Файл: Методические указания к лабораторным работам для студентов всех направлений.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.12.2023
Просмотров: 114
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Лабораторная работа № 1. Приготовление раствора и определение его концентрации
Лабораторная работа № 2. Исследование РЕакций в растворах электролитов
Лабораторная работа № 3. Исследование гидролиза солей
Лабораторная работа № 4. Исследование окислительно-восстановительных реакций
Лабораторная работа № 5. Исследование скорости химических реакций и химического равновесия
Лабораторная работа № 6. Исследование комплексных соединений
3 + 3NH4Cl (23)
цвет раствора определяет интенсивно окрашенный тиоцианат железа Fe(CNS)3.
Опыт 1. Зависимость времени реакции от количества тиосульфата натрия
Таблица 3
Опыт 2. Зависимость времени реакции от температуры
Таблица 4
Опыт 3. Зависимость времени реакции от состава системы
Таблица 5
Опыт 4. Зависимость положения равновесия от состава системы
Таблица 6
Опыт 1
Зависимость скорости реакции от концентрации тиосульфата натрия
Таблица 7
2. По данным таблицы построить график зависимости в координатах lnτ = ƒ(lnCотн). Для этого нанести экспериментально полученные точки на график и провести аппроксимирующую прямую (то есть прямую, которая проходила бы как можно ближе к экспериментальным точкам).
Определить тангенс угла наклона этой прямой. Найти порядок реакции по тиосульфату натрия, равный значению тангенса угла наклона, взятому с обратным знаком.
Округлить полученное значение порядка реакции до целого числа.
Опыт 2
Зависимость скорости реакции от температуры
Таблица 8
2. Значение температурного коэффициента (коэффициента Вант-Гоффа) рассчитать, исходя из формулы:
, (24)
рассматривая попарно Т2 − Т1 и Т
3 − Т2.
3. Значение энергии активации рассчитать исходя из формулы:
, (25)
рассматривая попарно Т2 − Т1 и Т3 − Т2.
4. Определить среднее значение коэффициента Вант-Гоффа ср.
5. Определить среднее значение энергии активации Ea, ср.
1. Название работы
2. Цель работы
3. Опыт 1
Экспериментальные данные (ход эксперимента, таблицы). Обработка экспериментальных данных (таблица, график, расчеты, значение порядка реакции по Na2S2O3). Вывод по опыту 1.
4. Опыт 2
Экспериментальные данные (ход эксперимента, таблица). Обработка экспериментальных данных (таблица, расчеты). Вывод по опыту 2.
5. Опыт 3
Экспериментальные данные (ход эксперимента, таблица). Написать уравнения реакций взаимодействия хлорида железа (III) с тиоцианат калия, в результате которого образуется Fe(SCN)3 красного цветаи восстановления железа (III) в железо (II) тиосульфатом натрия, протекающую по уравнению:
2Fe(SCN)3 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2Fe(SCN)2 + 2NaSCN
Что являлось катализатором в данном опыте?
Вывод по опыту 3.
6. Опыт 4
Экспериментальные данные (ход эксперимента, таблица). Написать уравнения реакции взаимодействия хлорида железа (III) с тиоцианатом калия, в результате которого образуется Fe(SCN)3 красного цвета.
Как смещается равновесие при добавлении к реакционной системе хлорида железа и роданида аммония? Какой из реагентов больше смещает равновесие реакции в сторону образования продуктов реакции? Почему? Как влияет на положение равновесия добавление в систему тиоцианата аммония? В какую сторону смещается равновесие реакции?
Вывод по опыту 4.
Цель работы: познакомиться с методами получения комплексных соединений и их свойствами.
Комплексными называют соединения, в структуре которых можно выделить центральный атом – акцептор электронов, находящийся в донорно-акцепторной связи с определенным числом доноров-лигандов. Лигандами могут быть как ионы, так и нейтральные молекулы. Центральный атом и лиганды образуют внутреннюю сферу комплексного соединения, которую при записи формулы выделяют квадратными скобками. Внутренняя сфера часто имеет заряд, который компенсируют противоположно заряженные ионы, располагающиеся во внешней сфере. Внешнесферные ионы не имеют связей с центральным атомом, а образуют ионные связи с комплексными ионами. Поэтому в полярных растворителях комплексные соединения диссоциируют на комплексный и внешнесферный ионы, например:
K3Fe(CN)6 = 3K+ + Fe(CN)63;
Co(NH3)4(SO4)Cl = Co(NH3)4(SO4)+ + Cl.
