН биологических жидкостей.

3. Вычисление рН в растворах сильных и слабых кислот и оснований.

4. Гидролиз солей. Основные случаи гидролиза солей. Ступенчатый гидролиз.

5. Составление молекулярных и полных и кратких ионных уравнений реакций гидролиза.

6. Константа гидролиза. Степень гидролиза. Факторы, влияющие на степень гидролиза. Смещение равновесия гидролиза.

7. Вычисление рН в растворах солей подвергающихся гидролизу.

8. Особые случаи гидролиза. Полный гидролиз, взаимный гидролиз.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Определение реакции среды при гидролизе солей

В отдельных пробирках растворите в 1-2 мл дистиллированной воды несколько кристаллов следующих солей: карбоната натрия, фосфата натрия, хлорида натрия, сульфата алюминия, хлорида железа(III), карбоната аммония. На предметное стекло положите кусочки универсальной индикаторной бумаги. С помощью чистой стеклянной палочки смочите индикаторную бумагу раствором каждой из солей. По цвету индикаторной бумаги определить рН раствора, предварительно определив рН дистиллированной воды. Результаты эксперимента запишите в таблице. Напишите уравнения реакций гидролиза солей в молекулярном и ионном виде.

Соль

рН раствора

Реакция среды

1

H2O

2

Na2CO3

3

Na3PO4

4

NaCl

5

Al2(SO4)3

6

FeCl3

7

(NH4)2CO3

Опыт 2. Влияние температуры на гидролиз

Реакция гидролиза - это эндотермический процесс, поэтому в соответствии с принципом Ле Шателье повышение температуры раствора соли увеличивает степень гидролиза. Для определения рН раствора ацетата натрия готовят ее раствор и прибавляют к нему индикатор (фенолфталеин). По изменению интенсивности окраски индикатора при нагревании или охлаждении раствора судят об увеличении или уменьшении концентрации ионов ОН- и, следовательно, об изменении степени гидролиза.

Налейте в пробирку 1-2 мл раствора ацетата натрия и прилейте к нему 1-2 капли фенолфталеина. Нагрейте раствор на водяной бане. Как меняется интенсивность окраски раствора фенолфталеина? Напишите уравнения гидролиза ацетата натрия в молекулярной и ионной формах. Запишите наблюдения и объясните изменение окраски фенолфталеина при нагревании.

Опыт 3. Влияние разбавления на гидролиз хлорида сурьмы

Степень гидролиза солей зависит от их природы. В случае гидролиза SbCl3 идут следующие процессы:

         1) SbCl3 + HOH  Sb(OH)Cl2 + HCl

             Sb3+ + HOH  Sb(OH)2+ + H+

         2) Sb(OH)Cl2 + (HOH)  SbOCl + HCl

             Sb(OH)2+ + НОН   Sb(OH)2+ + H+

             Sb(OH)2+ + Cl-  SbOCl + H+ + H2O

В результате гидролиза по второй ступени образуется Sb(OH)2Cl - неустойчивое вещество, которое разлагается с образованием осадка оксохлорида сурьмы SbOCl. Это приводит к смещению равновесия гидролиза вправо. Поэтому растворы SbCl3 можно готовить только в сильнокислой среде.

Налейте в пробирку примерно 1 мл SbCl3. Добавьте к раствору SbCl3 примерно 5 капель дистиллированной воды. Что наблюдаете? Добавьте в реакционную смесь 1 мл соляной кислоты (2н). Что наблюдаете? Добавьте к раствору еще 1-2 мл дистиллированной воды. Что наблюдаете? Запишите наблюдения и уравнения реакции гидролиза SbCl3. Объясните причины образования и растворения осадка SbOCl.

Опыт 4. Взаимное усиление гидролиза (необратимый гидролиз)

Гидролиз соли усиливается, если связать один из ионов, образующийся в результате гидролиза, в слабый электролит. В результате гидролиза соли слабого основания и сильной кислоты в растворе образуются свободные ионы Н+ (рН<7), а в результате гидролиза соли слабой кислоты и сильного основания - ионы ОН- (рН>7). Но ионы Н+ и ОН- связываются в слабый электролит Н2О. Поэтому степень гидролиза солей увеличивается, то есть гидролиз одной соли усиливает гидролиз другой. В результате гидролиз таких солей доходит до конца. Так, если смешать растворы Al2(SO4)3 и Na2CO3, то в результате образуется осадок Al(ОН)3 и выделится СО2, но не образуется Al2(CO3)3.

В растворе Al2(SO4)3: Al2(SO4)3 + 2НОН  2AlОНSO4 + Н2SO4

Al3+ + НОН  AlОН2+ + Н+  

В растворе  Na2CO3: Na2CO3 + НОН  NaНCO3 + NaOН

CO32- + НОН  НCO3- + OН-

При взаимодействии растворов: Н+ + OН-  Н2О

В соответствии с принципом Ле Шателье это усиливает гидролиз обеих солей: AlОН2+ + НОН  Al(ОН)2+ + Н+

Al(ОН)2+ + НОН  Al(ОН)3 + Н+

НCO3- + НОН  Н2CO3 + ОН-   СО2 + Н2О + ОН-

В результате всех этих процессов образуются следующие соединения:

       Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3Н2О = 2Al(ОН)3 + 3СО2 + 3Na2SO4

К пяти каплям раствора сульфата алюминия прибавьте 5-6 капель раствора карбоната натрия. Что наблюдаете? Докажите, что образуется осадок Al(ОН)3, а не Al2(CO3)3. Для этого проверьте растворимость образовавшегося осадка в HCl (2н) и NaOH (2н). Запишите наблюдения и уравнения реакций.

Напишите уравнения и признаки реакций при смешивании растворов сульфата алюминия и карбоната натрия.

Рассчитайте, при каком значении рН начинается образование осадка Al(ОН)3, если концентрация [Al3+] в растворе равна 0,1 моль/л.

Задачи и упражнения

1. Напишите уравнения диссоциации и вычислите рН в растворах сильных кислот: а) 0,005 М раствор H2SO4; б) 0,01 М раствор HNO3; в) 0,002 М раствор HCl; г) 0,1 М раствор HClO4.

2. Напишите уравнения диссоциации и вычислите рОН и рН в растворах сильных оснований: а) 0,005 М раствор Са(ОН)2; б) 0,05 М раствор NаOН; в) 0,002 М раствор Ва(ОН)2; г) 0,1 М раствор КОН.

3. Напишите уравнения диссоциации и вычислите степень диссоциации (), [H+] или [OH-] и рН в растворах слабых кислот и оснований, учитывая только первую ступень диссоциации: а) 0,05 М раствор H2SO3; б) 0,01 М раствор NH4OH; в) 0,2 М раствор HClО; г) 0,1 М раствор H2S; д) 0,02 М раствор HNO2.

4. Напишите уравнения диссоциации и вычислите рН в растворах содержащих слабый и сильный электролит: а) 0,01 моль HF и 0,05 моль NaF; б) 0,05 моль NH4OH и 0,5 моль NH4Cl; в) 0,2 моль CH3COOH и 0,2 моль CH3COONa.

5. Как изменится рН растворов: а) если к 100 мл 0,04 М раствора NH4OH прибавить 100 мл 0.2 М раствора NH4Cl; б) если к 50 мл 0,1 М раствора HNO2 прибавить 450 мл 0.2 М раствора NaNO2?

6. Напишите молекулярные и ионные уравнения первой ступени гидролиза и укажите рН для следующих солей: а) NaCN и CuSO4; б) K2CO3 и AlCl3; в) Na3PO4 и Ba(NO3)2; г) NH4F и Fe2(SO4)3 .

7. Напишите уравнения реакций гидролиза и укажите какие внешние воздействия усиливают гидролиз солей - Na2SiO3, Zn(NO3)2, CH3COONH4; подавляют (уменьшают) гидролиз солей - FeCl3, Na2S, NH4NO2.

8. Напишите молекулярные и ионные уравнения первой ступени гидролиза и вычислите константу гидролиза (Кг), степень гидролиза (h) и рН в растворах следующих солей: а) 0,1 М раствор NaHS; б) 0,05 М раствор NH4NO3; в) 0,05 М раствор K2SO3; г) раствор NH4CN; д) 0,02 М раствор Na2HPO4.

9. Напишите уравнения реакций взаимодействия растворов солей: AlCl3 с K2CO3 и FeCl3 с Na2S. Какие вещества образуются в результате реакций и почему?

10. Определите рН в растворе образующемся после прибавления 50 мл 0,2 М раствора H2SO4 к 150 мл 0,1 М раствора NaOH.

Лабораторная работа 7.

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Теоретические вопросы

1. Типы окислительно-восстановительных реакций.

2. Типичные окислители и типичные восстановители.

3. Методы составления окислительно-восстановительных реакций. Метод полуреакций или метод ионно-электронного баланса.

4. Факторы влияющие на протекание окислительно-восстановительных реакций.

5. Стандартный окислительно-восстановительный потенциал. Изменение окислительно-восстановительного потенциала. Уравнение Нернста.

6. Направление окислительно-восстановительной реакции. ЭДС реакции.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Окисление иона Cr3+ до высшей степени окисления

К 6-8 каплям раствора Cr(NO3)3 прибавьте по каплям раствор NaOH до растворения образующегося осадка Cr(OH)3 и затем 3-4 капли 3% раствора Н2О2. Смесь перемешайте и, при необходимости, нагрейте на водяной бане или горелке в течение 1-2 мин. Окрашивание раствора в желтый цвет свидетельствует об образовании иона CrO42-. Расставьте коэффициенты в уравнении реакции методом полуреакций и сделайте вывод.

Cr(NO3)3 + NaOH + H2O2  Na2CrO4 + NaNO3 + H2O

Опыт 2. Окислительные и восстановительные свойства пероксида водорода

 а) К 3 каплям раствора KI прибавьте 2 капли 2н раствора H2SO4 и затем по каплям 3%-го раствора Н2О2 до появления желтой окраски. Для обнаружения I2 в растворе прибавьте к нему несколько капельCCl4 и встряхните пробирку. Расставьте коэффициенты в уравнении реакции методом полуреакций и сделайте вывод.

KI + H2O2 + H2SO4  I2 + K2SO4 + H2O

 б) К 5-6 каплям раствора KMnO4 прибавьте 3-4 капли 2н раствора H2SO4 и затем несколько капель 3%-го раствора Н2О2. Наблюдается обесцвечивание раствора и выделение газа. Испытайте выделяющийся газ тлеющей лучинкой. Расставьте коэффициенты в уравнении реакции методом полуреакций и сделайте вывод.

KMnO4 + H2SO4 + Н2О2  MnSO4 + О2+ K2SO4 + Н2О

Опыт 3. Окислительные свойства перманганата калия в различных средах

В три пробирки налейте по 5-6 капель раствора KMnO4. Затем в первую пробирку прибавьте 3-4 капли 2н раствора H2SO4, во вторую - ничего, а в третью - 3-4 капли 2н раствора NaOH. После этого в каждую пробирку прибавьте по каплям раствор Na2SO3 или сухую соль. Наблюдайте изменение окраски растворов. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций методом полуреакций и сделайте выводы об окислительных свойствах перманганата калия.

а) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3  MnSO4 + Na2SO4+ K2SO4 + Н2О

б) KMnO4 + H2O + Na2SO3  MnO2 + Na2SO4+ KOH

в) KMnO4 + KOH + Na2SO3  K2MnO4 + Na2SO4+ H2O

Опыт 4. Окисление катиона d-элемента до высшей степени окисления

а) Окисление иона Mn2+ диоксидом свинца

Внесите в пробирку немного порошка PbO2, прибавьте 2 мл 2н раствора HNO3 и нагрейте на водяной бане или горелке до кипения. После этого прибавьте в пробирку 1-2 капли раствора Mn(NO3)2 (или MnSO4) перемешайте и снова нагрейте. Наблюдается появления малиновой окраски образовавшегося иона MnO4-. Расставьте коэффициенты в уравнении реакции методом полуреакций и сделайте вывод.

PbO2 + HNO3 + Mn(NO3)2  НMnO4 + Pb(NO3)2 + H2O

 б) Окисление иона Mn2+ висмутатом натрия

В пробирку к 1-2 каплям раствора Mn(NO3)2 (или MnSO4) прибавьте 1 мл 2н раствора HNO3, а затем немного сухой соли NaBiO3. Встряхните пробирку и наблюдайте появление розовой окраски иона MnO4-. Расставьте коэффициенты в уравнении реакции методом полуреакций и сделайте вывод.

