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: 108
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
, не превышает нескольких процентов. Поэтому гидролиз многозарядных ионов протекает не далее первой ступени, то есть ограничивается взаимодействием иона только с одной молекулой воды.
Гидролиз соли, образованной двумя слабыми электролитами. Гидролиз протекает как по катиону, так и по аниону: М+ + А + Н2О = МОН + НА. Например, ацетат натрия CH3COONa образован слабым основанием NH4OH и слабой кислотой CH3COOH, соответственно с водой взаимодействует и катион аммония и ацетат-ион:
Молекулярная форма реакции:
CH3COONH4 + H2O = CH3COOH + NH4OH
Образующиеся слабые кислота и основание диссоциируют в разной степени, поэтому среда в растворе зависит от их относительной силы. Если кислота сильнее, то ее константа диссоциации больше и среда слабокислая. Если сильнее основание, то среда слабощелочная.
Степень гидролиза соли, образованной слабой кислотой и слабым основанием многократно выше, чем у солей первых двух групп, гидролизующихся только по одному иону. Если продуктами гидролиза являются труднорастворимые соединения или газы, то гидролиз протекает полностью. Пример необратимого, полного гидролиза:
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S.
Степень гидролиза солей зависит от ряда факторов, определяемых принципом Ле-Шателье.
Чем слабее кислота или основание, образующиеся в результате гидролиза, тем выше глубина протекания процесса.
С увеличением количества воды, то есть с разбавлением раствора, степень гидролиза возрастает.
Поскольку гидролиз всегда протекает с поглощением тепла, является эндотермической реакцией, степень гидролиза повышается при нагревании раствора.
Гидролиз солей первой группы может быть подавлен добавлением кислоты, а во второй группе солей – добавлением щелочи.
При смешивании растворов солей первой и второй групп происходит взаимное усиление гидролиза.
В лаборатории: спиртовка − 1 шт., песчаная баня − 1 шт, пробирки − 5 шт. В штативе: хлорид железа (III), сульфат цинка, сульфат алюминия, сульфат хрома (III), сульфат магния, карбонат натрия, ацетат натрия − растворы концентрацией 5 %; лакмус − раствор концентрацией 1 %.
В вытяжном шкафу: соляная кислота − раствор концентрацией 15 %, сульфид натрия − раствор концентрацией 5 %, .; хлорид сурьмы (III), сульфит натрия − растворы концентрацией 5 %; хлорид олова (II) − кристаллический; цинк металлический; универсальная индикаторная бумага, фенолфталеин.
Опыт 1. Гидролиз солей. В отдельные пробирки налить по 3-4 капли растворов сульфата цинка, сульфата алюминия, карбоната натрия, сульфида натрия и ацетата свинца. Добавить по 1-2 капли лакмуса и записать в таблицу окраску каждого из растворов этих солей. Вылить содержимое пробирок, промыть их дистиллированной водой и вновь налить указанные выше растворы. Добавить по 1-2 капли фенолфталеина и записать окраску растворов, после чего вновь вылить содержимое пробирок и промыть их дистиллированной водой. Определить рН растворов каждой из указанных солей при помощи универсальной индикаторной бумаги.
Опыт 2. Образование основных и кислых солей при
гидролизе.
А. Гидролиз ацетата алюминия. В пробирку внести 7-8 капель раствора сульфата алюминия и такой же объем раствора ацетата натрия. Укрепить пробирку в штативе и опустить в водяную баню, нагретую до кипения. Отметить образование осадка основной соли алюминия А1(ОН)2СН3СОО.
Б. Гидролиз сульфита натрия. Две капли раствора сульфита натрия нанести на индикаторную бумагу и определить pH. По отсутствию запаха сернистого газа убедиться в том, что сульфит натрия подвергается неполному гидролизу.
Опыт 3. Факторы, влияющие на степень гидролиза солей.
А. Влияние силы кислоты и основания, образующих соль, на степень ее гидролиза.