В первом случае в растворе практически отсутствуют цианид-ионы, поэтому соединение не относится к сильнодействующим ядам. Второе соединение будет давать в растворе качественную реакцию на хлорид-ион (образование осадка AgCl) и не будет давать осадок BaSO4 с растворами солей бария.
Первое соединение является анионным комплексом, поскольку содержит в своей структуре и образует при диссоциации в растворе комплексные анионы. Второе соединение является катионным комплексом. Существуют и нейтральные комплексы, у которых внутренняя сфера не имеет заряда, соответственно, внешняя сфера отсутствует, например: Pt(NH3)2Cl2.
При записи формулы комплексного соединения его составные части располагают в порядке возрастания электроотрицательности. На первом месте помещают внешнесферные катионы, затем центральный атом, далее нейтральные лиганды, лиганды-анионы и в конце формулы записывают внешнесферные анионы. Читают формулу в английском языке слева направо, но в русском – справа налево. При этом название внутренней сферы произносят в одно слово, используя соединительную гласную «о», название комплексного аниона заканчивают суффиксом «-ат-». Молекулы воды в качестве лигандов обозначают приставкой«аква-», а молекулы аммиака –приставкой «аммино-». Степень окисления центрального атома при записи названия комплекса указывают римской цифрой в круглых скобках, заряды ионов – арабскими цифрами. Например, первое из приведенных выше комплексных соединений мы назовем: гексацианоферрат (III) калия, второе – хлорид сульфатотетраамминокобальта (III), третье –дихлородиамминоплатина (II).
Число связей, образуемых лигандом с центральным атомом, называют дентатностью лиганда. Например, CN, NH3–монодентатные лиганды, а сульфат-ион – бидентатный лиганд. Число связей, образуемых центральным атомом с лигандами, называют координационным числом. Если лиганды монодентатные, координационное число равно числу лигандов, например, координационное число железа в K3Fe(CN)6 равно 6, координационное число платины в Pt(NH3)2Cl2 равно 4. Однако в Co(NH3)4(SO4)Cl лигандов пять, а координационное число кобальта равно 6, поскольку сульфат-ион бидентатен.
Образование комплексных соединений
Опыт 1. Образование и разрушение амминокомплекса серебра
Налить в пробирку 3−4 капли раствора нитрата серебра, добавить столько же раствора хлорида натрия (или хлорида калия). Отметить выпадение осадка хлорида серебра. Затем в вытяжном шкафу добавить в пробирку 3−5 капель концентрированного раствора аммиака и несколько раз встряхнуть. Осадок должен раствориться вследствие образования амминокомплекса серебра. Подкислить раствор аммиаката серебра азотной кислотой. Должен образоваться осадок хлорида серебра.
Опыт 2. Получение амминокомплекса никеля
Налить в пробирку 3−4 капли раствора сульфата никеля. Добавить каплю разбавленного раствора аммиака, который находится в штативе с реактивами. В пробирке образуется студенистый осадок сульфата гидроксоникеля. Добавить в вытяжном шкафу 4−10 капель концентрированного раствора аммиака до полного растворения осадка. Обратите внимание на окраску раствора, обусловленную образованием в растворе катиона гексаамминоникеля (2+). К полученному раствору добавить 1 мл насыщенного раствора бромида натрия (или бромида калия). Должен выпасть осадок бромида гексаамминоникеля. Запишите уравнения всех реакций в молекулярной и ионной формах.
Опыт 4. Получение комплексного основания кадмия
Получить в пробирке осадок гидроксида кадмия, добавляя к раствору его соли равный объем раствора едкого натра. На полученный гидроксид подействовать концентрированным раствором аммиака до полного растворения осадка.
цвет раствора определяет интенсивно окрашенный тиоцианат железа Fe(CNS)3.
