Взаимодействие между кислотами, основаниями и солями в водных растворах

Для работы нужны: 1) набор пробирок; 2)кусочки металлического цинка; 3) растворы солей: FeCl₃, NaCL, CoCl₂, Pb(NO₃₎₂, BaCl₂, Na₂SO₄, CuSO₄, NiSO_4, 2 н. раствор NaCH₃COO; 2 н. раствор HCl.

Порядок выполнения работы

Опыт 1. Получение нерастворимых оснований при действии щелочей на соли.

1. На раствор FeCl₃ подействовать в отдельных пробирках растворами NaOH и Ba(OH)_2. В обеих случаях выпадает один и тот же бурый осадок Fe(OH)₃.

2. Проделать аналогичные реакции с раствором MgCL_2.

3. Выразить произведенные реакции ионными уравнениями.

Опыт 2. Получение нерастворимых солей.

1. В три пробирки налить по нескольку миллилитров растворов NaCl, CoCl₂, FeCl₃ и прибавить к ним раствора Pb(NO₃)₂. В три другие пробирки налить те же растворы и прибавить раствора Pb(CH₃COO)₂. Во всех пробирках образуется белый осадок труднорастворимого PbCl₂.

2. Подействовать раствором BaCl₂ или Ba(NO₃)₂ на растворы различных солей серной кислоты (Na₂SO₄, CuSO₄, NiSO₄).Во всех случаях образуется белый тяжелый осадок BaSO₄.

3. Выразить произведенные реакции ионными уравнениями.

Опыт 3. Образование слабой кислоты при взаимодействии между солью и сильной кислотой.

1. В две пробирки налить по 10 мл двунормальной HCL и бросить в них по кусочку цинка.

2. Как только начнется равномерное выделение водорода, прибавить в одну пробирку ацетата натрия NaCH₃COO, а другую – вода добавляется для того, чтобы компенсировать влияние разбавления, произведенного раствором NaCH₃COO.

В первой пробирке выделение газов тотчас замедляется, свидетельствуя об уменьшении концентрации водородных ионов вследствие связывания их ионами CH₃COO' в молекулы уксусной кислоты.

3. Составить ионное уравнение реакции взаимодействия соляной кислоты с ацетатом натрия.

Опыт 4. Растворение осадков гидроокисей металлов в кислотах.

1. Получить в пробирках осадки Fe(OH)₃, Cu(OH)₂, Ni(OH)₂, Mg(OH)₂, действуя щелочью на растворы соответствующих солей.

2. Прибавить во все пробирки соляной кислоты. Осадки растворяются.

3. Объяснить причину растворения осадков, учитывая равновесие между осадком и его ионами в растворе, и составить ионные уравнения произведенных реакций.

РАБОТА №20

Смещение ионного равновесия при введении в раствор одноименных ионов и при удалении тех или иных ионов из раствора

Учебник § 95

Диссоциация электролитов, как и всякая диссоциация, является обратимым процессом. Поэтому в растворе слабого электролита, не полностью диссоциирующего на ионы, устанавливается равновесие между недиссоциированными молекулами и образовавшимися ионами.

При введении в раствор слабого электролита одноименных ионов, т.е. ионов одинаковых с одним из ионов электролита, существующее в растворе равновесие нарушается и согласно принципу Ле-Шателье смещается в сторону образования недиссоциированных молекул, причем одновременно уменьшается концентрация другого иона.

Если, например, к раствору слабой синильной кислоты HCN, диссоциирующей по уравнению

HCN ↔ H·+ CN’ ,

Прибавить ее соли (цианистого калия) KCN, полностью диссоциирующего на ионы, и таким образом увеличить концентрацию ионов CN, то равновесие сместится влево, концентрация недиссоциированных молекул HCN увеличится, а концентрация ионов H уменьшится. Прибавление к тому же раствору щелочи, т. е. ионов OH, связывающихся с ионами H в недиссоциированные молекулы H2O смещает равновесие вправо, вызывая диссоциацию нового количества молекул HCN и увеличение концентрации ионов CN.