В три пробирки налить равные объемы сульфита натрия, ацетата натрия и карбоната натрия. В каждую пробирку добавить по одной капле фенолфталеина. Отметить интенсивность окраски фенолфталеина в каждом случае. Определить рН растворов по универсальной индикаторной бумаге.
В другие две пробирки налить одинаковый объем растворов солей алюминия и магния. Определить рН каждого раствора по универсальной индикаторной бумаге. Прилить по 3 капли раствора лакмуса и отметить цвет раствора.
Пробирки с растворами оставить для дальнейших испытаний.
Б. Влияние температуры.
Растворы из опыта 3А нагреть на водяной бане (греть 3–4 минуты). Отметить изменение окраски индикатора.
В. Влияние разбавления раствора и концентрации водородных ионов на степень гидролиза соли.
В пробирку внести 2–3 капли раствора хлорида сурьмы (III) и постепенно по каплям прибавлять воду до выпадения белого осадка хлорида оксосурьмы SbOCl. Этот осадок образуется на второй ступени гидролиза из Sb(OH)2Cl вследствие отщепления воды. К полученному осадку добавить раствор соляной кислоты до растворения осадка хлорида оксосурьмы.
Опыт 4. Растворение металлов в продуктах гидролиза солей. В
пробирку налить 0,5 мл концентрированного раствора сульфата алюминия. Внести в пробирку кусочек металлического цинка. Что наблюдается? Для ускорения реакции пробирку можно нагреть.
Опыт 5. Взаимное усиление гидролиза при взаимодействии растворов двух солей.
A. В пробирку налить 2 – 3 капли раствора хлорида железа (III) и добавить 5 капель раствора карбоната натрия. Что наблюдается?
Б. В пробирку налить 4 капли раствора сульфата меди и добавить 3 капли раствора карбоната натрия. Обратить внимание на выделение газа.
В. В пробирку налить 2 – 3 капли раствора сульфата хрома (III) и добавить столько же капель раствора сульфида натрия. Обратить внимание на запах выделяющегося газа.
Данные опыта 1 занести в таблицу 4.1.
Таблица 4.1
Результаты опытов 2А и 2Б занести в таблицу 9.2:
Таблица 4.2
В остальных случаях записать использованные реактивы и результаты наблюдений.
Опыт 1. Привести таблицу 4.1. Написать уравнения реакций гидролиза в молекулярной и ионной формах. Сделать выводы о характере растворов (кислый или щелочной). Какой цвет имеют лакмус и фенолфталеин в кислых и щелочных растворах?
Опыт 2. А. Написать молекулярное и ионное уравнения реакции образования ацетата алюминия и ионное уравнение его гидролиза. Ответить на вопросы, приведенные ниже.
Продуктом какой ступени гидролиза является образовавшийся осадок основной соли?
При гидролизе каких солей могут получаться основные соли?
Б. Составить молекулярное и ионное уравнение гидролиза сульфита натрия. Ответить на приведенные ниже вопросы.
На присутствие каких ионов в растворе указывает найденное значение pH раствора сульфита натрия?
В результате какого процесса эти ионы появились?
Какая соль является продуктом гидролиза сульфите натрия по первой ступени?
Написать молекулярное и ионное уравнения реакции гидролиза сульфита натрия.
При гидролизе каких солей получаются кислые соли?
Опыт 3. A, Б.
По данным таблицы 4.2 и справочным данным по константам диссоциации заполнить таблицу 4.3.
Таблица 4.3
*) Для оснований найти в справочной литературе значение констант нестойкости гидроксокомплексов
, где х – степень окисления металла.
Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза.
Ответить на нижеприведенные вопросы.
В каком растворе при гидролизе по аниону концентрация ионов ОН– более высокая?
Степень гидролиза какой соли больше? Почему?
Степень гидролиза какой соли при одинаковых концентрациях и температуре должна быть больше: А1Сl3 или MgCl
2?
В растворе какой соли концентрация ионов Н+ будет самой высокой?