Содержание протокола лабораторной работы
Опыт 1. Зависимость времени реакции от количества тиосульфата натрия
Таблица 3
| Номер пробирки | С(Na2S2O3) (относительные единицы) | Время реакции , с |
| 1 | 1 (4) | |
| 2 | 2 (8/4) | |
| 3 | 3 (12/4) | |
Опыт 2. Зависимость времени реакции от температуры
Таблица 4
| № п/п | Температура, °С | Время, , сек. |
| 1 | | |
| 2 | | |
| 3 | | |
Опыт 3. Зависимость времени реакции от состава системы
Таблица 5
| № пробирки | Состав системы | Время, , сек. |
| 1 | 10 капель NH4CNS 0,5 н. 1 капля FeCl3, 0,5 н. | |
| 2 | 10 капель NH4CNS 0,5 н. 1 капля FeCl3, 0,5 н. 1 капля CuSO4, 1 н. | |
Опыт 4. Зависимость положения равновесия от состава системы
Таблица 6
| № пробирки | Состав системы | Добавленный реактив | Наблюдения |
| 1 | …капель разбавленного FeCl3 …капель разбавленного NH4CNS | нет | |
| 2 | FeCl3 | | |
| 3 | NH4CNS | | |
| 4 | NH4Cl | |
Обработка экспериментальных данных
Опыт 1
-
Заполнить таблицу 7.
Зависимость скорости реакции от концентрации тиосульфата натрия
Таблица 7
| № пробирки | С(Na2S2O3) (относительные единицы) | lnCотн = ln(Ci/C1) | Время реакции , с | lnτ |
| 1 | 1 | 0 | | |
| 2 | 2 | 0,693 | | |
| 3 | 3 | 1,10 | | |
2. По данным таблицы построить график зависимости в координатах lnτ = ƒ(lnCотн). Для этого нанести экспериментально полученные точки на график и провести аппроксимирующую прямую (то есть прямую, которая проходила бы как можно ближе к экспериментальным точкам).
Определить тангенс угла наклона этой прямой. Найти порядок реакции по тиосульфату натрия, равный значению тангенса угла наклона, взятому с обратным знаком.
Округлить полученное значение порядка реакции до целого числа.
Опыт 2
-
По экспериментальным данным заполнить таблицу 8.
Зависимость скорости реакции от температуры
Таблица 8
| № п/п | Температура T, K | Время реакции , с | | Ea, кДж/моль |
| 1 | T1 | | 1 | Ea, 1 |
| 2 | T2 | | ||
| 2 | Ea, 2 | |||
| 3 | T3 | |
2. Значение температурного коэффициента (коэффициента Вант-Гоффа) рассчитать, исходя из формулы:
, (24)рассматривая попарно Т2 − Т1 и Т
3 − Т2.
3. Значение энергии активации рассчитать исходя из формулы:
, (25)рассматривая попарно Т2 − Т1 и Т3 − Т2.
4. Определить среднее значение коэффициента Вант-Гоффа ср.
5. Определить среднее значение энергии активации Ea, ср.
Содержание отчета по лабораторной работе
1. Название работы
2. Цель работы
3. Опыт 1
Экспериментальные данные (ход эксперимента, таблицы). Обработка экспериментальных данных (таблица, график, расчеты, значение порядка реакции по Na2S2O3). Вывод по опыту 1.
4. Опыт 2
Экспериментальные данные (ход эксперимента, таблица). Обработка экспериментальных данных (таблица, расчеты). Вывод по опыту 2.
5. Опыт 3
Экспериментальные данные (ход эксперимента, таблица). Написать уравнения реакций взаимодействия хлорида железа (III) с тиоцианат калия, в результате которого образуется Fe(SCN)3 красного цветаи восстановления железа (III) в железо (II) тиосульфатом натрия, протекающую по уравнению:
2Fe(SCN)3 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2Fe(SCN)2 + 2NaSCN
Что являлось катализатором в данном опыте?
Вывод по опыту 3.
6. Опыт 4
Экспериментальные данные (ход эксперимента, таблица). Написать уравнения реакции взаимодействия хлорида железа (III) с тиоцианатом калия, в результате которого образуется Fe(SCN)3 красного цвета.
Как смещается равновесие при добавлении к реакционной системе хлорида железа и роданида аммония? Какой из реагентов больше смещает равновесие реакции в сторону образования продуктов реакции? Почему? Как влияет на положение равновесия добавление в систему тиоцианата аммония? В какую сторону смещается равновесие реакции?
Вывод по опыту 4.
Лабораторная работа № 6. Исследование комплексных соединений
Цель работы: познакомиться с методами получения комплексных соединений и их свойствами.