Mn(NO3)2 + HNO3 + NaBiO3  НMnO4 + Bi(NO3)3 + NaNO3 + H2O

Опыт 5. Восстановительные свойства катиона p-элемента (Sn2+)

Налейте в пробирку 3-4 капли раствора SnCl2, прибавьте по каплям 2н раствор NaOH до растворения образующегося осадка Sn(OH)2, а затем 2-3 капли раствора Bi(NO3)3. Наблюдается образование черного осадка металлического висмута. Расставьте коэффициенты в уравнении реакции методом полуреакций и сделайте вывод.

SnCl2 + NaOH + Bi(NO3)3  Na2[Sn(OH)6] + Bi + NaNO3 + NaCl

Опыт 6. Восстановительные свойства аниона p-элемента (SO32-)

Поместите в пробирку 3-4 капли раствора Na2SO3, прибавьте 2-3 капли 2н раствора H2SO4 и 1-2 капли раствора I2.Встряхните пробирку и наблюдайте обесцвечивание раствора. Расставьте коэффициенты в уравнении реакции методом полуреакций и сделайте вывод. Какова роль серной кислоты в данной реакции?

Na2SO3 + I2 + Н2О  Na2SO4 + HI

Задачи и упражнения

1. Какие из приведенных ниже веществ проявляют: только окислительные, только восстановительные, окислительные и восстановительные свойства?

H2SO3,  Zn,  KI,  КМnO4,  NaNO2,  K2Cr2O7,  FeSO4,  HNO3,  H2S,  Cl2,  H2O2,  K2SO3,   H2SO4(конц.).

2. Составить уравнения полуреакций окисления или восстановления с учетом кислотности среды:

а) кислая среда

б) нейтральная среда

в) щелочная среда

NO3-  NO2

NO2-  NO3-

CrO2-  CrO42-

MnO4-  Mn2+

MnO4-  MnO2

NO3-  NH3

Cr3+  Cr2O72-

SO32-  SO42-

Mn(OH)2  MnO2

3. Закончите уравнения реакций, в которых окислителем является концентрированная азотная кислота:

C + HNO3  

Hg + HNO3 

P + HNO3 

CuS + HNO3  CuSO4 +

4. Закончите уравнения реакций, в которых окислителем является концентрированная серная кислота:

HBr + H2SO4 

Cu + H2SO4 

S + H2SO4 

Mg + H2SO4 

5. Закончите уравнения реакций и на основании значений ЭДС определите возможность их протекания.

Mn(OH)2 + Cl2 + KOH  MnO2 +

MgSO4 + Hg

Zn + CuSO4   

FeSO4 + Br2 + H2SO4  

KCl + Fe2(SO4)3 

FeCl3 + H2S    

6. Закончите уравнения реакций с участием КМnO4. Расставьте коэффициенты ионно-электронным  методом. Укажите окислитель и восстановитель. Вычислите ЭДС реакций, молярную массу эквивалента окислителя.

КМnO4 + NaNO2+ H2SO4    

KMnO4 + HCl(конц.)   

KMnO4 + FeSO4 + H2SO4     

KMnO4 + H2O2 + H2SO4   

KMnO4 + KBr + H2SO4    

KMnO4 + NaNO2  + H2O    

КМnO4 + NaNO2+ KOH    

КМnO4 + Na2S+ H2SO4    S +

7. Закончите уравнения реакций, расставьте коэффициенты ионно-электронным  методом. Укажите окислитель и восстановитель. Вычислите ЭДС реакций, молярную массу эквивалента окислителя и восстановителя.

KCrO2 + Br2 + KOH   

FeSO4  +  K2Cr2O7  +  H2SO4  

Mg + HNO3( очень разб.)  

KI + K2Cr2O7 + H2SO4   

H2O2 + HClO    

NaI + MnO2 + H2SO4   

K2Cr2O7 + H2S + H2SO4   S +

Na3[Cr(OH)6] + Br2 + NaOH   

FeCl3 + KI   

CrCl3 + H2O2 + NaOH  

Na2SO3+K2Cr2O7+ H2SO4  

H2SO3 + Cl2  +  Н2О    

H2SO3 + H2S  +  Н2О    

KI + KNO2 + H2SO4   

8. Дополните уравнения окислительно-восстановительных реакций и уравняйте их методом полуреакций

….= СrCl3 + Cl2 + KCl +7H2O

……..= CuSO4 + SO2 + H2O

…= MnSO4 + I2 + K2SO4 + 8H2O

KMnO4 + KI +…. = MnO2 + ….

9. После нагревания 22,12 г перманганата калия образовалось 21,16 г твердой смеси. Какой максимальный объем хлора (н.у.) можно получить при действии на образовавшуюся смесь 36.5% -ной соляной кислоты (плотность 1.18 г/мл) ?

10. Газ, полученный при обжиге пирита, растворили в воде. К раствору прилили по каплям бромную воду до прекращения обесцвечивания брома, а затем избыток раствора хлорида бария. Отфильтрованный и высушенный осадок имел массу 116,5 г. Определите массу (г) пирита.

Лабораторная работа 8

КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Теоретические вопросы

  1.  Состав координационных соединений: центральный атом – комплексообразователь, лиганд, внутренняя и внешняя сферы комплекса.
  2.  Заряд комплексного иона. Координационное число комплексообразователя. Связь координационного числа с зарядом центрального атома.
  3.  Диссоциация комплексных соединений. Катионные, анионные и нейтральные комплексы. Константа нестойкости комплексных ионов. Зависимость диссоциации  комплексного иона от концентрации свободных молекул (или ионов) лиганда?
  4.  Дентатность лиганда. Классификация комплексных соединений по составу лигандов.
  5.  Природа химической связи в комплексных соединениях. Основные положения теории валентных связей и теории кристаллического поля. Тип связи между комплексообразователем и лигандами.

6. Магнитные свойства комплексных соединений. Внешнеорби-тальные и внутриорбитальные комплексы. Окраска комплекс-ных соединений.

7. Какие комплексы, согласно теории валентных связей, являются неустойчивыми и активными, а какие - устойчивыми и неактивными?

Экспериментальная часть

Опыт 1. Получение комплексных соединения

а) Налейте в пробирку 2-3 капли раствора нитрата серебра, прибавьте такое же количество раствора хлорида натрия. Прилейте к образовавшемуся осадку раствор гидроксида аммония до полного растворения осадка. Почему растворился осадок? Сохраните раствор для опыта 2а.

AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3

AgCl +  2NH3H2O  [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O

б) Налейте в пробирку 3-4 капли раствора сульфата меди, прибавьте 2-3 капли раствора гидроксида аммония (25%) - выпадает светло-голубой осадок основной соли меди (CuOH)2SO4. Прибавьте по каплям избыток раствора гидроксида аммония. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакций в молекулярной и ионной формах. Сохраните раствор для опыта 2б.

2CuSO4 + 2NH3H2O  (CuOH)2SO4 + (NH4)2SO4

(CuOH)2SO4 + (NH4)2SO4 + 6NH3H2O  2[Cu(NH3)4]SO4 + 6H2O

в) К раствору Hg(NO3)2 добавьте по каплям раствор иодида калия. Обратите внимание на образование осадка иодида ртути(II), отметьте его цвет и добавьте избыток иодида калия. Что наблюдаете? Напишите уравнения реакции в молекулярной и ионной формах.

 Hg(NO3)2 + 2KI  HgI2 + 2KNO3

HgI2 + 2KI  K2[HgI4]

Опыт 2. Разрушение комплексных соединений

а) К раствору, оставшемуся от опыта 1а, прибавьте по каплям концентрированную азотную кислоту. Объясните наблюдаемое явление. Напишите уравнение реакции.

[Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3  AgCl + 2NH4NO3

б) К раствору оставшемуся от опыта 1б, прибавьте 3-5 капель сероводородной воды или раствора сульфида натрия. Напишите уравнение реакции и объясните причину образование осадка (см. табл.2,3 приложения).

 [Cu(NH3)4]SO4 + Na2S  CuS + Na2SO4 + 4NH3

Опыт 3. Электролитическая диссоциация комплексных соединений

В две пробирки налейте по 3-5 капель раствора гексациано-III-феррата калия K3[Fe(CN)6], а в третью пробирку налейте 1-2 капли раствора FeCl3. В первую пробирку прибавьте 2-3 капли раствора гексанитрокобальтата натрия Na3[Co(NO2)6], а во вторую и третью пробирки прибавьте по 2-3 капли раствора роданида калия или роданида аммония NH4SCN. Что наблюдаете? Объясните отсутствие окраски во второй пробирке. Напишите ионные уравнения реакций.

K3[Fe(CN)6]  3K+ + Fe(CN)63-

FeCl3  Fe3+ + 3Cl- 

K3[Fe(CN)6] + Na3[Co(NO2)6]  K2Na[Co(NO2)6] + KNa2[Fe(CN)6]

K3[Fe(CN)6] + KSCN                

FeCl3 + 3KSCN  Fe(SCN)3 + 3KCl

Задачи и упражнения

1. Укажите комплексообразователь,  лиганд, координационное число, заряды комплексообразователя и комплексного иона для соединений:

а) K2[HgI4] ; б) [CoCl(NH3)5]Cl2.

2. Вычислите заряд комплексообразователей в комплексных ионах: [PtCl3(NO2)]2- , [PtCl(NH3)5]3+ , [Co(NO2)4(NH3)2]-.

3. Вычислите заряды следующих комплексных ионов с комплексообразователем хромом(III): [Cr(H2O)4Cl2], [Cr(NH3)5NO3].

4. На какие ионы диссоциируют следующие комплексные соединения: K2[PtCl6], K2[HgI4], Na2[Co(SCN)4]? Что такое константа нестойкости комплексного соединения?

5. Пользуясь таблицей констант нестойкости определите, возможны ли следующие взаимодействия между растворами электролитов. Напишите уравнения реакций в ионной форме там, где они возможны.

а) K2[HgBr4] + 4KCN  K2[Hg(CN)4] + 4KBr

б) Na3[Ag(S2O3)2] + 2KCN  Na[Ag(CN)2] + K2S2O3 + Na2S2O3

6. Определите тип гибридизации атомных орбиталей и пространственное строение комплексного иона [NiCl4]2-,  если известно, что этот ион диамагнитен.

7. Пользуясь таблицей констант нестойкости,  определить, произойдет ли взаимодействие между растворами электролитов:

K2[HgBr4] + KCN

8. Напишите координационную формулу двух комплексных соединений, состав которых CoCl34NH3, если, в первом случае, при действии AgNO3 осаждается 1/3 содержащегося в соединении хлора, а во втором случае, при действии AgNO3 осаждается весь имеющийся хлор.

9. Вычислить концентрацию ионов кадмия в 0,1М растворе K2[Cd(CN)4], в котором концентрация цианид ионов CN- равна 0,1М, если константа нестойкости комплексного иона равна К1-4 = 7,810-18.

10. При какой концентрации ионов хлора начнется выпадение осадка AgCl из 0,1М раствора [Ag(NH3)2]NO3,  содержащего 1 моль аммиака в 1 л раствора? Константа растворимости AgCl равна Ks(AgCl) = 1,810-10, константа нестойкости иона Ag(NH3)2+  равна К 1-2 = 9,310-8.

Лабораторная работа 9

ЭЛЕМЕНТЫ  IA-IIIA ГРУПП

Теоретические вопросы

1. Электронное строение атомов элементов IAIIIA групп. Характерные степени окисления, примеры соединений в данных степенях окисления.

2. Изменение металлических свойств в группах и периодах на примере металлов IAIIIA групп.

3. Щелочные металлы. Щелочноземельные металлы. Получение металлов и их взаимодействие с кислородом, водородом, другими неметаллами, водой.

4. Щелочи. Получение щелочей, их химические свойства.

5. Жесткость воды. Устранение постоянной и временной жесткости воды.

6. Нерастворимые основания. Получение и свойства нерастворимых оснований

7. Амфотерные элементы. Получение алюминия и его химические свойства. Получение и свойства амфотерных гидроксидов.

8. Бор. Борная кислота Тетраборат натрия.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Окисление натрия на воздухе (демонстрационно)

Помните, что при разрезании металлического натрия может произойти самовозгорание, если металл недостаточно хорошо очищен от продуктов его окисления.

Возьмите пинцетом кусочек натрия из склянки, в которой он хранится под слоем керосина. Положите натрий на фильтровальную бумагу, осушите его этой бумагой, очистите скальпелем от слоя оксидов и отрежьте маленький кусочек величиной с половину горошины. Обратите внимание на цвет металла на свежем срезе и на вид среза через несколько секунд. Почему срез натрия потерял металлический блеск? Запишите наблюдения и уравнения реакции. Отрезанный кусочек используйте в опыте 2.

