МЕТОДИЧКА_1_семестр

кислоты и по таблице рассчитать еѐ концентрацию. Вычислить, какой объѐм серной кислоты и воды необходимо взять для приготовления 100 г 10 %-ного раствора. В стакан мерным цилиндром отмерить необходимый объѐм воды. В градуированную пробирку осторожно налить нужное количество концентрированной кислоты, после чего кислоту влить в воду и тщательно перемешать.

Уточнение концентрации приготовленного раствора На технохимических весах взвесить маленький сухой ста-

кан, отмерить в него пипеткой около 1 мл раствора и вновь взвесить. Навеску раствора количественно перенести в коническую колбу, разбавить содержимое колбы примерно до 20 мл. Добавить 2-3 капли фенолфталеина и оттитровать раствором NaOH известной нормальности до появления розового окрашивания, не исчезающего в течение 30 с. Рассчитать точное значение концентрации приготовленного раствора.

4. Приготовление 0,2 н. раствора сульфата меди(II)

В сухом стакане отвесить навеску CuSO45H2O, необходимую для приготовления 50 мл 0,2 н. раствора сульфата меди(II). В горлышко мерной колбы (50 мл) вставить воронку, пересыпать соль, несколько раз ополоснуть стакан дистиллированной водой, сливая еѐ в ту же колбу. Растворить соль в небольшом объѐме воды при перемешивании и разбавить до метки.

Уточнение концентрации приготовленного раствора Во взвешенный сухой стакан отмерить пипеткой 10,0 мл

приготовленного раствора и взвесить его. Зная массу и объѐм раствора, рассчитать его плотность и определить по справочной таблице концентрацию.

Лабораторная работа № 10

Электролитическая диссоциация

Вопросы для самоподготовки

1.Теория электролитической диссоциации.

2.Степень ионизации. Факторы, влияющие на степень ионизации.

3.Константа ионизации и факторы, на нее влияющие. Закон

31

разбавления.

4.Ионное произведение воды. Водородный показатель.

5.Растворимость малорастворимых электролитов. Произведение растворимости.

6.Константа устойчивости и константа образования комплексного иона.

7.Теория сильных электролитов. Активность ионов.

8.Теория сольвосистем.

9.Протолитическая теория кислот и оснований.

10.Электронная теория кислот и оснований

1. Электропроводность растворов электролитов Воспользовавшись прибором для определения электропро-

водности растворов, установить, проводят ли электрический ток дистиллированная вода, растворы сахарозы, хлороводорода, гидроксида натрия, хлорида натрия. Испытуемый раствор наливают в стакан и погружают в него электроды, после чего включают прибор в сеть и наблюдают, зажигается ли лампа. Затем прибор выключают, промывают электроды, погружая их в стакан с дистиллированной водой, и переходят к следующему раствору. Объяснить наблюдаемые явления, написать уравнения диссоциации электролитов. Установить, проводит ли электрический ток водопроводная вода.

2. Кислотно-основные индикаторы Кислотно-основными индикаторами называют вещества,

изменяющие окраску в зависимости от pH раствора. Каждый индикатор характеризуется определенной областью значений pH, в которой происходит изменение его окраски (интервал перехода). Вне интервала перехода изменение pH на окраску индикатора не влияет. Области перехода некоторых индикаторов приведены ниже:

32

а) Налить в три пробирки немного дистиллированной воды, добавить во вторую пробирку несколько капель раствора какойнибудь кислоты, в третью пробирку – несколько капель раствора щелочи. Во все три пробирки по очереди добавить несколько капель лакмуса. Наблюдать изменение окраски индикатора в нейтральной, кислой и щелочной средах соответственно.

б) Проделать то же самое, взяв вместо лакмуса индикатор метиловый оранжевый (метилоранж), а затем фенолфталеин.

Полученные результаты оформить в виде таблицы:

3. Ионные реакции в растворах электролитов а) В две пробирки налить отдельно по 1 мл растворов

сульфата и хлорида меди(II), а затем добавить в каждую пробирку немного раствора гидроксида натрия. Написать уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

б) Подействовать раствором серной кислоты на растворы карбонатов натрия и калия в отдельных пробирках. Написать уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

Объясните причину одинаковых эффектов в опытах (а) и (б). в) Отмерить по 50 мл 2 н. растворов гидроксида натрия и хлороводородной кислоты в два стакана и измерить температуру каждого раствора. Смешать растворы кислоты и щелочи в одном из стаканов, осторожно перемешивая жидкость термометром. Отметить значение максимальной температуры. Написать уравнение реакции в молекулярной и ионной формах, указать знак

теплового эффекта.

г) Повторить предыдущий опыт с 2 н. растворами гидроксида калия и азотной кислоты. Объяснить одинаковое повышение температуры в опытах (в) и (г).

