Лабы ОБХ

3.Из бюретки в стакан налить заданный преподавателем объем 1н соляной кислоты.

4.После окончания реакции провести декантацию, промыть осадок дистил-

лированной водой, высушить его в сушильном шкафу, охладить и взвесить с

точностью до 0,01 г.

Задачи к лабораторной работе

1.При сгорании 5,00 г металла образуется 9,44 г оксида металла. Рассчитать молярную массу эквивалента металла. Определить какой это металл.

2.Для растворения 16,8 г металла потребовалось 14,7 г серной кислоты. Оп-

ределить молярную массу эквивалента металла и объём выделившегося водо-

рода.

3. На восстановление 1,80г оксида металла израсходовано 883 мл водорода,

измеренного при нормальных условиях. Вычислить молярные массы эквива-

лентов оксида и металла.

4.Вычислить молярную массу эквивалента и эквивалент металла, если 0,9 г

его вытеснили из кислоты 1,119 л водорода, а удельная теплоёмкость металла составляет 0,96 Дж/г · К.

5.На нейтрализацию 2,45 г кислоты идет 2,00 г гидроксида натрия. Опреде-

лить молярную массу эквивалента кислоты.

6.При взаимодействии 5,95 г некоторого вещества с 2,75 г хлороводорода получилось 4,40 г соли. Вычислить молярные массы эквивалентов вещества и образовавшейся соли.

7.1,00 г карбоната кальция обработали раствором серной кислоты и получи-

ли 1,36 г сульфата кальция. Определить молярную массу эквивалента кальция.

Пример тестового задания

1. Эквивалент - это ________________________, которое замещает или при-

соединяет___________________________________________________________

(определение дать на макроуровне).

31

2. Эквивалентный объем – это ______________________________________.

Эквивалентный объем водорода равен ______________ л/моль.

3. Имея разбавленный раствор соляной кислоты и металл, стоящий в ряду напряжений _____________________, эквивалентную массу этого металла можно экспериментально определить (название) _______________________

методом. Для этого необходимо провести реакцию взаимодействия

___________ с _________, в приборе, состоящим из

___________________________________________________________________. 4. При таком методе целесообразно использовать для вычисления эквива-

лентной массы металла следующее выражение закона эквивален-

тов:_____________________________, из этого выражения следует, что для оп-

ределения эквивалентной массы металла необходимо измерить следующие физические величины:

1) ___________________________ 2)_____________________________.

5. Чтобы рассчитать эквивалент металла по его эквивалентной массе, необ-

ходимо использовать такое соотношение:________________________________.

Работа 4

Приготовление растворов

Теоретические основы: законы, понятия, определения

Раствор, растворимость (с качественной точки зрения), растворимость (с ко-

личественной точки зрения). Виды растворов по агрегатному состоянию. На-

сыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы. Способы выражения концентрации растворов: массовая доля растворённого вещества, молярность,

нормальность.

Экспериментальный этап

Задание 1. Тепловые явления при растворении (демонстрационный опыт).

32

В две пробирки налить (до 1/3) воды и измерить её температуру. В первую пробирку всыпать 2-3 г нитрата аммония, осторожно перемешать термометром и отметить самую низкую температуру. Во вторую пробирку внести несколько гранул гидроксида натрия (калия), осторожно перемешать и отметить самую высокую температуру.

Задание 2. Приготовление раствора сульфата натрия (вариант задания зада-

ется преподавателем согласно приведенной таблице)

1) вычислить массу соли, необходимой для приготовления раствора и по-

местить её в стакан;

2)взвесить рассчитанную массу соли с точностью до 0,01 г;

3)рассчитать объем воды, необходимый для приготовления раствора;

4)отмерить мерным цилиндром этот объем;

5)вылить воду в стакан с солью и растворить её.

Таблица 3

Варианты выполняемых работ (задание 2)

33

Задание 3. Приготовление раствора кислоты с концентрацией в массовых процентах.

Из концентрированного раствора кислоты и воды приготовить раствор ки-

слоты с концентрацией в массовых процентах (концентрация и объем раствора задается преподавателем).