Общие сведения
Комплексными называют соединения, в структуре которых можно выделить центральный атом – акцептор электронов, находящийся в донорно-акцепторной связи с определенным числом доноров-лигандов. Лигандами могут быть как ионы, так и нейтральные молекулы. Центральный атом и лиганды образуют внутреннюю сферу комплексного соединения, которую при записи формулы выделяют квадратными скобками. Внутренняя сфера часто имеет заряд, который компенсируют противоположно заряженные ионы, располагающиеся во внешней сфере. Внешнесферные ионы не имеют связей с центральным атомом, а образуют ионные связи с комплексными ионами. Поэтому в полярных растворителях комплексные соединения диссоциируют на комплексный и внешнесферный ионы, например:
K3Fe(CN)6 = 3K+ + Fe(CN)63;
Co(NH3)4(SO4)Cl = Co(NH3)4(SO4)+ + Cl.
В первом случае в растворе практически отсутствуют цианид-ионы, поэтому соединение не относится к сильнодействующим ядам. Второе соединение будет давать в растворе качественную реакцию на хлорид-ион (образование осадка AgCl) и не будет давать осадок BaSO4 с растворами солей бария.
Первое соединение является анионным комплексом, поскольку содержит в своей структуре и образует при диссоциации в растворе комплексные анионы. Второе соединение является катионным комплексом. Существуют и нейтральные комплексы, у которых внутренняя сфера не имеет заряда, соответственно, внешняя сфера отсутствует, например: Pt(NH3)2Cl2.
При записи формулы комплексного соединения его составные части располагают в порядке возрастания электроотрицательности. На первом месте помещают внешнесферные катионы, затем центральный атом, далее нейтральные лиганды, лиганды-анионы и в конце формулы записывают внешнесферные анионы. Читают формулу в английском языке слева направо, но в русском – справа налево. При этом название внутренней сферы произносят в одно слово, используя соединительную гласную «о», название комплексного аниона заканчивают суффиксом «-ат-». Молекулы воды в качестве лигандов обозначают приставкой«аква-», а молекулы аммиака –приставкой «аммино-». Степень окисления центрального атома при записи названия комплекса указывают римской цифрой в круглых скобках, заряды ионов – арабскими цифрами. Например, первое из приведенных выше комплексных соединений мы назовем: гексацианоферрат (III) калия, второе – хлорид сульфатотетраамминокобальта (III), третье –дихлородиамминоплатина (II).
Число связей, образуемых лигандом с центральным атомом, называют дентатностью лиганда. Например, CN, NH3–монодентатные лиганды, а сульфат-ион – бидентатный лиганд. Число связей, образуемых центральным атомом с лигандами, называют координационным числом. Если лиганды монодентатные, координационное число равно числу лигандов, например, координационное число железа в K3Fe(CN)6 равно 6, координационное число платины в Pt(NH3)2Cl2 равно 4. Однако в Co(NH3)4(SO4)Cl лигандов пять, а координационное число кобальта равно 6, поскольку сульфат-ион бидентатен.
Выполнение работы
Образование комплексных соединений
Опыт 1. Образование и разрушение амминокомплекса серебра
Налить в пробирку 3−4 капли раствора нитрата серебра, добавить столько же раствора хлорида натрия (или хлорида калия). Отметить выпадение осадка хлорида серебра. Затем в вытяжном шкафу добавить в пробирку 3−5 капель концентрированного раствора аммиака и несколько раз встряхнуть. Осадок должен раствориться вследствие образования амминокомплекса серебра. Подкислить раствор аммиаката серебра азотной кислотой. Должен образоваться осадок хлорида серебра.
Опыт 2. Получение амминокомплекса никеля
Налить в пробирку 3−4 капли раствора сульфата никеля. Добавить каплю разбавленного раствора аммиака, который находится в штативе с реактивами. В пробирке образуется студенистый осадок сульфата гидроксоникеля. Добавить в вытяжном шкафу 4−10 капель концентрированного раствора аммиака до полного растворения осадка. Обратите внимание на окраску раствора, обусловленную образованием в растворе катиона гексаамминоникеля (2+). К полученному раствору добавить 1 мл насыщенного раствора бромида натрия (или бромида калия). Должен выпасть осадок бромида гексаамминоникеля. Запишите уравнения всех реакций в молекулярной и ионной формах.
Опыт 4. Получение комплексного основания кадмия
Получить в пробирке осадок гидроксида кадмия, добавляя к раствору его соли равный объем раствора едкого натра. На полученный гидроксид подействовать концентрированным раствором аммиака до полного растворения осадка.