4Na + O2  2Na2O

Опыт 2. Взаимодействие щелочных металлов с водой

(Опыт проводить в защитных очках под тягой)

Кусочек натрия из опыта 1 поместите в кристаллизатор, наполненный дистиллированной водой с 3-4  каплями фенолфталеина. Почему при растворении натрия кусочек его превратился в шарик и при этом вспыхивает? Запишите наблюдения и уравнения реакций.

2Na + 2H2O  2NaOH + H2

2H2 + O2  2H2O

NaOH  Na+ + OH-

Опыт 3. Окрашивание пламени газовой горелки летучими солями щелочных и щелочноземельных металлов

Перед началом работы очистите нихромовую проволоку. Для этого опустите конец проволоки в колбу с концентрированной соляной кислотой, которая специально приготовлена для этой цели и находится в вытяжном шкафу, затем прокалите проволоку на газовой горелке до исчезновения окрашивания пламени. Если пламя продолжает окрашиваться, смочите проволоку в соляной кислоте еще раз и опять прокалите ее.

Конец очищенной проволоки смочите дистиллированной водой и опустите в сухую соль. При этом часть кристаллов соли останется на конце проволоки. Внесите ее в пламя газовой горелки. Проведите опыт с солями лития, натрия, калия, кальция, стронция, бария. Запишите в рабочую тетрадь, в какой цвет окрашивается пламя горелки.

Опыт 4. Взаимодействие кальция и магния с водой

а) Проведите реакцию кальция с водой, в которую добавлено несколько капель фенолфталеина. Запишите уравнение реакции и сравните химическую активность кальция и натрия. Почему фенолфталеин стал малиновым?

Ca + 2H2O  Ca(OH)2 + H2

б) Опустите кусочек магния в пробирку с дистиллированной водой. Добавьте 3-4 капли фенолфталеина. Взаимодействует ли магний с холодной водой? Нагрейте пробирку до кипения. Запишите наблюдения и уравнения реакций.

Mg + 2H2O  Mg(OH)2 + H2

Опыт 5. Определение рН раствора тетрабората натрия

С помощью универсального индикатора определите рН раствора тетрабората натрия. Напишите уравнение реакции гидролиза соли.

Na2B4O7 + H2O  NaHB4O7 + NaOH

Опыт 6. Получение борно-этилового эфира

               (опыт проводится в вытяжном шкафу)

В фарфоровую чашку поместите немного кристаллов тетрабората натрия, прилейте 1-2 мл этанола С2Н5ОН и несколько капель концентрированной H2SO4. Выделяющийся в результате реакции борно-этиловый эфир подожгите. Обратите внимание на цвет пламени. Запишите наблюдения и уравнения реакций получения борно-этилового эфира.

H3BO3 + 3C2H5OH  B(OC2H5)3 + 3H2O

Опыт 7. Свойства алюминия

а) В две пробирки поместите по кусочку алюминия. Налейте в первую пробирку раствор HCl (2н), во вторую - раствор H2SO4 (2н). Если реакция не начинается, нагрейте пробирки. Запишите наблюдения и уравнения реакций. Как алюминий реагирует с кислотами?

2Al + 6HCl  2AlCl3 + 3H2

2Al + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 3H2

б) В пробирку положите несколько алюминиевых стружек и прилейте раствор гидроксида натрия (20%). Во вторую пробирку с алюминием прилейте раствор гидрата аммиака (25%). Запишите наблюдения и уравнения реакций.

2Al + 2NaOH + 6H2O  2NaAl(OH)4 + 3H2

Опыт 8. Амфотерные свойства гидроксида алюминия

К раствору соли алюминия прилейте по каплям раствор гидроксида натрия (2н) до образования осадка. Полученный осадок разделите на три части. Одну часть обработайте разбавленной HCl (2н), другую - избытком NaOH (2н), третью - раствором аммиака (25%). Запишите наблюдения и уравнения реакций.

AlCl3 + 3NaOH  Al(OH)3 + 3NaCl

Al(OH)3 + 3HCl  AlCl3 + 3H2O

Al(OH)3 + NaOH  Na[Al(OH)4]

Al(OH)3 + NH3H2O 

Задачи и упражнения

1. Напишите уравнения реакций получения и химических свойств следующих гидроксидов: а) NaOH; б) Ca(OH)2; в) Al(OH)3; г) KOH; д) Mg(OH)2; е) Be(OH)2.

2. Закончить уравнения реакций:

Na + H2O  

NaOH + Cl2O7  

NaH + HCl  

Na3PO4 + H2O  

Na2O + H2SO4  

NaOH + Al2O3 

NaOH + Zn(OH)2 

NaOH + Si + H2O

NaOH + Zn + H2O

NaH + H2O

3. Закончить уравнения реакций:

Ca + H2O

Ca(OH)2 + CO2 

CaCO3 + CO2 + H2O

Ca(OH)2 + Cl2 

Ca(HCO3)2 

CaO + C

Ba(OH)2 + N2O3 

CaH2 + HCl

CaCl2 + Na2CO3 

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 

4. Закончить уравнения реакций:

Al + Fe3O4

Al2O3 + NaOH

Al(OH)3 + NaOH

Al2S3 + H2O

AlCl3 + NaOH(избыток) 

Na3[Al(OH)6] + HCl(избыток)

Al + NaOH

Al + HNO3(конц.) 

H3BO3 + NaOH  

Na2B4O7 + H2SO4 

B + HNO3(конц.) 

H3BO3 + C2H5OH + H2SO4(конц)  

5. Напишите уравнения реакций следующих превращений:

  1.  Na  NaOH  Na2CO3  Na2SO4  NaCl  NaNO3  NaNO2

б) Ca  Ca(OH)2  CaCO3  Ca(HCO3)2  CaCO3  CaO  Ca(OH)2  CaCl2

в) Al  AlCl3  Al(OH)3  Al2O3  Al  Na3[Al(OH)6]  Al2(SO4)3

6. При обработке смеси гидроксида калия и гидрокарбоната калия избытком раствора соляной кислоты образовалось 59,6 г хлорида калия и выделилось 4,48 л газа (н.у.). Определите массовую долю гидрокарбоната калия в исходной смеси.

7. При взаимодействии 3,42 г щелочного металла с водой образовалось 448 см3 водорода (н.у.). Какой металл вступил в реакцию?

8. После электролиза раствора хлорида натрия получили раствор, содержащий 20 г гидроксида натрия. Газ, выделившийся на аноде, пропустили через 664 мл раствора иодида калия с массовой долей 0,10 и плотностью 1,10 г/мл. Определите массу образовавшегося осадка.

9. Определите минимальную массу раствора гидроксида натрия с массовой долей 0,20, необходимого для извлечения алюминия из 1 кг его смеси с медью, если известно, что при действии соляной кислоты на 10,0 г этой смеси выделяется 6,72 л газа (н.у.).

10. При электролизе водного раствора хлорида алюминия масса вещества, полученного на катоде, составила 8,93 г. Сколько литров (н.у.) газа выделилось на аноде?

11. Через электролизер, содержащий 300 мл 22,4% раствора гидроксида калия с плотностью 1,2 г/мл, пропустили электрический ток. Определите массовую долю раствора гидроксида калия после отключения тока, если известно, что на катоде выделилось (н.у.) 89,6 л газа.

12. В каком объеме воды с плотностью, равной 1 г/мл, надо растворить кристаллогидрат Na2SO410H2O, чтобы приготовить 2 л 15% раствора сульфата натрия с плотностью  = 1,14 г/мл?

13. После прокаливания 50 г смеси сульфата натрия, карбоната аммония и хлорида калия ее масса уменьшилась на 9,8 г. Полученный остаток растворили в воде и добавили избыток раствора хлорида бария. Масса выпавшего осадка составила 46,6 г. Определите массовую долю хлорида калия в исходной смеси.

14. При полном гидролизе смеси карбидов кальция и алюминия образуется смесь газов, которая в 1,6 раз легче кислорода. Определите массовую долю карбида кальция в исходной смеси.

15. Соль А окрашивает пламя горелки в фиолетовый цвет, а соль Б - в желтый цвет. Раствор соли В дает белый осадок с раствором соли А, желтый осадок с раствором соли Б и белый творожистый осадок с раствором нитрата серебра. Назовите соли А - В, напишите уравнения реакций. Определите массу взятого для перекристаллизации раствора соли А, если при охлаждении насыщенного при 60оС раствора соли А до 0оС выкристаллизовалось 65,1 г соли А. При этом растворимость соль при 60оС равна 18,2 г, а при 0оС равна 7,35 г.

Лабораторная работа 10

ЭЛЕМЕНТЫ IVA и VA ГРУПП

Теоретические вопросы

1. Электронное строение атомов элементов IVA и VA  групп. Характерные степени окисления, примеры соединений в данных степенях окисления.

2. Изменение неметаллических свойств в группах и периодах на примере соединений IVA и VA  групп.

3. Углерод. Оксиды углерода. Угольная кислота. Карбонаты и гидрокарбонаты.

4. Кремний. Оксид кремния. Кремниевая кислота. Силикаты. Стекло.

5. Азот. Аммиак. Оксиды азота. Азотистая и азотная кислоты. Нитриты и нитраты.

6. Фосфор. Фосфиды. Фосфин. Оксиды фосфора. Фосфористая и фосфорная кислоты. Фосфиты и фосфаты.

7. Минеральные удобрения. Микроудобрения.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Адсорбционные свойства угля

Налейте в пробирку 2-3 мл раствора красителя индиго, добавьте к нему немного активированного угля. Закройте пробирку пробкой и встряхните. Уголь отфильтруйте. Объясните исчезновение окраски фильтрата.

Опыт 2. Получение оксида углерода(IV) и его свойства

а) В аппарате Киппа получите оксид углерода(IV) и наполните им маленький сухой стакан. Внесите в стакан горящую лучину. Что наблюдаете? Поддерживает ли углекислый газ горение?

CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + H2O + CO2

б) Налейте в стакан 20-30 мл дистиллированной воды и пропустите в нее из аппарата Киппа оксид углерода(IV). Испытайте раствор синей лакмусовой бумагой или раствором лакмуса. Запишите наблюдения.

CO2 + H2O  H2CO3  H+ + HCO3-

Опыт 3. Получение карбоната и гидрокарбоната кальция

Налейте в пробирку 3-4 мл насыщенного раствора гидроксида кальция и пропустите через него оксид углерода(IV) из аппарата Киппа. Образование, какого осадка вы наблюдаете? Продолжайте пропускание СО2 до растворение осадка. Напишите уравнения реакций.

Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O

CaCO3 + H2O + CO2  Ca(HCO3)2

Опыт 4. Окислительные свойства оксида углерода(IV)

Заполните углекислым газом химический стакан емкостью 100 мл. При помощи горящей лучины убедитесь, что стакан заполнен СО2. Возьмите тигельными щипцами кусочек магния, зажгите его и быстро опустите в стакан с СО2. Наблюдайте за образованием белого порошка оксида магния и черных крупинок углерода. Напишите уравнение реакции.

2Mg + CO2  2MgO + C

 

Опыт 5. Получение гидрогеля кремниевой кислоты

Возьмите в пробирку 4 мл концентрированного раствора силиката натрия и прилейте к нему 2 мл раствора соляной кислоты (2н). Перемешайте раствор стеклянной палочкой. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции.

Na2SiO3 + 2HCl  2NaCl + H2SiO3

Опыт 6. Вытеснение кремниевой кислоты угольной кислотой

Налейте в пробирку 1-2 мл раствора силиката натрия и пропустите через него оксид углерода(IV) из аппарата Киппа. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции. Какая из кислот кремниевая или угольная сильнее?

 Na2SiO3 + H2O + CO2  Na2CO3 + H2SiO3

Опыт 7. Гидролиз силиката натрия

С помощью универсальной индикаторной бумаги определите рН раствора силиката натрия.

2Na2SiO3 + H2O  Na2Si2O5 + 2NaOH

Опыт 8. Растворимость стекла в воде

Возьмите в пробирку небольшое количество свежерастертого стекла (Na2SiO3CaSiO34SiO2). Затем добавьте к нему 1-2мл дистиллированной воды и 2-3 капли индикатора фенолфталеина. Объясните, почему раствор окрасился в малиновый цвет.

 

Опыт 9. Получение и свойства аммиака

Смешайте в фарфоровой ступке равные количества кристаллического гидроксида кальция и хлорида аммония. Смесь поместите в сухую пробирку (приблизительно 1/3 пробирки). Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Пробирку закрепите в штативе и осторожно нагрейте газовой горелкой. Напишите уравнение реакции получения аммиака.