Сделать общий вывод о влиянии силы кислоты и основания, образующих соль, на степень ее гидролиза.
Опыт 3. В. Написать ионно-молекулярные уравнения первой и второй ступеней гидролиза хлорида сурьмы (III) и общее уравнение ее гидролиза до образования Sb(OH)2Cl.
Написать формулу для вычисления константы гидролиза хлорида сурьмы по первой ступени. Показать при помощи этой константы, как влияет разбавление на степень гидролиза данной соли.
Сделать общий вывод о влиянии разведения на степень гидролиза солей.
Добавлением какого реактива можно уменьшить степень гидролиза хлорида сурьмы? Написать молекулярное и ионно-молекулярное уравнение реакции растворения SbOCl в избытке соляной кислоты.
Опыт 4. Составить молекулярное и ионно-молекулярное уравнения гидролиза сульфата алюминия. С каким продуктом гидролиза реагирует металлический цинк? Записать реакцию растворения цинка в молекулярной и ионной форме.
Опыт 5. Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимного усиления гидролиза, протекающих при сливании растворов солей. За счёт чего гидролиз в данном случае протекает необратимо?
1. Что такое гидролиз?
2. Что является продуктами гидролиза?
3. Какие соли не гидролизуются?
4. Каковы основные типы гидролиза?
5. Как протекает гидролиз соли, образованной сильной кислотой и слабым основанием?
6. Как протекает гидролиз соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием?
7. Как протекает гидролиз соли, образованной двумя слабыми электролитами?
8. Что такое степень гидролиза?
9. От каких факторов зависит степень гидролиза?
10. Как можно подавить гидролиз?
11. Что называется взаимным усилением гидролиза?
Гидролиз соли, образованной двумя слабыми электролитами. Гидролиз протекает как по катиону, так и по аниону: М+ + А + Н2О = МОН + НА. Например, ацетат натрия CH3COONa образован слабым основанием NH4OH и слабой кислотой CH3COOH, соответственно с водой взаимодействует и катион аммония и ацетат-ион:
Молекулярная форма реакции:
CH3COONH4 + H2O = CH3COOH + NH4OH
Образующиеся слабые кислота и основание диссоциируют в разной степени, поэтому среда в растворе зависит от их относительной силы. Если кислота сильнее, то ее константа диссоциации больше и среда слабокислая. Если сильнее основание, то среда слабощелочная.
Степень гидролиза соли, образованной слабой кислотой и слабым основанием многократно выше, чем у солей первых двух групп, гидролизующихся только по одному иону. Если продуктами гидролиза являются труднорастворимые соединения или газы, то гидролиз протекает полностью. Пример необратимого, полного гидролиза:
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S.
Степень гидролиза солей зависит от ряда факторов, определяемых принципом Ле-Шателье.
Чем слабее кислота или основание, образующиеся в результате гидролиза, тем выше глубина протекания процесса.
С увеличением количества воды, то есть с разбавлением раствора, степень гидролиза возрастает.
Поскольку гидролиз всегда протекает с поглощением тепла, является эндотермической реакцией, степень гидролиза повышается при нагревании раствора.
Гидролиз солей первой группы может быть подавлен добавлением кислоты, а во второй группе солей – добавлением щелочи.
При смешивании растворов солей первой и второй групп происходит взаимное усиление гидролиза.
Оборудование и реактивы
В лаборатории: спиртовка − 1 шт., песчаная баня − 1 шт, пробирки − 5 шт. В штативе: хлорид железа (III), сульфат цинка, сульфат алюминия, сульфат хрома (III), сульфат магния, карбонат натрия, ацетат натрия − растворы концентрацией 5 %; лакмус − раствор концентрацией 1 %.
В вытяжном шкафу: соляная кислота − раствор концентрацией 15 %, сульфид натрия − раствор концентрацией 5 %, .; хлорид сурьмы (III), сульфит натрия − растворы концентрацией 5 %; хлорид олова (II) − кристаллический; цинк металлический; универсальная индикаторная бумага, фенолфталеин.