Для работы нужны: 1) стойка с пробирками; 2) маленькая воронка; 3) кусок фильтровальной бумаги; 4) 0,1н. растворы уксусной кислоты и аммиака; 5) метилоранж; 6) фенолфталеин; 7) 0,1 н. раствор AgNO3; 8) ацетат натрия NaCH3COO крист.; 9) хлорид аммония крист.; 10) поваренная соль.

Порядок выполнения работы

Опыт 1. Введение в растворы уксусной кислоты и аммиака одноименных ионов.

1. Налить в одну пробирку несколько миллилитров уксусной кислоты, а в другую столько же воды. Прибавить в обе пробирки по несколько капель метилоранжа и написать уравнение диссоциации уксусной кислоты на ионы.

Оставив пробирку с водой для сравнения, всыпать во вторую пробирку щепоточку ацетата натрия NaCH₃COO, полностью распадающегося в растворе на ионы Na⁺ и CH3COO^-. Хорошенько взболтать содержимое пробирки.

Вследствие увеличения концентрации ионов CH3COO^- равновесие между молекулами уксусной кислоты и ее ионами смещается в сторону образования недиссоциированных молекул и концентрация ионов водорода, обусловливающих кислотные свойства раствора, настолько понижается, что метилоранж дает почти такую же окраску, как и в нейтральном растворе.

2. Проделать аналогичный опыт с сильно разбавленным раствором аммиака, заменив метилоранж фенолфталеином, а ацетат натрия – хлоридом аммония NH₄Cl.

От прибавления в одну из пробирок хлорида аммония розовая окраска раствора бледнеет, так как введение в раствор ионов NH₄⁺ смещает существующее в растворе равновесие (NH₃+H₂O ↔ NH₄⁺+OH^-) влево, вследствие чего ионов OH^- почти не остается в растворе и он утрачивает щелочные свойства.

Опыт 2. Удаление одного из ионов электролита из раствора.

1. Налить в пробирку до половины дистиллированной воды и медленно пропускать сквозь воду ток сероводорода из прибора Криппа в течении 2-3 мин.

2. К полученной сероводородной воде прибавить несколько капель метилоранжа. Вследствие ничтожной концентрации H⁺ ионов в сероводородной воде (степень диссоциации H₂S очень мала) метилоранж дает почти такую же окраску, как и в нейтральном растворе, т.е. желтую.

Разделив жидкость на 2 части, оставить одну из них для сравнения, а ко второй прибавить раствора AgNO₃ , предварительно убедившись с помощью того же метилоранжа, что раствор AgNO₃ имеет нейтральную реакцию. Образуется черный осадок Ag₂S согласно уравнению

2Ag + H₂S =  Ag₂S + 2H

4. Приготовить фильтр (см. работу №1, стр. 16). Полученный фильтр вложить в воронку так, чтобы он плотно прилегал к стенкам воронки и не доходил немного до краев ее. Придерживая фильтр пальцем, смочить его водой.

5. Отфильтровать жидкость от осадка в чистую пробирку. Сравнить окраску фильтра с окраской раствора до прибавления AgNO₃.

Вследствие связывания ионов S ионами Ag и удаления их таким путем из раствора все находящиеся в растворе молекулы H₂S подвергаются диссоциации; концентрация ионов H в растворе настолько увеличивается, что последний приобретает розовую окраску, характерную для метилоранжа в кислом растворе.

Опыт 3. Введение ионов Cl в насыщенный раствор поваренной соли.

1. Приготовить насыщенный раствор поваренной соли, взбалтывая в пробирке с водой растертую в порошок поваренную соль до тех пор, пока она не перестанет растворяться, т. е. пока не установится равновесие между оставшейся нерастворенной солью и перешедшими в раствор ионами Na и Cl :

NaCl  Na  + Cl

твердый  в растворе

Отфильтровав жидкость, прибавлять к прозрачному раствору по каплям концентрированную соляную кислоту. Наблюдать выделение соли из раствора вследствие увеличения концентрации ионов Cl и смещения вышеуказанного равновесия влево.

Закончив опыты, ответить письменно на следующие вопросы:

1. Какое равновесие существует в растворе слабого электролита?

2. Как отзывается на этом равновесии:

а) введение в раствор одноименных ионов?

б) удаление из раствора каких-либо ионов?

3. Что происходит при введении в насыщенный раствор электролита

одноименных ионов?

РАБОТА № 21