Ca(OH)2 + 2NH4Cl  CaCl2 + 2H2O + 2NH3

а) Образующийся газ соберите в сухую пробирку, затем опустите пробирку с аммиаком в чашку с водой. К полученному раствору добавьте 2-3 капли фенолфталеина. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции взаимодействия аммиака с водой.

NH3 + H2O  NH3H2O  NH4+ + OH-

б) Налейте на часовое стекло 2-3 капли раствора концентрированной соляной кислоты и пропустите из реакционной пробирки аммиак над соляной кислотой. Какое вещество образуется в виде белого дыма. Напишите уравнение реакции.

NH3 + HCl  NH4Cl

Опыт 10. Термическое разложение хлорида аммония

Возьмите в сухую пробирку несколько кристаллов NH4Cl. Осторожно нагрейте пробирку, обратите внимание, как на холодных стенках пробирки осаждается белое вещество. Объясните это явление.

NH4Cl NH3 + HCl  NH4Cl

Опыт 11. Окислительные и восстановительные свойства азотистой кислоты

Возьмите две пробирки. В одну налейте 1 мл иодида калия, а в другую - 1 мл раствора перманганата калия. В каждую пробирку добавьте по 1-2 мл раствора H2SO4 (2н), а затем 1-2 мл насыщенного раствора (или немного сухой соли) нитрита натрия. Что наблюдаете? Напишите уравнения реакций и объясните, какие свойства проявляет нитрит натрия в каждой из реакций.

KI + H2SO4 + NaNO2  I2 + NO + Na2SO4 + K2SO4 + H2O

KMnO4 + H2SO4 + NaNO2  MnSO4 + NaNO3  + K2SO4 + H2O

Опыт 12. Окислительные свойства азотной кислоты

Возьмите две пробирки. В одну пробирку поместите 1-2 кусочка меди, прибавьте 2-3 мл концентрированной азотной кислоты. Какой газ выделяется в этой реакции? Разбавьте раствор. Запишите наблюдения. В другую пробирку поместите кусочек цинка и налейте 1-2 мл концентрированной азотной кислоты. Запишите наблюдения. Разбавьте раствор. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции.

Cu + HNO3 (конц.)  Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

Cu + HNO3 (разб.)  Cu(NO3)2 + NO + H2O

Zn + HNO3 (конц.)  Zn(NO3)2 + N2O (NO2) + H2O

Zn + HNO3 (разб.)  Zn(NO3)2 + N2 + H2O

Опыт 13. Получение оксида фосфора(V) и его свойства

В фарфоровую чашку возьмите несколько крупинок красного фосфора. Подожгите его нагретой стеклянной палочкой. Закройте горящий фосфор стеклянной воронкой и соберите образующийся оксид фосфора(V) в пробирку, надетую на конец воронки. Налейте в пробирку с оксидом фосфора(V) дистиллированной воды. Часть полученного раствора налейте в отдельную пробирку и добавьте в нее несколько капель метилоранжа. Метилоранж окрашивается в красный цвет. Какая реакция среды в пробирке? К другой части раствора оксида фосфора(V) в воде прилейте 2-3 капли раствора AgNO3. Обратите внимание на цвет осадка. Какая кислота получилась при растворении P2O5 в холодной воде? Напишите уравнение реакции.

Примечание: осадок метафосфата серебра имеет белую окраску, а осадок ортофосфата серебра - желтую окраску.

P2O5 + H2O  2HPO3 2H+ + 2PO3-

HPO3 + AgNO3  AgPO3 + HNO3

HPO3 + H2O H3PO4

H3PO4 + 3AgNO3  Ag3PO4 + 3HNO3

Задачи и упражнения

1. Укажите возможные степени окисления следующих элементов: а) C; б) Si; в) Pb; г) N; д) P; е) As. Приведите примеры соответствующих соединений.

2. Какие свойства (основные, кислотные, окислительные, восстановительные) имеют соединения: а) N-3; б) N+3; в) N+5; г) C+4; д) P+5; е) Si-4. Напишите уравнения соответствующих реакций.

3. Напишите уравнения реакций:

C + Al  

СaO + C

CO2 + C

CaCO3 

Fe3O4 + CO

ZnO + C

CaCO3 + CO2 + H2O

CO2 + CaO

CaC2 + HCl

Al4C3 + H2O

CO2 + Mg

CO2 + NaOH

4. Напишите уравнения реакций:

Si + O2 

Si + F2 

Si + NaOH + H2O

Si + HCl

SiO2 + Mg

Mg2Si + HCl

SiO2 + H2O

SiO2 + C

SiO2 + Na2CO3 

SiO2 + HF

SiO2 + CaO

Na2SiO3 + H2O + CO2 

SiO2 + NaOH

SiH4 + O2 

5. Напишите уравнения реакций:

Li + N2 

N2 + H2 

NH3 + O2 

N2 + O2 

NH3 + O2 

NO2 + H2O

NO + O2 

NO2+ O2 + H2O

Cu + HNO3(разб.) 

S + HNO3(конц.) 

Ca + HNO3(оч.разб.) 

Zn + HNO3(разб.) 

NaNO3 

NH4NO3 

Zn(NO3)2 

NH4NO2 

AgNO3 

(NH4)2CO3 

6. Закончить уравнения реакций:

P4 + O2(избыток)

P4 + O2(недостаток) 

P4 + Ca 

Ca3P2 + H2O

PH3  + O2 

P4O10 + H2O

HPO3 + H2O

P4O10 + H2O

Ca3(PO4)2 + H2SO4(избыток) 

Ca3(PO4)2 + C + SiO2 

7. Напишите уравнения следующих превращений:

а) CO2  C  CO  CO2  CaCO3  Ca(HCO3)2  CO2

б) Si  Mg2Si  SiH4  SiO2  Na2SiO3  H2SiO3  SiO2

в) C  CO2  K2CO3  CaCO3  CO2  Ca(HCO3)2  CaCO3  CO2

г) N2  NH3  NO  NO2  HNO3  NH4NO3  N2O

д) P4  Ca3P2  PH3  P4O10  HPO3  H3PO4  Ca(H2PO4)2

е) NH4NO2  N2  NO  NO2  HNO3  AgNO3  NO2

8. К 25,2 г остатка, полученного после прокаливания 50 г смеси карбоната кальция, фосфата кальция и карбоната аммония, добавили воду и пропустили избыток углекислого газа. Масса нерастворившегося осадка составила 14 г. Определите массу карбоната аммония в исходной смеси.

9. Смесь оксида углерода(II) и оксида углерода(IV) массой 13 г имеет объем 8,4 л (н.у.). Определите объем газа (н.у.) после пропускания смеси над раскаленным углем.

10. Имеется 4 г смеси кремния, алюминия и оксида магния. После обработки смеси избытком соляной кислоты выделилось 2,24 л газа (н.у.), а масса не растворившегося остатка составила 1,2 г. Определите количество вещества оксида магния в исходной смеси.

11. Смесь азота, оксида азота(II) и оксида азота(IV) объемом 82,4 мл пропустили через воду. Объем газов, не поглощенных водой, составил 50,4 мл. К ним добавили 16 мл кислорода. Объем газовой смеси после этого стал равен 56,1 мл. Определите объемную долю оксида азота(II) в исходной смеси. Объемы всех газов измерены при н.у.

12. Смесь азота и водорода объемом 99,2 л (н.у.) пропустили через катализатор. После установления равновесия смесь имела объем 76,8 л. Полученный аммиак растворили в 130 мл раствора аммиака с массовой долей 0,13 и плотностью 0,95 г/мл. Определите массовую долю полученного раствора.

13. При растворении в разбавленной азотной кислоте 6,08 г смеси порошкообразных железа и меди выделилось 1,792 л газа (н.у.). Определите массовые доли металлов в смеси.

14. Газ, полученный при разложении 425 г нитрата натрия, смешали в замкнутом сосуде с другим газом, образовавшимся при действии избытка раствора гидроксида калия на 45 г алюминия. Смесь газов взорвали. Определите массу полученного продукта.

15. При прокаливании 14,56 г смеси нитрата калия и нитрата натрия образовалось 12 г смеси твердых продуктов реакции. Определите массовые доли солей в исходной смеси.

Лабораторная работа 11

ЭЛЕМЕНТЫ VIA И VIIA ГРУПП

Теоретические вопросы

1. Электронное строение атомов элементов VIA и VIIA  групп. Характерные степени окисления, примеры соединений в данных степенях окисления.

2. Валентности элементов VIA и VIIA  групп. Особенности кислорода и фтора.

3. Изменение неметаллических свойств в группах и периодах на примере соединений VIA и VIIA  групп.

4. Кислород. Озон. Пероксид водорода.

5. Сера. Сероводород. Сероводородная кислота. Оксиды серы. Сернистая кислота, сульфиты. Серная кислота, сульфаты.

6. Фтор. Фтороводородная кислота.

7. Хлор. Хлороводородная кислота. Оксиды хлора и кислородные кислоты хлора.

8. Бром, иод. Галогеноводородные кислоты, галогениды. Кислородные кислоты.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Получение кислорода

Поместите в сухую пробирку несколько кристалликов КМnO4. Укрепите пробирку в штативе вертикально и осторожно нагрейте в пламени горелки. Внесите в пробирку тлеющую лучинку и убедитесь в выделении кислорода. Напишите уравнение реакции разложения перманганата калия.

2KMnO4   K2MnO4 + MnO2 + O2

Опыт 2. Восстановительные и окислительные свойства пероксида водорода

а) К 1 мл раствора перманганата калия KMnO4 в пробирке добавьте 1 мл раствора H2SO4 (2н) и 1 мл раствора H2O2 (3%). Обратите внимание на изменение цвета раствора. Напишите уравнение реакции, поставьте коэффициенты и укажите окислитель и восстановитель. Вычислите ЭДС реакции, молярные массы эквивалента окислителя и восстановителя.

б) Налейте в пробирку 1 мл раствора иодида калия, 1 мл раствора H2SO4 (2н) и 1 мл раствора Н2О2 (3%). Как изменился цвет раствора? Добавьте к раствору 1 мл крахмала. Какое вещество выделилось в ходе реакции? Напишите уравнение реакции, поставьте коэффициенты и укажите окислитель и восстановитель. Вычислите ЭДС реакции, молярные массы эквивалента окислителя и восстановителя.

Опыт 3. Восстановительные и окислительные свойства сульфита натрия

а) Налейте в пробирку 1 мл раствора дихромата калия K2Cr2O7, 1 мл раствора серной кислоты (2н), добавьте в пробирку небольшое количество кристаллического сульфита натрия Na2SO3. Запишите наблюдения, напишите уравнение реакции и укажите окислитель и восстановитель. Вычислите ЭДС реакции, молярные массы эквивалента окислителя и восстановителя.

б) Налейте в пробирку 1-2 мл раствора сульфита натрия, 1 мл раствора HCl (2н) и 1-2 мл сероводородной воды. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции и укажите окислитель и восстановитель. Вычислите ЭДС реакции, молярные массы эквивалента окислителя и восстановителя.

Опыт 4. Восстановительные свойства сероводорода

Налейте в две пробирки по 1-2 мл сероводородной воды (или раствора сульфида натрия Na2S). В первую пробирку прилейте 5-6 капель соляной кислоты (2н) и 1 мл бромной воды, во вторую - 1 мл раствора азотной кислоты (2н). Запишите наблюдения и уравнения реакций.

Опыт 5. Окислительные свойства концентрированной серной кислоты

Поместите в пробирку 1-2 гранулы цинка и осторожно прилейте 1-2 мл концентрированной серной кислоты. Слегка на

грейте пробирку. Когда начнется выделение газа, к отверстию пробирки поднесите фильтровальную бумагу, смоченную раствором соли свинца. Если бумага чернеет, то выделяется сероводород H2S, если бумага не чернеет и нет осадка коллоидной серы, то выделяется SO2, который можно определить по изменению окраски влажной универсальной индикаторной бумаги.

Опыт 6. Восстановительные свойства тиосульфата натрия

Налейте в пробирку 1-2 мл йодной воды (I2 aq), 1 мл крахмала и приливайте раствор тиосульфата натрия Na2S2O3 до исчезновения синей окраски крахмала. Напишите уравнение реакции. Почему тиосульфат натрия обладает восстановительными свойствами? Напишите его графическую формулу.

Опыт 8. Получение хлора (демонстрационный)

Поместите в пробирку немного (на кончике шпателя) кристаллического KMnO4. Прилейте 1-2 мл концентрированной HCl. Отметьте цвет и запах выделяющегося хлора. Напишите уравнение реакции.

Опыт 9. Получение брома (тяга)

Поместите в сухую пробирку немного (на кончике шпателя) KBr и равное количество кристаллического KMnO4. К этой смеси осторожно добавьте 1 мл серной кислоты (2н). Отметьте цвет и запах (нюхать осторожно!) выделяющихся паров брома. Напишите уравнения реакции.