Выполнение работы
Опыт 1. Гидролиз солей. В отдельные пробирки налить по 3-4 капли растворов сульфата цинка, сульфата алюминия, карбоната натрия, сульфида натрия и ацетата свинца. Добавить по 1-2 капли лакмуса и записать в таблицу окраску каждого из растворов этих солей. Вылить содержимое пробирок, промыть их дистиллированной водой и вновь налить указанные выше растворы. Добавить по 1-2 капли фенолфталеина и записать окраску растворов, после чего вновь вылить содержимое пробирок и промыть их дистиллированной водой. Определить рН растворов каждой из указанных солей при помощи универсальной индикаторной бумаги.
Опыт 2. Образование основных и кислых солей при
гидролизе.
А. Гидролиз ацетата алюминия. В пробирку внести 7-8 капель раствора сульфата алюминия и такой же объем раствора ацетата натрия. Укрепить пробирку в штативе и опустить в водяную баню, нагретую до кипения. Отметить образование осадка основной соли алюминия А1(ОН)2СН3СОО.
Б. Гидролиз сульфита натрия. Две капли раствора сульфита натрия нанести на индикаторную бумагу и определить pH. По отсутствию запаха сернистого газа убедиться в том, что сульфит натрия подвергается неполному гидролизу.
Опыт 3. Факторы, влияющие на степень гидролиза солей.
А. Влияние силы кислоты и основания, образующих соль, на степень ее гидролиза.
В три пробирки налить равные объемы сульфита натрия, ацетата натрия и карбоната натрия. В каждую пробирку добавить по одной капле фенолфталеина. Отметить интенсивность окраски фенолфталеина в каждом случае. Определить рН растворов по универсальной индикаторной бумаге.
В другие две пробирки налить одинаковый объем растворов солей алюминия и магния. Определить рН каждого раствора по универсальной индикаторной бумаге. Прилить по 3 капли раствора лакмуса и отметить цвет раствора.
Пробирки с растворами оставить для дальнейших испытаний.
Б. Влияние температуры.
Растворы из опыта 3А нагреть на водяной бане (греть 3–4 минуты). Отметить изменение окраски индикатора.
В. Влияние разбавления раствора и концентрации водородных ионов на степень гидролиза соли.
В пробирку внести 2–3 капли раствора хлорида сурьмы (III) и постепенно по каплям прибавлять воду до выпадения белого осадка хлорида оксосурьмы SbOCl. Этот осадок образуется на второй ступени гидролиза из Sb(OH)2Cl вследствие отщепления воды. К полученному осадку добавить раствор соляной кислоты до растворения осадка хлорида оксосурьмы.
Опыт 4. Растворение металлов в продуктах гидролиза солей. В
пробирку налить 0,5 мл концентрированного раствора сульфата алюминия. Внести в пробирку кусочек металлического цинка. Что наблюдается? Для ускорения реакции пробирку можно нагреть.
Опыт 5. Взаимное усиление гидролиза при взаимодействии растворов двух солей.
A. В пробирку налить 2 – 3 капли раствора хлорида железа (III) и добавить 5 капель раствора карбоната натрия. Что наблюдается?
Б. В пробирку налить 4 капли раствора сульфата меди и добавить 3 капли раствора карбоната натрия. Обратить внимание на выделение газа.
В. В пробирку налить 2 – 3 капли раствора сульфата хрома (III) и добавить столько же капель раствора сульфида натрия. Обратить внимание на запах выделяющегося газа.
Содержание протокола лабораторной работы
Данные опыта 1 занести в таблицу 4.1.
Таблица 4.1
| № | Формула соли | Окраска лакмуса | Окраска фенол-фталеина | рН раствора по универсальной индикаторной бумаге | Характер раствора |
| | | | | | |
Результаты опытов 2А и 2Б занести в таблицу 9.2:
Таблица 4.2
| № | Формула соли | Окраска фенолфталеина | Окраска лакмуса | рН раствора по универсальной индикаторной бумаге | Изменение окраски после нагревания |
| | | | | | |
В остальных случаях записать использованные реактивы и результаты наблюдений.