4. Влияние заряда на свойства иона

33

Вотдельные пробирки налить растворы хлорида железа(III)

исоли Мора - (NH4)2Fe(SO4)2·6Н2О. Сравнить окраску растворов. Добавить в каждую из пробирок раствор гидроксида натрия, обратить внимание на цвет образующихся осадков. Написать уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

5. Относительная сила кислот Налить в одну пробирку около 3 мл 2 н. раствора соляной

кислоты, в другую - столько же 2 н. раствора уксусной кислоты. В каждую пробирку опустить по 3 гранулы цинка (по возможности одинаковые). Через 5 мин. сравнить интенсивность выделения водорода в первой и второй пробирках. Объяснить наблюдаемые явления, написать уравнения протекающих реакций.

6. Смещение ионных равновесий

Впробирку налить около 10 мл раствора уксусной кислоты, добавить 2-3 капли раствора индикатора метилового оранжевого. Какую окраску приобрел раствор? Содержимое пробирки разделить на две части, одну оставить для сравнения, а к другой прибавить 1-2 шпателька кристаллического ацетата натрия. Как будет меняться окраска раствора по мере растворения соли? Как при этом меняется pH раствора? Объяснить наблюдаемые явления.

Лабораторная работа № 11

Гидролиз солей

Вопросы для самоподготовки

1.Составление уравнений гидролиза солей разного типа.

2.Механизмы гидролиза катионов и анионов.

3.Степень и константа гидролиза, факторы на них влияющие.

4.Расчет константы и степени гидролиза солей разного типа.

5.Расчет рН солей разного типа.

1. Кислотность водных растворов солей

Для определения pH растворов с точностью ±1 используют так называемый универсальный индикатор, представляющий собой смесь нескольких индикаторов с разными интервалами перехода. В результате такая смесь изменяет окраску в широком

34

диапазоне значений pH (например, от 1 до 12). Для определения pH раствора достаточно нанести стеклянной палочкой каплю испытуемого раствора на полоску универсальной индикаторной бумаги и сравнить окраску со стандартной шкалой.

а) С помощью универсальной индикаторной бумаги определить pH растворов сульфида натрия и карбоната натрия. Составить молекулярные и ионные уравнения реакции гидролиза.

б) Определить pH растворов хлорида цинка и нитрата свинца(II). Написать уравнения реакций гидролиза.

в) В пробирку налить 3-4 мл дистиллированной воды, нагреть до кипения и прокипятить 2-3 мин. Внести в воду небольшое количество хлорида натрия, охладить раствор и определить pH. Установить, гидролизуется ли хлорид натрия. Чем обусловлена необходимость предварительного кипячения воды?

2. Гидролиз растворимых ортофосфатов Воспользовавшись универсальной индикаторной бумагой,

измерить pH растворов фосфата, гидрофосфата и дигидрофосфата натрия. Объяснить наблюдаемые явления, учитывая, что в растворах кислых фосфатов наряду с гидролизом на значение pH влияет также диссоциация аниона кислой соли. Для этого,

исходя из констант ступенчатой диссоциации фосфорной кисло-

ты (K1=7,1·10-3, K2=6,2·10-8, K3=5,0·10-13), рассчитать значения первой, второй и третьей констант гидролиза. Для каждой соли записать уравнения диссоциации и гидролиза и сделать вывод, какой процесс является доминирующим. Сравнить полученные данные с результатами эксперимента.

3. Смещение равновесия гидролиза

Налить в пробирку 1 мл хлорида сурьмы(III) и разбавить раствор водой. Наблюдать образование осадка основной соли. Написать уравнения реакций, считая, что гидролиз сопровождается образованием основной соли Sb(OH)2Cl, которая затем отщепляет воду и превращается в оксохлорид SbOCl. К содержимому пробирки прибавить концентрированной хлороводородной (соляной) кислоты. Наблюдать растворение осадка. Объяснить это явление.

35

4. Влияние температуры на гидролиз а) Налить в пробирку немного 0,5 н. раствора ацетата натрия

и добавить 2-3 капли раствора фенолфталеина. Нагреть жидкость до кипения. Как меняется окраска раствора? Объяснить наблюдаемое явление. Составить уравнения гидролиза ацетата натрия в молекулярной и ионной формах.

б) К небольшому количеству раствора хлорида железа(III) (0,5 мл) добавить избыток ацетата натрия. Наблюдать изменение окраски раствора. Нагреть смесь до кипения. Наблюдать образование бурого осадка основного ацетата железа Fe(OH)2CH3COO. Написать уравнение реакции гидролиза ацетата железа в молекулярной и ионной формах.

5. Полный гидролиз К раствору соли алюминия в пробирке прилить раствор кар-

боната натрия. Наблюдать выпадение белого осадка и выделение пузырьков CO2. Прокипятить содержимое пробирки, отфильтровать осадок и промыть его на фильтре горячей водой для удаления избытка Na2CO3.

Убедиться, что полученный осадок является не карбонатом, а гидроксидом алюминия. Для этого разделить осадок на две части; одну из них обработать разбавленной соляной кислотой, другую – раствором гидроксида натрия. Обратить внимание на то, что при обработке раствором HCl не происходит выделение пузырьков газа. Написать уравнения всех протекающих реакций. Объяснить, почему в данном случае гидролиз является необратимым.

Лабораторная работа № 12

Коллоидные растворы

Вопросы для самоподготовки

1.Дисперсные системы, их классификация.