Опыт 10. Получение йода

Поместите в сухую пробирку несколько кристалликов KI с равным количеством кристаллического KMnO4. К этой смеси осторожно прибавьте 1 мл серной кислоты (2н) и слегка нагрейте. Запишите наблюдения и уравнение реакции.

Опыт 11. Окислительные свойства галогенов

В три пробирки налейте по 1-2 мл сероводородной воды и добавьте по каплям до появления мути в первую пробирку - хлорной воды (Cl2 aq), во вторую - бромной воды (Br2 aq), в третью - йодной воды (I2 aq). Напишите уравнения реакций взаимодействия сероводорода с галогенами.

Опыт 12. Экстракция хлора, брома и йода из водных растворов толуолом

Возьмите три пробирки и налейте в одну пробирку хлорной воды, в другую - бромной воды, а в третью - йодной воды. Прилейте в каждую пробирку по 1 мл толуола. Раствор перемешайте стеклянной палочкой и встряхните каждую пробирку несколько раз. Напишите наблюдения.

Опыт 13. Сравнительная характеристика окислительных свойств галогенов

Возьмите три пробирки. В одну пробирку налейте 1-2 мл KBr, а в две другие пробирки налейте по 1-2 мл KI. Во все пробирки добавьте толуола (слой примерно в 1 см по высоте). Затем в пробирки с бромидом и иодидом калия прилейте по 1 мл хлорной воды, а в третью пробирку с иодидом калия - бромной воды. Содержимое пробирок перемешайте, осторожно встряхните и отметьте цвет слоя толуола. Напишите уравнения реакций, расположив галогены в ряд по уменьшению их окислительной активности.

Задачи и упражнения

1. Укажите возможные степени окисления следующих элементов: а) O; б) S; в) F; г) Cl; д) Br; е) I. Приведите примеры соответствующих соединений.

2. Какие свойства (основные, кислотные, окислительные, восстановительные) имеют соединения: а) O-1; б) S-2; в) S+4; г) S+6; д) Cl-1; е) Cl0. Напишите уравнения соответствующих реакций.

3. Напишите уравнения реакций:

KMnO4 

KClO3 

FeS2 + O2 

KNO3 

NH3 + O2 

NH3 + O2 

H2S + O2 

Ca + O2 

KI + H2SO4 + H2O2 

KMnO4 + H2SO4 + H2O2 

4. Напишите уравнения реакций:

ZnS + HCl

H2SO3 + H2S

Zn + S

H2SO3 + Br2 + H2O

Na2SO3 + HCl

SO2 + NaOH

KMnO4 + H2SO4 + H2S

KMnO4 + H2SO3 

SO3 + H2SO4(конц.)

H2S2O7 + H2O

S + HNO3(конц.) 

NaNO3(крист.) + H2SO4(конц.) 

Ca + H2SO4(конц.)

Zn + H2SO4(конц.)

5. Напишите уравнения реакций:

Cl2O3 + KOH

H2O2 + KI

MnO2 + HCl(конц)

CuO + H2 

Cl2 + NaOH

Fe + HCl

Cl2O5 + Ba(OH)2 

Cl2 + Ca(OH)2 

H2O2 + KNO2 

KMnO4 + HCl(конц.)

KClO3  

Cl2 + KOH

Fe + Cl2 

NH3 + HCl

6. Закончить уравнения реакций:

а) S  SO2  H2SO3  NaHSO3  Na2SO3  Na2SO4  BaSO4

б) Zn  ZnS  H2S  S  SO2  SO3  H2SO4  BaSO4

в) FeS2  SO2  H2SO3  S  Na2S  NaHS  H2S  CuS

г) NaI  NaBr  NaCl  Cl2  KClO3  KCl  AgCl

д) Cl2  HCl  Cl2  KClO  KCl  Cl2  Ca(ClO)2

е) Br2  HBr  NaBr  Br2  HBr  KBr  AgBr

7. При нагревании 245 г бертолетовой соли часть ее разложилась с выделением кислорода, а остальная часть соли - с образованием перхлората калия и хлорида калия. Определите массовую долю перхлората калия в твердом остатке, если выделилось 13,44 л кислорода (н.у.).

8. Газ, образовавшийся на аноде при электролизе раствора хлорида калия, полностью прореагировал с 750 мл 20% раствора иодида натрия с плотностью 1,20 г/мл с выделением иода. Определите массу образовавшегося при электролизе гидроксида калия.

9. При обжиге 100 г пирита получили газ, который очистили от примесей, а затем использовали для полной нейтрализации 400 мл раствора гидроксида натрия с массовой долей 0,25 и плотностью 1,28 г/мл. Определите массовую долю примесей в пирите.

10. При обжиге 72 г сульфида неизвестного двухвалентного металла выделился газ, который может обесцветить раствор, содержащий 80 г Br2. Определите этот металл.

11. Газ, полученный при обжиге пирита, растворили в воде. К раствору по каплям прилили бромную воду до прекращения обесцвечивания брома, а затем добавили избыток хлорида бария. Отфильтрованный и высушенный осадок имел массу 116,5 г. Определите массу пирита.

12. Через раствор, содержащий 4.5 г иодида натрия, пропустили 224 мл (н.у.) газообразного хлора. Раствор выпарили, а остаток прокалили при 300С. Определите массу сухого остатка.

13. Хлорат калия подвергли термическому разложению в присутствии MnO2. Полученный остаток растворили в воде и добавили к нему избыток раствора нитрата серебра, получив осадок 43,05 г. Определите объем (н.у.) выделившегося  при разложении хлората калия кислорода.

14. При частичном разложении пероксида водорода, находящегося в 100 г 3,4%-ного раствора, образовалось 0,56 л кислорода (н.у.). Какая часть пероксида водорода (в %) подверглась разложению?

15. Через 100 мл раствора иодида натрия с плотностью 1,20 г/мл пропустили газообразный хлор. При этом один из продуктов реакции при выпаривании раствора и прокаливании твердого остатка перешел в газообразное состояние. Масса прокаленного остатка составила 1,5 г. Определите массовую долю (%) иодида натрия, содержавшегося в исходном растворе.

Лабораторная работа 12

ЭЛЕМЕНТЫ VIВ - VIIIВ ГРУПП. ХРОМ, МАРГАНЕЦ, ЖЕЛЕЗО

Теоретические вопросы

1. Положение d-металлов в периодической системе. Особенности их электронного строения на примере переходных металлов IV периода.

2. Характерные для d-металлов степени окисления. Примеры соединений в этих степенях окисления.

3. Природные соединения d-металлов. Получение металлов.

4. Взаимодействие металлов с кислотами. Пассивация металлов.

5. Изменение кислотно-основных свойств гидроксидов с увеличением степени окисления металла на примере соединений хрома, марганца и железа.

6. Изменение окислительно-восстановительных свойств соединений с увеличением степени окисления металла на примере соединений хрома, марганца и железа.

7. Координационные соединения d-металлов.

8. Биологическая активность производных d-металлов.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Получение и свойства гидроксида хрома(III)

В пробирку с раствором соли хрома(III) по каплям прилейте раствор NaOH (2н) до образования осадка гидроксида хрома(III). Обратите внимание на цвет осадка. Полученный осадок разделите на две пробирки. В первую пробирку прилейте раствор HCl (2н), а во вторую - избыток раствора NaOH (2н). Что наблюдаете? Сделайте вывод о свойствах гидроксида хрома(III).

CrCl3 + 3NaOH  Cr(OH)3 + 3NaCl

Cr(OH)3 + 3HCl  CrCl3 + 3H2O

Cr(OH)3 +3NaOH  Na3[Cr(OH)6]

Опыт 2. Восстановительные свойствасоединений

хрома(III)

В пробирку с раствором соли хрома(III) прибавьте избыток раствора NaOH (2н) и раствор пероксида водорода Н2О2 (3%) (или бромной воды Br2(aq)). Пробирку нагрейте. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции.

CrCl3 + NaOH + H2O2  Na2CrO4 + NaCl + H2O

CrCl3 + NaOH + Br2  Na2CrO4 + NaBr + NaCl + H2O

Опыт 3. Переход хромата в дихромат

В пробирку с раствором хромата калия K2CrO4 прилейте несколько капель раствора H2SO4 (2н). Что наблюдаете? К полученному раствору прилейте несколько капель раствора NaOH (2н). Как изменился цвет раствора? Какие ионы существуют в водных растворах хромата и дихромата калия? Напишите уравнения реакций.

K2CrO4 + H2SO4  K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O

K2Cr2O7 + KOH  K2CrO4 + H2O

Опыт 4. Окислительные свойства дихромата калия

Налейте в две пробирки по 1-2 мл раствора дихромата калия K2Cr2O7 и по 1-2 мл раствора H2SO4 (2н). Добавьте в первую пробирку раствора иодида калия, а во вторую пробирку - немного кристаллического сульфита натрия. Запишите наблюдения и уравнения реакций, поставив коэффициенты.

K2Cr2O7 + H2SO4 + KI  Cr2(SO4)3 + I2 + K2SO4 + H2O

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3  Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O

Опыт 5. Получение и свойства гидроксида марганца(II)

В пробирку с раствором соли марганца(II) прилейте раствор NaOН (2н) до образования осадка гидроксида марганца(II). Обратите внимание на цвет образующегося осадка. Полученный осадок разлейте на четыре пробирки. В первую пробирку прилейте раствор H2SO4 (2н), во вторую - избыток раствора NaOH (2н), в третью - бромной воды Br2(aq). Четвертую пробирку оставьте не

которое время постоять на воздухе. Что наблюдаете? Напишите уравнения реакций. Сделайте вывод о свойствах гидроксида марганца(II).

 MnSO4 + NaOH  Mn(OH)2 + Na2SO4 

Mn(OH)2 + H2SO4  MnSO4 + H2O

Mn(OH)2 + NaOH

Mn(OH)2 + Br2  MnO2 + HBr

Mn(OH)2 + O2  MnO2 + H2O

Опыт 6. Окислительные свойства перманганата калия в кислой, нейтральной и щелочной средах

Налейте в три пробирки по 1-2 мл раствора перманганата калия. В первую пробирку прибавьте 1-2 мл раствора H2SO4 (2н), во вторую пробирку - 1-2 мл дистиллированной воды, а в третью пробирку - 1-2 мл раствора NaOH (2н). Затем в каждую пробирку прибавьте немного кристаллического сульфита натрия Na2SO3. Как влияет среда на эти окислительно-восстановительные реакции? Запишите наблюдения и уравнения реакций, поставьте коэффициенты.

 KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3  MnSO4 + Na2SO4+ K2SO4 +

KMnO4 + H2O + Na2SO3  MnO2 + Na2SO4+ KOH

KMnO4 + KOH + Na2SO3  K2MnO4 + Na2SO4+ H2O

Опыт 7. Взаимодействие железа с кислотами

Поместите по 1-2 кусочка стружки железа в две пробирки. В первую пробирку прилейте 1-2 мл раствора H2SO4 (2н), а во вторую - 1-2 мл раствора HNO3 (2н). Что наблюдаете? Напишите уравнения реакций. Помните, что при действии разбавленной серной кислоты железо окисляется до Fe2+, а при действии разбавленной азотной кислоты - до Fe3+.

 Fe + H2SO4  FeSO4 + H2 

Fe + HNO3  Fe(NO3)3 + NO + H2O

Опыт 8. Получение и свойства гидроксида железа(II)

Растворите в дистиллированной воде небольшое количество сульфата железа(II) и прилейте по каплям раствор NaOH (2н) или КОН (2н) до появления осадка гидроксида железа(II). Обратите внимание на цвет осадка. Полученный осадок разделите на три пробирки. В первую пробирку прилейте раствор HCl (2н), во вторую - избыток раствора щелочи (2н). Третью пробирку оставьте на некоторое время постоять на воздухе. Обратите внимание на изменение цвета в третьей пробирке. Напишите уравнения реакций. Сделайте вывод о свойствах гидроксида железа(II).

FeSO4 + 2NaOH  Fe(OH)2 + Na2SO4

Fe(OH)2 + 2HCl  FeCl2 + 2H2O

Fe(OH)2 + NaOH

Fe(OH)2 + O2 +H2O  Fe(OH)3

Опыт 9. Получение и свойства гидроксида железа(III)

К раствору соли железа(III) прилейте по каплям раствор NaOH (2н) до появления осадка гидроксида железа(III). Обратите внимание на цвет осадка. Полученный осадок разделите на две пробирки. В первую пробирку прилейте 1-2 мл раствора HCl (2н), а во вторую - избыток раствора NaOH (2н). Напишите уравнения реакций. Обладает ли гидроксид железа (III) амфотерными свойствами в мягких условиях?