Содержание отчета по лабораторной работе
Опыт 1. Привести таблицу 4.1. Написать уравнения реакций гидролиза в молекулярной и ионной формах. Сделать выводы о характере растворов (кислый или щелочной). Какой цвет имеют лакмус и фенолфталеин в кислых и щелочных растворах?
Опыт 2. А. Написать молекулярное и ионное уравнения реакции образования ацетата алюминия и ионное уравнение его гидролиза. Ответить на вопросы, приведенные ниже.
Продуктом какой ступени гидролиза является образовавшийся осадок основной соли?
При гидролизе каких солей могут получаться основные соли?
Б. Составить молекулярное и ионное уравнение гидролиза сульфита натрия. Ответить на приведенные ниже вопросы.
На присутствие каких ионов в растворе указывает найденное значение pH раствора сульфита натрия?
В результате какого процесса эти ионы появились?
Какая соль является продуктом гидролиза сульфите натрия по первой ступени?
Написать молекулярное и ионное уравнения реакции гидролиза сульфита натрия.
При гидролизе каких солей получаются кислые соли?
Опыт 3. A, Б.
По данным таблицы 4.2 и справочным данным по константам диссоциации заполнить таблицу 4.3.
Таблица 4.3
| № | Фор-мула соли | Kd 1*) слабого электролита | Цвет фенол-фталеина | Цвет лакмуса | рН раствора по универсальной индикаторной бумаге | Изменение окраски после нагревания |
| | | | | | | |
*) Для оснований найти в справочной литературе значение констант нестойкости гидроксокомплексов
, где х – степень окисления металла.Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза.
Ответить на нижеприведенные вопросы.
В каком растворе при гидролизе по аниону концентрация ионов ОН– более высокая?
Степень гидролиза какой соли больше? Почему?
Степень гидролиза какой соли при одинаковых концентрациях и температуре должна быть больше: А1Сl3 или MgCl
2?
В растворе какой соли концентрация ионов Н+ будет самой высокой?
Сделать общий вывод о влиянии силы кислоты и основания, образующих соль, на степень ее гидролиза.
Опыт 3. В. Написать ионно-молекулярные уравнения первой и второй ступеней гидролиза хлорида сурьмы (III) и общее уравнение ее гидролиза до образования Sb(OH)2Cl.
Написать формулу для вычисления константы гидролиза хлорида сурьмы по первой ступени. Показать при помощи этой константы, как влияет разбавление на степень гидролиза данной соли.
Сделать общий вывод о влиянии разведения на степень гидролиза солей.
Добавлением какого реактива можно уменьшить степень гидролиза хлорида сурьмы? Написать молекулярное и ионно-молекулярное уравнение реакции растворения SbOCl в избытке соляной кислоты.
Опыт 4. Составить молекулярное и ионно-молекулярное уравнения гидролиза сульфата алюминия. С каким продуктом гидролиза реагирует металлический цинк? Записать реакцию растворения цинка в молекулярной и ионной форме.
Опыт 5. Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимного усиления гидролиза, протекающих при сливании растворов солей. За счёт чего гидролиз в данном случае протекает необратимо?
Контрольные вопросы
1. Что такое гидролиз?
2. Что является продуктами гидролиза?
3. Какие соли не гидролизуются?
4. Каковы основные типы гидролиза?
5. Как протекает гидролиз соли, образованной сильной кислотой и слабым основанием?
6. Как протекает гидролиз соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием?
7. Как протекает гидролиз соли, образованной двумя слабыми электролитами?
8. Что такое степень гидролиза?
9. От каких факторов зависит степень гидролиза?
10. Как можно подавить гидролиз?
11. Что называется взаимным усилением гидролиза?