2.Коллоидные растворы. Классификация коллоидных растворов.

3.Методы получения и очистки коллоидных растворов.

4.Оптические свойства коллоидных растворов. Молекулярнокинетические и электрические свойства коллоидных раство-

36

ров.

5.Строение коллоидных частиц суспензоидов.

6.Кинетическая и агрегативная устойчивость коллоидов. Коагуляция и седиментация. Пептизация коллоидов.

1. Получение коллоидного раствора канифоли

К10 мл воды добавить по каплям 2% раствор канифоли в спирте до появления молочно-белой окраски. Профильтровать смесь через бумажный фильтр для удаления хлопьев. Наблюдать эффект Фарадея в полученном коллоидном растворе. Сохранить полученный золь для работы 7б.

2. Получение золя гидроксида железа(III)

В пробирке нагреть до кипения ~8 мл воды. Не прекращая кипячения, добавлять по каплям концентрированный раствор хлорида железа(III) до появления красно-коричневой окраски. Какое строение имеет мицелла этого золя? Полученный коллоидный раствор сохранить для работ 6б, 7а и 8.

3. Получение золя серебра.

К10 мл воды добавить 3 капли раствора нитрата серебра, 1- 2 капли раствора карбоната натрия, а затем немного раствора танина. Наблюдать образование коричневого золя серебра. Ка-

кое строение имеет мицелла золя? Учесть, что потенциалопределяющими ионами в этом случае будут ионы OH-, образующиеся при гидролизе карбоната натрия.

4. Получение золя иодида серебра

К5 мл разбавленного раствора иодида калия добавлять по каплям при непрерывном помешивании раствор нитрата серебра до образования желтоватого золя. Убедиться, что золь проходит через бумажный фильтр и даѐт эффект Фарадея. Какое строение имеет мицелла золя?

5. Получение золя берлинской лазури В две пробирки налить по 5 мл воды; в одну пробирку доба-

вить 2 капли раствора хлорида железа(III), в другую - 4 капли

раствора K4[Fe(CN)6]. Смешать содержимое пробирок. Что при этом происходит? Какое строение имеет мицелла золя берлинской лазури?

37

6. Определение знака заряда коллоидных частиц Работа основана на том, что влажная фильтровальная бума-

га приобретает отрицательный заряд, в результате чего отрицательные коллоиды распространяются по бумаге без разделения на дисперсную фазу и дисперсионную среду, тогда как в случае положительных коллоидов дисперсная фаза адсорбируется на бумаге, а вода распространяется по бумаге.

а) Определение заряда частиц некоторых органических красителей

Налить в небольшие стаканчики водные растворы органических красителей (метиленовый синий, фуксин, эозин, индигокармин, метилоранж, флуоресцеин). Стеклянной палочкой нанести капли красителей на фильтровальную бумагу. Установить знак заряда исследуемых коллоидов.

В пробирке смешать несколько капель раствора метиленового синего и флуоресцеина. Нанести каплю смеси на полоску фильтровальной бумаги. Объяснить наблюдаемое явление.

б) Определение знака заряда золя гидроксида железа(III) Аналогичным образом определите знак заряда золя гидрок-

сида железа(III), полученного в работе 2. 7. Коагуляция коллоидов

а) Коллоидный раствор гидроксида железа(III) (работа 2) разделить на две пробирки. В одну из них по каплям добавить раствор хлорида натрия, во вторую - раствор сульфата натрия, встряхивая пробирку после прибавления каждой капли. Наблюдать процесс коагуляции, а затем седиментацию коллоида. Установить число капель растворов хлорида и сульфата натрия, вызывающих коагуляцию. Под действием какого электролита исследуемый раствор коагулирует быстрее и почему?

б) Коллоидный раствор канифоли (работа 1) разделить на две части. Одну оставить для сравнения, а к другой добавлять по каплям раствор HCl. Объяснить наблюдаемые явления.

8. Взаимная коагуляция золей

Получить золь сульфида меди(II). Для этого в две пробирки налить по 5 мл воды, добавить в первую 4 капли раствора сульфида натрия, во вторую - 1-2 капли раствора сульфата меди(II), а

38

затем влить в первую пробирку часть содержимого второй пробирки до образования золя сульфида меди(II) коричневатого цвета. Если в полученном золе будут видны хлопья осадка, профильтровать его через бумажный фильтр.

К полученному золю сульфида меди(II), имеющему отрицательный заряд, прилить золь гидроксида железа(III) (работа 2) и наблюдать взаимную коагуляцию коллоидов. Написать формулу мицеллы сульфида меди и объяснить происходящее явление.

Методическое руководство к лабораторным занятиям по дисциплине неорганическая химия для студентов I курса направления подготовки 6.040101 – "химия" (Часть I, Общая химия)

Составители:

докт. хим. наук, профессор Шульгин В.Ф., канд. техн. наук, доцент Певзнер Н.С.

Рецензент:

докт. хим. наук, профессор В.И. Гришковец Редактор Н.А. Василенко

Таврический национальный университет имени В.И. Вернадского 95007, г. Симферополь, проспект Вернадского, 4.

39