FeCl3 + 3NaOH  Fe(OH)3 + 3NaCl

Fe(OH)3 + 3HCl  FeCl3 + 3H2O

Fe(OH)3 + NaOH

Задачи и упражнения

1. Укажите возможные степени окисления следующих элементов: а) Cr; б) Mn; в) Fe; г) Co; д) Ni; е) V. Приведите примеры соответствующих соединений.

2. Какие свойства (основные, кислотные, окислительные, восстановительные) имеют соединения: а) Cr+3; б) Cr+6; в) Mn+2; г) Mn+7; д) Fe+2; е) Fe+3. Напишите уравнения соответствующих реакций.

3. Напишите уравнения реакций свойств соединений хрома:

Cr + HCl

CrCl2 + NaOH

Cr(OH)2 + O2 + H2O

CrCl3 + NaOH недостаток 

Cr(OH)3 + NaOH  

CrCl3 + NaOH избыток 

Cr(OH)3 + HCl

CrCl3 + KOH + Cl2 

Na3[Cr(OH)6] + NaOH + Br2 

K2Cr2O7 + KOH

K2CrO4 + H2SO4 

K2Cr2O7 + H2SO4 + FeSO4 

K2Cr2O7 + H2SO4 + NaNO2 

K2Cr2O7 + H2SO4 + KI

4. Напишите уравнения реакций свойств соединений марганца:

Mn + HCl

MnCl2 + NaOH

Mn(OH)2 + O2 

Mn(OH)2 + Br2 

MnO + CO  

KMnO4  

MnO2 + HCl (конц.)

KMnO4 + HCl (конц.)

KMnO4 + H2SO4 + H2O2 

KMnO4 + H2O + SO2 

KMnO4 + H2O + NaSO3 

KMnO4 + KOH + NaSO3 

Mn(NO3)2 + HNO3 + PbO2 

Mn(NO3)2 + HNO3 + NaBiO3 

5. Напишите уравнения реакций свойств соединений железа:

Fe + H2SO4 (разб.)

Fe + H2SO4 (конц.)

Fe + HNO3 (разб.)

FeSO4 + NaOH

Fe(OH)2 + O2 + H2O

Fe(OH)2 + H2SO4 

Fe(OH)3 + H2SO4

FeCl3 + NaOH

Fe(OH)3 + NaOH

Fe2O3 + CO

FeCl3 + KI

FeSO4 + H2SO4 + K2Cr2O7 

FeCl3 + KCNS

FeSO4 + KCN

FeCl3 + K4[Fe(CN)6 

FeSO4 + K3[Fe(CN)6 

6. Напишите уравнения реакций следующих превращений:

а) Fe  FeS  Fe2O3  FeCl3  Fe(OH)3  Fe2O3  FeO  Fe

б) Fe  FeSO4  Fe2(SO4)3  K3[Fe(CN)6]  KFe[Fe(CN)6]

в) Fe  FeCl3 Fe(NO3)3  Fe2O3  FeO  FeCl2  FeCl3      

     Fe(SCN)3

г) Cr  CrCl2  Cr(OH)2  Cr(OH)3  Na3[Cr(OH)6]  Cr2(SO4)3 

     Cr(NO3)3

д) Cr  CrCl3  Cr(OH)3  NaCrO2  Cr(NO3)3  K2CrO4  

    K2Cr2O7  Cr2(SO4)3

е) Cr  CrCl3  K2CrO4  K2Cr2O7  Cr2(SO4)3  Na3[Cr(OH)6]

     Cr(OH)3

ж) Mn  MnCl2  Mn(OH)2  MnO2  MnCl2  Mn(OH)2  

     MnO  Mn

з) Mn  MnSO4  Mn(NO3)2  HMnO4  KMnO4  K2MnO4  

    MnSO4

и) Mn  Mn(NO3)2  HMnO4  KMnO4  MnO2  MnCl2  Mn

7. Смесь хлоридов алюминия и хрома(III) массой 317 г обработали избытком раствора гидроксида калия, а затем избытком хлорной воды. К полученному раствору прилили раствор нитрата бария до полного осаждения 126,5 г желтого осадка. Определите массовую долю хлорида алюминия в исходной смеси.

8. Железную пластинку погрузили вначале в разбавленную серную кислоту, а затем в раствор сульфата меди. При этом в первой реакции было собрано1,12 л газа (н.у.), а во второй реакции масса пластинки увеличилась на 2,4 г. Определите массу всего прореагировавшего железа.

9. Имеется смесь металлического железа с оксидами железа(II) и железа(III). 1 г этой смеси обработали соляной кислотой и получили 112 мл (н.у.) водорода. Далее 1 г исходной смеси восстановили водородом и получили 0,2115 г воды. Определите массовую долю оксида железа(II) в исходной смеси.

10. Смесь оксидов железа(II) и железа(III) массой 1 г восстановили полностью водородом и получили 0,27 г воды. Определите массу оксида железа(II).

11. Какую массу сплава феррохрома надо прибавить к стали массой 60 кг, чтобы массовая доля хрома в стали составила 1%? Массовая доля хрома в феррохроме равна 0,65.

12. При растворении 1,11 г смеси железных и алюминиевых опилок в 18,3%-ной соляной кислоте (плотность 1,09 г/мл) выделилось 0,672 л  водорода (при н.у.) Определите массовую долю алюминия в смеси.

13. Для полного хлорирования 3 г порошковой смеси железа и меди потребовалось 1,12 л хлора (н.у.).  Какая масса 36,5%-ной соляной кислоты прореагирует с 30 г этой смеси?

14. При взаимодействии 22,4 г трехвалентного металла с хлором образовалось 65 г хлорида. Определите этот металл.

15. При сжигании металла в кислороде образовалось 11,6 г оксида, для восстановления которого до металла надо 4,48 л (н.у.) оксида углерода (II). Металл растворили в разбавленной серной кислоте, полученный раствор дает темно-синий осадок с красной кровяной солью K3[Fe(CN)6]. Определите молярную массу оксида.

Лабораторная работа 13

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ

Теоретические вопросы

  1.  Электрохимический ряд напряжений металлов.
  2.  Гальванические элементы. Типы гальванических цепей: химическая, концентрационная, окислительно-восстановительная.
  3.  Топохимические виды коррозии.
  4.  Механизмы коррозионных процессов. Химическая коррозия (газовая, жидкостная). Электрохимическая коррозия (гальванокоррозия, электрокоррозия).
  5.  Коррозионные процессы на аноде и катоде гальванопары. Кислородная деполяризация. Водородная деполяризация.
  6.  Методы защиты от коррозии.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Коррозия оцинкованного и луженого железа

Зачистите наждачной бумагой две железные проволочки. Прикрепите к одной из них гранулу цинка, а к другой – гранулу олова. Опустите проволочки в отдельные пробирки. В каждую пробирку добавьте по 2-3- мл дистиллированной воды, 5 капель 2н раствора серной кислоты и 1 каплю раствора гексацианоферрата (III) калия K3[Fe(CN)6]. Сравните изменения в обеих пробирках. Сделайте вывод о направлении коррозионных процессов и подтвердите его уравнениями реакций.

Примечание. Гексацианоферрат (III) калия K3[Fe(CN)6] используют для качественной реакции на ион железа Fe2+, в результате которой образуется темно-синий осадок KFe[Fe(CN)6].

Опыт 2. Коррозия железа в присутствии меди

В стакан объемом 50 мл налейте дистиллированную воду, растворите в ней немного хлорида натрия (катализатор коррозии), добавьте 1 мл раствора гексацианоферрата (III) калия и несколько капель фенолфталеина. Опустите в стакан перевитые медную и железную проволочки. Через несколько минут отметьте наблюдаемые явления. Запишите уравнения коррозионных процессов, сделайте вывод.

Опыт 3. Катализаторы (стимуляторы) коррозии

Налейте в пробирку 2 мл 2н раствора соляной кислоты и опустите в нее алюминиевую проволочку. Идет ли реакция? Добавьте в пробирку небольшое количество кристаллического хлорида натрия. Запишите наблюдения. Сделайте вывод о влиянии стимулятора коррозии на скорость процесса.

Опыт 4. Защита от коррозии. Оксидирование

Зачистите наждачной бумагой 2 железных гвоздя и один из них поместите на 5 минут в пробирку с концентрированной азотной кислотой. Промойте гвозди водой и опустите их в стакан с разбавленной серной кислотой. Сравните интенсивность выделения газа в обоих случаях. Напишите уравнения реакций, сделайте вывод.

Опыт 5. Защита от коррозии. Ингибирование

В две пробирки поместите немного железных опилок, добавьте в оду из них 1 мл раствора формалина (СН2О) и прилейте в каждую пробирку по 2 мл разбавленной соляной кислоты. Сравните интенсивность выделения газа в каждой пробирке. Напишите уравнения реакций, сделайте вывод о влиянии ингибитора на процесс коррозии.

Задачи и упражнения

  1.  Вычислите потенциал водородного электрода, погруженного а) в раствор с рН=3,5; б) в раствор с рН=5; в) раствор с рН= 10,7; с) в раствор с рН=14.
  2.  Потенциал водородного электрода в некотором водном растворе равен – 118 мВ. Вычислите активность ионов Н+ в этом растворе.
  3.  Водородный электрод погружен в раствор с рН=0. Насколько изменится потенциал электрода, если раствор нейтрализовать до рН=7?
  4.  Вычислите электродный потенциал никеля, опущенного в раствор его соли концентрации: а) 0,01 моль/л; б) 0,1 моль/л; в) 0,5 моль/л; г) 1 моль/л.
  5.  Вычислите э.д.с. концентрационного гальванического элемента (в милливольтах), состоящего из цинковых электродов, опущенных в растворы сульфата цинка с активностью 2.10-2 и 3,2.10-3 моль/л.
  6.  Вычислите э.д.с. концентрационных элементов (растворы содержат по 0,1 моль/л KNO3): а) Ag/AgClнас.//AgIнас./Ag; б) Ag/Ag2Sнас..//.AgClнас./Ag.
  7.  При какой активности Pb2+ э.д.с. гальванического элемента  Pb/ Pb2+//H+/H2 будет равна нулю? Возможна ли такая активность?
  8.  В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней цепи гальванического элемента Mg/Mg2+//Fe3+/Fe, если концентрации электролитов равны 1 моль/л? Насколько изменится э.д.с. этого элемента, если растворы обеих солей разбавить до концентрации 0,03 моль/л?
  9.  Напишите уравнения коррозионных процессов луженого железа а) в кислой среде; б) в щелочной среде.
  10.  Напишите уравнения коррозионных процессов оцинкованного железа а) в кислой среде; б) в щелочной среде.

Лабораторная работа 14

ЭЛЕМЕНТЫ IВ И IIВ ГРУПП. МЕДЬ, ЦИНК

Теоретические вопросы

1. Положение меди, серебра и цинка в периодической системе. Особенности их электронного строения меди.

2. Характерные степени окисления для меди, серебра и цинка. Примеры соединений в этих степенях окисления.

3. Природные соединения меди, серебра и цинка. Получение металлов.

4. Взаимодействие меди, серебра и цинка с  с кислотами.

5. Амфотерные свойства гидроксида цинка.

6. Окислительные свойства соединений меди(II)  и серебра(I).

7. Координационные соединения меди, серебра и цинка.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Взаимодействие меди с кислотами

а) Поместите в пробирку немного стружек меди и прилейте 1-2 мл H2SO4 (2н). Отметьте отсутствие изменений. Прилейте в пробирку несколько капель пероксида водорода (H2O2) и слегка встряхните содержимое пробирки. Отметьте изменение окраски раствора и объясните происходящее явление. Напишите уравнение реакции.

 Cu + H2SO4 разб. 

Cu + H2SO4 + H2O2  CuSO4 + H2O

б) Поместите в две пробирки немного медных стружек (опыт проводите под тягой). В первую пробирку налейте немного концентрированной серной кислоты и нагрейте. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции. Во вторую пробирку прилейте немного концентрированной азотной кислоты HNO3. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции.

Cu + H2SO4 конц.  CuSO4 + SO2 + H2O

Cu + HNO3 конц.  Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

Cu + HNO3 разб.  Cu(NO3)2 + NO + H2O

Опыт 2. Получение и свойства гидроксида меди(II)

Налейте в пробирку 5-6 капель раствора соли меди(II) и добавьте такой же объем щелочи NaOH (2н). Напишите уравнение реакции, отметив цвет осадка. Разделите осадок на три пробирки. В первую пробирку прилейте 1-2 мл раствора H2SO4 (2н), а во вторую - 1-2 мл раствора NaOH (2н). Что наблюдаете? Проявляет ли гидроксид меди в этих условиях кислотные свойства? Напишите уравнения реакций. Третью пробирку с гидроксидом меди(II) нагрейте на водяной бане. Что наблюдаете? Сделайте вывод о термической устойчивости гидроксида меди(II). Напишите уравнение реакции.