1) определить ареометром плотность концентрированного раствора серной

(соляной) кислоты, для чего налить этот раствор в сухой (или предварительно ополоснутый этим раствором) высокий цилиндр и опустить в него ареометр так, чтобы он не касался стенок сосуда, отметить то деление на шкале, которое совпадает с уровнем жидкости в цилиндре. После определения плотности арео-

метр промыть водой, вытереть досуха и сдать лаборанту; 2) используя Приложение 1 данного пособия, определить концентрацию ки-

слоты, отвечающую данной плотности;

3)рассчитать массу кислоты, необходимую для приготовления раствора и пересчитать её на объем;

4)рассчитать нужный объем воды, отмерить её мерным цилиндром и влить

встакан;

5)отмерить цилиндром рассчитанный объем кислоты и осторожно влить его

вводу тонкой струйкой при перемешивании;

34

6)охладить раствор до комнатной температуры, перелить в сухой цилиндр и определить плотность раствора ареометром;

7)используя Приложение 1, определить концентрацию полученного раство-

ра и проверить точность выполнения опыта. Рассчитать ошибку опыта.

Таблица 5.

Варианты выполняемых работ (задание 3)

Задание 4. Приготовление раствора с концентрацией моль/л

Из твердого вещества – кристаллогидрата (Na2CO3·10H2O) приготовить рас-

твор карбоната натрия (концентрация раствора и его объем задается преподава-

телем)

1)рассчитать, какая масса соли требуется для приготовления раствора;

2)взвесить рассчитанную навеску на аналитических весах;

3)навеску всыпать через сухую воронку в мерную колбу соответствующей емкости и тщательно смыть дистиллированной водой оставшуюся на ней соль;

4)навеску растворить в малом количестве воды (около 1/3 объема колбы);

35

5) долить колбу водой до метки, закрыть пробкой и перемешать переворачи-

ванием 10-12 раз.

Таблица 7.

Варианты выполняемых работ (задание 4)

Задачи к лабораторной работе

1. В 500 г воды растворено при нагревании 300 г хлорида аммония. Какая масса соли выделится из раствора при охлаждении его до 50оС, если раствори-

мость NH4Cl при этой температуре равна 50 г соли в 100 г воды?

2. Сколько воды необходимо прибавить к 200 мл 68% раствора азотной ки-

слоты (плотность 1,4 г/мл), чтобы получить 10% раствор?

3. Сколько мл 96% серной кислоты (плотность 1,84 г/мл) необходимо взять для приготовления 2 л 0,5н раствора?

Пример тестового задания

1. Раствор – это __________________________________________________.

36

2. Концентрация водного раствора дихромата калия объемом 200 мл., со-

держащего 2,94 г. K2Cr2O7, равна ____________ моль/л.

3. При растворении 17 г. сульфата меди в 100 г. воды получим раствор,

концентрация которого равна ____________масс. %.

4. Для приготовления 150 мл раствора соляной кислоты с массовой долей

HCl 10% (плотность 1,047 г/см3) из 27%-ой (плотность 1,133 г/см3) необходимо с помощью (посуды)_________________________________ отмерить _______

мл исходного раствора и _____________ мл воды. Проверить концентрацию полученного раствора серной кислоты можно, измерив ____________________

раствора с помощью ___________________________________.

5.Раствор, в котором при данной температуре устанавливается равновесие

сосадком растворяемого вещества, называется _______________________.

Растворы с большей концентрацией называются ______________________, а с меньшей – ______________________________.

6. Растворимость одного вещества в другом – это ______________________

___________________________________________________________________.

Содержание нитрата калия в насыщенном при 20оС растворе составляет 3160

г/л, следовательно, растворимость KNO3 в воде равна _________ моль/л.

7. Концентрация насыщенного раствора при определенной температуре –

это _________________________________________________________________.

8. На основании справочных данных:

-------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------------

можно рассчитать, что из 200 г насыщенного при 80оС раствора хлорида калия

при охлаждении его до 20оС выпадает соль массой _____________________ г.

37

Работа 5

Химическая кинетика и равновесие

Теоретические основы: законы, понятия, определения

Скорость химической реакции. Гомогенные и гетерогенные реакции. Факто-

ры, влияющие на скорость реакции. Закон действующих масс. Зависимость скорости химической реакции от температуры: правило Вант-Гоффа, уравнение Аррениуса. Химическое равновесие. Константа равновесия. Принцип смещения равновесия Ле Шаталье. Катализ и катализаторы.