CuSO4 + NaOH  Cu(OH)2 + Na2SO4

Cu(OH)2 + H2SO4  CuSO4 + H2O

 Cu(OH)2 + NaOH

Cu(OH)2 CuO + H2O              

Опыт 3. Окислительные свойства иона меди(II)

Налейте в пробирку примерно 1 мл раствора сульфата меди(II) и добавьте немного раствора KI. Наблюдайте изменение в окраске раствора и выпадение белого осадка CuI. Добавьте несколько капель крахмала. Почему крахмал окрасился в синий цвет? Напишите уравнение реакции.

CuSO4 + KI  CuI + + I2  K2SO4 

Опыт 4. Получение аммиаката меди. Качественная реакция на ион Cu2+

Налейте в пробирку 2-3 капли раствора сульфата меди(II) и прилейте такое же количество раствора NH4OH (2н). Составьте уравнение реакции и отметьте цвет осадка сульфата гидроксомеди(II). По каплям добавляйте в пробирку концентрированный раствор NH4OH (25%). Наблюдайте за растворением осадка и изменением окраски раствора вследствие образования ионов [Cu(NH3)4]2+. Составьте уравнение реакции.

 CuSO4 + NH4OH  (CuOH)2SO4 + (NH4)2SO4

(CuOH)2SO4 + (NH4)2SO4 + NH4OH  [Cu(NH3)4]SO4 + H2O

Опыт 5. Взаимодействие цинка с кислотами

В три пробирки поместите по 1-2 гранулы цинка. В первую пробирку прилейте 1-2 мл разбавленной H2SO4 (2н), во вторую - концентрированной 98% H2SO4 (осторожно нагрейте), в третью пробирку прилейте разбавленную HNO3 (2н). Что наблюдаете? Напишите уравнения реакций и поставьте коэффициенты.

Zn + H2SO4  ZnSO4 + H2

 Zn + H2SO4 конц.  ZnSO4 + S + H2O

Zn + HNO3 конц.  Zn(NO3)2 + NO2 + H2O

Zn + HNO3 разб.  Zn(NO3)2 + N2 + H2O

Опыт 6. Взаимодействие цинка с щелочами

Поместите в пробирку 1-2 гранулы цинка и прилейте 2-3 мл концентрированного раствора NaOH. Пробирку нагрейте. Выделение какого газа Вы наблюдаете? Напишите уравнение реакции.

 Zn + NaOH + H2O  Na2[Zn(OH)4] + H2

Опыт 7. Получение и свойства гидроксида цинка

Налейте в пробирку 5-6 капель раствора соли цинка, прилейте по каплям разбавленный раствор NaOH (2н). Отметьте цвет осадка. Осадок гидроксида цинка разделите на две пробирки. В первую пробирку прилейте раствор H2SO4 (2н) до растворения осадка, а во вторую пробирку - избыток раствора NaOH (2н). Сделайте вывод об амфотерных свойствах гидроксида цинка.

ZnCl2 + NaOH  Zn(OH)2 + NaCl

 Zn(OH)2 + H2SO4  ZnSO4 + H2O

Zn(OH)2 + NaOH  Na2[Zn(OH)4]

Опыт 8. Получение аммиаката цинка

Налейте в пробирку 2-3 капли раствора соли цинка и прилейте 1-2 капли раствора NH4OH (2н) до выпадения белого осадка гидроксида цинка. Добавьте к осадку избыток раствора NH4OH (2н) до растворения осадка. Почему осадок растворился? Отметьте цвет раствора и напишите уравнение реакции растворения гидроксида цинка в избытке NH4OH.

ZnCl2 + NH4OH  Zn(OH)2 + NH4Cl

Zn(OH)2 + NH4OH  [Zn(NH3)6](OH)2

Задачи и упражнения

1. Укажите возможные степени окисления следующих элементов: а) Cu; б) Ag в) Zn. Приведите примеры соответствующих соединений.

2. Какие свойства (основные, кислотные, окислительные, восстановительные) имеют соединения: а) Cu+2; б) Ag+1, в)  Zn+2. Напишите уравнения соответствующих реакций.

3. Напишите уравнения реакций свойств соединений меди и серебра:

Cu + H2SO4 (конц.)

Ag + HCl

Cu + HNO3 (конц.)

Cu + HNO3 (разб.)

Cu + H2SO4 (разб.) + H2O2 

AgNO3 + NaOH

CuSO4 + KI  

CuSO4 + *NaOH

Cu(OH)2  

Cu(NO3)2  

CuSO4 + NH3H2O

AgCl + NH3H2O

4. Напишите уравнения реакций свойств соединений цинка:

Zn + NaOH + H2O  

Zn + H2SO4 (конц.)  

ZnO + NaOH

Zn(NO3)2 

ZnCl2 + NaOH (избыток)

Na2[Zn(OH)4] + HCl (недостат.)

Zn(OH)2 + NH3H2O

Zn(OH)2 + NaOH

5. Напишите уравнения реакций следующих превращений:

a) Cu  Cu(NO3)2  CuO  CuCl2  Cu(OH)2  CuO  Cu

б) Zn  Na2[Zn(OH)4]  ZnSO4  ZnCl2  Zn(OH)2  ZnCl2  Zn

в) Cu  CuSO4  [Cu(NH3)4]SO4  CuSO4  CuI

г) Ag  AgNO3 AgCl  [Ag(NH3)2]Cl  AgCl  Ag2S

д) Cu  CuCl2  ZnCl2  Na2[Zn(OH)4]  ZnSO4  Zn(NO3)2  

     Zn

6. Насыщенный раствор медного купороса содержит  27,1% СuSO45H2O. Чему равна массовая доля безводной соли CuSO4?

7. Какой объем водорода (н.у.) выделяется при взаимодействии 130 г металлического цинка с соляной кислотой?

8. В каких растворах кислых или щелочных восстановительные свойства цинка выражены сильнее, если

Zn2+ + 2e = Zn0  

Еo = - 0,76в

ZnO22- + 2H2O + 2e = Zn0 + 4OH-  

Еo = - 1,26в

9. При обжиге соли металла(II) в избытке воздуха получили смесь двух оксидов, один из которых газообразный. Такое же количество этого газообразного оксида выделяется при нагревании 25,6 г меди с концентрированной серной кислотой. Второй оксид, содержащий 80,24% металла(II), обработали 146 мл раствора соляной кислоты с =0,10 и =1,05 г/мл. Определите массу нерастворившегося остатка.

10. В раствор сульфата меди(II) поместили пластинку железа массой 61,26 г. После того, как пластинку вынули из раствора, промыли и просушили, ее масса оказалась равной 62,8 г. Найти массу меди, выделившейся на пластинке.

11. 12,8 г сплава меди с алюминием обработали избытком соляной кислоты. Остаток промыли и растворили в концентрированной азотной кислоте. Этот раствор выпарили, а сухой остаток прокалили. Масса вещества после прокаливания равна 4 г. Определите массовую долю меди в сплаве.

12. Сплав алюминия и меди обработали избытком раствора гидроксида щелочного металла. При этом выделилось 5,6 л газа (н.у.). Нерастворившийся осадок отфильтровали, промыли  и растворили в азотной кислоте. Раствор выпарили досуха, остаток прокалили. Масса полученного продукта составила 1,875 г. Определите массовую долю меди в сплаве.


ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1. Константы диссоциации некоторых слабых электролитов в водных растворах при 25оС.

Электролит

К

рК = - lg K

Аммония гидроксид NH3H2O

1,810-5

4,75

Азотистая кислота HNO2

4,0.10-4

3,40

Двухромовая кислота H2Cr2O7

K2 2,3.10-2

1,64

Кремниевая кислота H2SiO3

K1 2,2.10-10

K2 1,6.10-12

9,66

11,80

Муравьиная кислота HCOOH

1,7710-4

3,75

Серная кислота H2SO4

K2 1,2.10-2

1,92

Сернистая кислота H2SO3

K1 1,610-2

K2 6,310-8

1,80

7,21

Сероводородная кислота H2S

K1 6,010-8

K2 1,010-14

7,22

14,0

Угольная кислота H2CO3

K1 4,510-7

K2 4,710-11

6,35

10,33

Уксусная кислота CH3COOH

1,810-5

4,75

Фосфорная кислота (орто) H3PO4

K1 7,510-3

K2 6,310-8 

K3 1,310-12

2,12

7,20

11,89

Фтороводородная кислота HF

6,6.10-4

3,18

Хлорноватистая кислота HclO

5,0.10-8

7,30

Хромовая кислота H2CrO4

K1 1.10  

K2 3,2.10-7

-1

6,5

Циановодородная кислота HCN

7,910-10

9,10

Щавелевая кислота H2C2O4

K1 5,4.10-2  

K2 5,4.10-5

1,27

4,27

Фенол С6Н5ОН

1,0.10-10

10,00

Таблица 2. Произведения растворимости некоторых малорастворимых электролитов при 25оС.

Электролит

ПР (KS)

Электролит

ПР (KS)

AgBr

6,310-13

CdS

7,910-27

AgBrO3

5,5.10-5

CoS (18oC)

2,0.10-27

AgCl

1,5610-10

Cu(OH)2

5,6.10-20

Ag2CrO4

1,110-12

CuS

4,010-38

AgI

1,510-16

Fe(OH)2

8,010-16

Ag2SO4

7,7.10-5

Fe(OH)3 (18oC)

3,810-38

Ag2S

5,7.10-51

FeS

3,7.10-19

Al(OH)3

1,910-33

Mg(OH)2

5,510-12

BaCO3

7,010-9

MnS розовый

2,510-10

BaCrO4

2,3.10-10

NiS (18oC)

2,0.10-28

BaC2O4

1,210-7

PbCl2

2,410-5

Ba3(PO4)2

6,0.10-39

PbI2

8,7.10-9

BaSO4

1,0810-10

PbS (18oC)

1,1.10-29

CaCO3

4,810-9

PbSO4

2,210-8

CaC2O4

2,610-9

SrCO3

1,110-10

CaF2

4,0.10-11

SrSO4

2,310-7

Ca3(PO4)2

1,0.10-29

Zn(OH)2 (20oC)

4,0.10-16

CaSO4

6,110-5

ZnS

1,610-24

Таблица 3. Средние коэффициенты активности ионов

в зависимости от ионной силы раствора при 25°С

Ионная сила

Заряд иона

Ионная сила

Заряд иона

±1

±2

+3

±1

+2

±3

0,001

0,98

0,78

0,73

0,1

0,81

0,44

0,16

0,002

0,97

0,74

0,66

0,2

0,80

0,41

0,14

0,005

0,95

0,66

0,55

0,3

0,81

0,42

0,14

0,010

0,92

0,60

0,47

0,4

0,82

0,46

0,17

0,020

0,90

0,53

0,37

0,5

0,84

0,50

0,21

0,050

0,84

0,50

0,21

Таблица 4. Константы нестойкости комплексных ионов в водных растворах при 25оС.

Кнестойкости

рК

[Ag(NH3)2]+ Ag+ + 2NH3  

5,8910-8

7,23

[Ag(NO2)2]-  Ag+ + 2NO2-

1,310-3 

2,89

[Ag(S2O3)2]3-  Ag+ + 2S2O32-

2,510-14

13,60

[Ag(CN)2]-  Ag+ + 2CN-

1,410-20

19,85

[AgI2]-  Ag+ + 2I-

5,5.10-12

11,74

[Al(OH)4(H2O)2]-  Al3+ + 2OH- + 2H2O

1,0.10-33

33,0

[AlF6]3-  Al3+ + 6F-

5,01.10-18

17,30

[AuCl4]-  Au3+ + 4Cl-

5,0.10-22

21,30

[Be(OH)4]2-  Be2+ + 4OH- 

1,0.10-15

15,0

[BeF4]2-  Be2+ + 4F-

4,17 .10-17

16,30

[CaЭДТА]2-  Ca2+ + ЭДТА

2,57.10-11

10,59

[Cd(CN)4]2-  Cd2+ + 4CN-

7,76.10-18

17,11

[Cd(En)2]2+  Cd2+ + 2En

6,0.10-11

10,22

[Cd(NH3)6]2+  Cd2+ + 6NH3

2,76.10-5

4,56

[Co(C2O4)3]3-  Co3+ + C2O42-

5,0.10-12

11,30

[Co(En)3]3+  Co3+ + 3En

2,04.10-49

48,69

[Co(NH3)6]2+  Co2+ + 6NH3

4,07.10-5

4,39

[Co(NH3)6]3+  Co3+ + 6NH3

6,15.10-36

35,21

[Co(NO2)6]3-  Co3+ + 6NO2-

1,0.10-22

22,0

[Co(SCN)4]2-  Co2+ + 4SCN-

5,50.10-3

2,26

[CoЭДТА]2-  Co2+ + ЭДТА

4,90.10-17

16,31

[CoЭДТА]3-  Co3+ + ЭДТА

2,51.10-41

40,60

[Cr(OH)4]-  Cr3+ + 4OH-

1,26.10-30

29,90

[CrЭДТА]3-  Cr3+ + ЭДТА

3,98.10-24

23,40

[Cu(CN)2]- Cu+ + 2CN-

1,0.10-24

24,00

[Cu(CN)4]3-  Cu+ + 4CN-

5,13.10-31

30,29

[Cu(H2O)2Br2]o  Cu2+ + 2Br - + 2H2O

2,22.10-6

5,75

[Cu(NH3)4]2+  Cu2+ + 4NH3

9,33.10-13

12,03

Продолжение таблицы 4.

[Fe(CN)6]4-  Fe2+ + 6CN- 

1,410-37

36,84

[Fe(CN)6]3-  Fe3+ + 6CN-  

1,510-44

43,82

[Fe(SCN)3]  Fe3+ + 3SCN- 

2,910-5 

4,54

[FeCl3]  Fe3+ + 3Cl- 

7,410-2

1,13

[FeF6]3-  Fe3+ +6F-

7,9410-17

16,10

[FeЭДТА]2-  Fe2+ + ЭДТА

6,31.10-15

14,20

[FeЭДТА]3-  Fe3+ + ЭДТА

5,89.10-25

24,23

[HgBr4]2-  Hg2+ + 4Br-

1,010-21

21,0

[HgI4]2-  Hg2+ + 4I- 

1,410-30

29,85

[Hg(CN)4]2-  Hg2+ + 4CN-

4,010-42

41,40

[Hg(SCN)4]2-  Hg2+ + 4SCN- 

8,010-22

21,10

[MgЭДТА]2-  Mg2+ + ЭДТА

7,59.10-10

9,12

[NH4]+  NH3 + H+

6,0.10-10

9,22

[Ni(En)3]2+  Ni2+ + 3En

7,76.10-20

19,11

[Ni(NH3)4]2+  Ni2+ + 4NH3

1,12.10-8

7,95

[Ni(NH3)6]2+  Ni2+ + 6NH3

9,77.10-9

8,01

[NiЭДТА]2-  Ni2+ + ЭДТА

2,40.10-19

18,62

[PtBr4]2-  Pt2+ + 4Br-

3,0.10-21

20,52

[PtCl4]2-  Pt2+ + 4Cl-

1,0.10-16

16,00

[SnCl6]4-  Sn2+ + 6Cl-

5,110-11

10,29

[Zn(CN)4]2-  Zn2+ + 4CN-

6,310-18

17,20

[Zn(NH3)4]2+  Zn2+ + 4NH3

2,0.10-9

8,70

[Zn(OH)4]2-  Zn2+ + 4OH- 

3,6.10-16

15,44

[ZnЭДТА]2-  Zn2+ + ЭДТА

5,50.10-17

16,26


Таблица 5. Стандартные электродные потенциалы (Е
о) в водных растворах по отношению к водородному электроду.

Элемент

Электродный процесс

Eo, B

Al

Al3+ + 3e = Al

-1,66

Bi

Вi + 6H ++2e = Biз+  +ЗH2O

+1,80

Вi(OH)3 + 3e = Bi + ЗOH-

-

- 0,46

Вг

Br2 + 2e = 2Br -

+1,09

ВгО3- + 6H+ + 6е = Вг - +ЗН2O

+1,45

CI

CI2 +2е = 2CI-

+1,36

ClO4- +8H+ + 8е = Cl - + 2O

+1,38

Сг

Cr3+ + 3e = Cr

- 0,74

Cr2O72- +14H+ + 6е = 2Crз++7H2O

+1,33

CrO42- + 4H2O +3е =[Сr(ОН)4]- +4OН-

-0,13

Сu

Сu2+ + 2е = Сu

+0,34

Сu2+ + е = Сu+

+0,15

Cu2+ + I- + е = СuI

+0,86

F

F2+2e = 2F-

+2,87

Fe

Fe2+ + 2e = Fe

-0,44

Fe3+ + e = Fe2+

+0,77

Fе(ОН)з+ е =Fe(OH)2+OH-

-0,56

Н

2H+ + 2e = Н2

0,00

2O +2е = Н2 + 2OН-

-0,83

I

I2  + 2е = 2I-

+0,54

2IO3-  +12H+  +10е = I2  + 6Н2O

+1,19

2IO3-  + 6H+  +6е = I- + 3Н2O

+1,08

2IO3-  +3H2O  + 6е = I- + 6OH-

+0,26

Мn

Mn2+ + 2e = Mn

-1,18

МnO4- + е = МnO42-

+0,56

МnO4- + 2Н2O +3е = МnO2 + 4OH-

+0,60

MnO4- + 4H+  + 3e = МnO2+4H2O

+1,69

MnO4- +8H+  + 5e = Mn2+ + 4H2O

+1,51

Продолжение таблицы 5.

Mn

MnO2 +4H+  + 2e = Mn2+ + 2H2O

+1,23

N

NОз- + ЗН+ + 2е = HNO2 +H2O

+0,94

NОз- + + + е = NO2 +H2O

+0,80

NОз- + Н2O + 2е = NO2- + 2OH-

+0,01

NОз- + + + 3е = NO +H2O

+0,96

NOз-+ 10H++8е = NH4++ 3H2O

+0,67

HNO2 + H+ = NO + H2O

+1,00

0

Н2O2 +2Н++2е = 2О

+1,77

Н2O2 +2е = 2OН-

+0,88

O2 +2H++2e = Н2O2

+0,68

O2 +2Н2O +2е = Н2O2 +2OН-

-0,08

Pb

Pb2+ + 2e = Pb

-0,13

Pb4+ + 2e = Pb2+

+1,80

PbO2 + 4H+ + 2e = Pb2+ + 2H2O

+1,46

S

S + 2e = S2-

-0,48

S + 2H+ + 2e = H2S

+0,14

SO42- + 4H+ + 2e = Н2SO3 + Н2O

+0,17

SO42- + Н2O  + 2e = SO32- + OH-

-0,93

SO42- + 8H+ + 6e = S + 4Н2O

+0,36

S4O62- + 2e = 2S2O32-

+0,10

S2O82- + 2e = 2SO42-

+2,01

Sn

Sn2++2e = Sn

-0,14

Sn4++2e = Sn2+

+0,15

[Sn(OH)6]2- +2e = HSnO2- + 3OH-+ H2O

-0,90

Zn

Zn2+ + 2e = Zn

-0,76

ZnO22- + 2H2O + 2e = Zn + 4OH-

-1,22


СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ОБЩИЕ ПРАВИЛА РАБОТЫ В ХИМИЧЕСКИХ ЛАБОРАТОРИЯХ ……………………………………….

3

Семинар 1. СТРОЕНИЕ АТОМА ………………………

6

Семинар 2. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ ……………..…….

7

Лабораторная работа 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНТАЛЬПИИ РЕАКЦИИ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ...….….

10

Лабораторная работа 2. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ .…………………....

13

Лабораторная работа 3. ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРА СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ  ...........……...…...

18

Лабораторная работа 4. ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИ-ЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ. ИОННЫЕ РЕАКЦИИ. АМФОТЕРНОСТЬ .………………………………...……

21

Лабораторная работа 5. ГЕТЕРОГЕННОЕ РАВНО-ВЕСИЕ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ……………

25

Лабораторная работа 6. ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ. РН РАСТВОРОВ. ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ ............

28

Лабораторная работа 7. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ ………………...

33

Лабораторная работа 8. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ...…………………………….………...

37

Лабораторная работа 9. ЭЛЕМЕНТЫ IA- IIIA ГРУПП

41

Лабораторная работа 10. ЭЛЕМЕНТЫ IVA И VA ГРУПП .......……………………………….…………….

46

Лабораторная работа 11. ЭЛЕМЕНТЫ VIA И VIIA ГРУПП ....………………….…………………………..

54

Лабораторная работа 12. ЭЛЕМЕНТЫ VIВ - VIIIВ ГРУПП. ХРОМ, МАРГАНЕЦ, ЖЕЛЕЗО..........…...…

60

Лабораторная работа 13. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ…    

66

Лабораторная работа 14. ЭЛЕМЕНТЫ IВ И IIВ ГРУПП. МЕДЬ, ЦИНК ………………………………….

69

ПРИЛОЖЕНИЕ ..............………………………………..

74


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55040. До 70-річчя Перемоги 144 KB
  Масовий подвиг народу, воїнів Армії і Флоту у двобої з фашистськими загарбниками, все героїчне минуле Батьківщини – вдячна і корисна нива для виховання підростаючого покоління. В наші дні героїко-патріотичне виховання набуває особливого звучання нині, в період відзначення річниць видатних перемог у Великій Вітчизняній війні і підготовки до 70-річчя Великої Перемоги.
55041. ПЕДАГОГІЧНІ ІННОВАЦІЇ ЯК РЕЗУЛЬТАТ ТВОРЧОГО ПОШУКУ ПЕДАГОГА 7.77 MB
  З огляду на важливість і актуальність поставлених перед освітою завдань, ми часто використовуємо інноваційні технології навчання, що дозволяють істотно активізувати розумову та пізнавальну діяльність студентів, підвищити інтерес до дисципліни.
55042. Пошук інформації в Internet. Пошукові системи 614.5 KB
  Мета: ознайомити із засобами пошуку інформації в Інтернеті принципами функціонування вебкаталогів та пошукових систем; навчити стратегії пошуку інформації; виховувати інформаційну культуру учнів уважність дисциплінованість прищеплювати навички групової роботи співробітництва.
55043. Объекты, цели, методы государственного регулирования экономики 19.59 KB
  Продажа государственной собственности частным физическим и юридическим лицам позволяет: уменьшить дефицит бюджета, пополнить его доходами и увеличить средства, направляемые в другие сектора экономики; расширить сферу действия рыночного механизма и развить конкурентную среду; привлечь частный капитал в совместный с государством бизнес
55044. Використання інформаційно-комунікаційних технологій на уроках української мови та літератури 242.5 KB
  Комп’ютерна презентація на уроках української мови та літератури. Це уможливлює: удосконалення методології і стратегії добору змісту методів і організаційних форм навчання що відповідають задачам розвитку особистості того кого навчають у сучасних умовах інформатизації суспільства; створення методичних систем навчання орієнтованих на розвиток інтелектуального потенціалу того кого навчають на формування умінь самостійно здобувати знання здійснювати інформаційнонавчальну...
55045. Навчальний посібник для самостійної роботи та самоконтролю 2.9 MB
  Те саме стосується й швидкості світла бо вимога щодо знання одиниць швидкості також висувається лише у 8-му класі. Саме такими є промені що їх викидає точкове джерело світла. Непідкріпленою тож необґрунтовано завищеною виглядає також вимога щодо опанування учнями поняттям сила світла та їхньої здатності розв'язувати задачі із застосуванням цієї фізичної величини с.
55046. Математика в біології 2.95 MB
  На допомогу тим хто розв’язує задачі з біології Кожна біологічна задача складається із сукупності даних умови задачі й запитань що вказує її вимогу. Якщо це задача з генетики використовуй генетичні символи; якщо вона стосується обміну речовин – складіть ланцюг живлення...
55047. Науково-методичного забезпечення професійного становлення молодого вчителя 4.85 MB
  Випускники педагогічних ВНЗ здебільшого мають непогану фахову підготовку але їм бракує знань і досвіду в питаннях методичної підготовки діяльності учнівського колективу ведення шкільної документації у роботі з батьками. Випускники педагогічних ВНЗ здебільшого мають непогану фахову підготовку але їм бракує знань і досвіду в питаннях методичної підготовки діяльності учнівського колективу ведення шкільної документації у роботі з батьками. Рецепту для кожної окремої педагогічної ситуації не існує але їх розв'язанню могли б сприяти такі...
55048. Курс загальної географії для 6 класу 364 KB
  Сучасне суспільство вимагає від школи підготовки підростаючого покоління, яке враховуючи власні можливості, зможе самостійно вирішувати складні проблеми власного життя. При цьому творчо мислити, використовуючи шкільні знання. Особливого значення, в цьому випадку, набуває креативність особистості.