Экспериментальный этап

Задание 1. Исследовать факторы, влияющие на скорость разложения тио-

сульфата натрия серной кислотой.

Соли тиосерной кислоты устойчивы как в твердом состоянии, так и в рас-

творе. Тиосерная кислота H2S2O3 самопроизвольно разлагается даже в разбав-

ленном растворе с образованием сернистой кислоты и серы. Поэтому при под-

кислении раствора тиосульфата натрия последовательно будут протекать реак-

_____________________________

S2O32- + 2H+ → S↓ + H2O + SO2

Скорость суммарного процесса определяется второй стадией. Почему?

Опыт 1. Провести реакцию между 2–3 мл раствора тиосульфата натрия

(концентрацией 50 г/л) и серной кислотой (15 мл концентрированной кислоты на 1 л раствора), чтобы определить момент появления коллоидных частиц серы.

Сначала появляется слабая опалесценция (различие окраски при рассматрива-

нии растворов в проходящем и отраженном свете, обусловленное светорассея-

нием), а затем происходит постепенное помутнение. По времени, прошедшему

38

от момента приливания раствора тиосульфата натрия к серной кислоте до по-

мутнения, можно судить о скорости реакции. Этим пользуются в следующих опытах.

Опыт 2. Определить условную скорость реакции разложения тиосульфата натрия, используя растворы, приготовленные в соответствии с таблицей:

В этом и следующих опытах измеряется не скорость реакции, а промежуток времени между началом реакции и ее видимым результатом. Однако этот про-

межуток времени обратно пропорционален скорости реакции, поэтому величи-

ну 1/τ можно назвать условной скоростью реакции. Результаты опыта обрабо-

тать графически, построив график зависимости условной скорости реакции от концентрации.

Опыт 3. Определить условную скорость реакции разложения тиосульфата натрия, используя по 10 мл исходных растворов соли и кислоты, при трех тем-

пературах, отличающихся на 10о. Результаты опыта обработать графически, по-

строив график зависимости условной скорости реакции от температуры.

На основании экспериментальных данных рассчитать температурный коэф-

фициент реакции.

Опыт 4. Определить условную скорость реакции разложения тиосульфата натрия в присутствии различных количеств сульфата меди, для чего к 10 мл раствора соли добавить по 1, 2 и 3 мл 0,1М раствора CuSO4 и довести общий объем растворов водой до 15 мл. К полученному раствору добавить 5 мл рас-

39

твора серной кислоты. Результаты опыта обработать графически, построив гра-

фик зависимости условной скорости реакции от объема раствора сульфата меди

(от 0 до 3 мл). Сделать вывод о роли сульфата меди как катализатора для изу-

чаемой реакции.

Задание 2. Исследовать влияние поверхности раздела на скорость гетеро-

генных реакций.

Определить условную скорость реакции растворения 0,1 − 0,2 г измельчен-

ного и неизмельченного мела в 10 мл 2н соляной кислоте.

Задание 3. Изучить смещение химического равновесия.

Опыт 1. Провести реакцию между 1-2 каплями насыщенных растворов хло-

рида железа (III) и роданида аммония, добавить затем к полученному раствору

20 мл воды и изучить смещение химического равновесия при изменении кон-

центраций реагентов и продуктов реакции. Написать выражение константы равновесия данной реакции.

Опыт 2. Изучить влияние температуры на реакцию иода с крахмалом. Сде-

лать вывод о знаке теплового эффекта реакции.

Описать и объяснить все наблюдаемые явления в проведенных опытах. Со-

ставить уравнения проделанных реакций.

Задачи к лабораторной работе

1. Найти значение константы скорости реакции А + В = АВ, если при кон-

центрациях веществ А и В, равных соответственно 0,05 и 0,01 моль/л, скорость реакции равна 5 · 10-5 моль/(л · мин).

2. Во сколько раз изменится скорость реакции 2А + В = А2В, если концен-

трацию вещества А увеличить в 2 раза, а концентрацию вещества В уменьшить в 2 раза?

40