Л ______________ (число, місяць) абораторна робота №4

Тема: Реакції обміну між розчинами електролітів.

Мета заняття: добути в результаті реакції йонного обміну малорозчинні речовини, гази, малодисоційовану речовину; вивчити реакції, що проходять між електролітами в розчинах.

Досліди:

1. Утворення малорозчинних речовин.

2. Реакції з утворенням газів.

3. Реакції нейтралізації.

Прилади та матеріали:

Реактиви:

ферум (ІІІ) хлорид /FеСl₃/, натрій силікат /Nа₂SіО₃/, сульфатна кислота /Н₂SО₄/, оцтова кислота /СН₃СООН/, барій (ІІ) хлорид /ВаСl₂/, натрій гідроксид /NаОН/, амоній хлорид /NН₄С1/, натрій карбонат /Nа₂СО₃/, індикатор фенолфталеїн, вода дистильована /Н₂О/.

Обладнання:

штатив з пробірками.

 Теоретичне обґрунтування теми

Електроліти - речовини, які проводять електричний струм у розчиненому або розплавленому стані. До них відносять розчини кислот, лугів і солей (сполуки з йоним та полярним зв’язками).

При розчиненні електролітів у воді утворюються йони. Розпад електролітів на йони під час розчинення їх у воді називають електролітичною дисоціацією.

Кислоти у водних розчинах дисоціюють на катіони Гідрогену і аніони кислотного залишку, наприклад:

НС1 ↔ Н⁺ + Cl^-;

гідроксиди - на катіони металів і аніони гідроксилу, наприклад:

KOH ↔ K⁺ + OH^-;

солі - на катіони металу (а також катіон амонію NH₄⁺) і аніони кислотного залишку, наприклад:

К₃РO₄ ↔ 3К⁺ + РO₄^3-

(NH₄)₂SO₄ ↔ 2 NH₄⁺ + SO₄^2-.

Багатоосновні кислоти та багатокислотні основи дисоціюють ступінчато, наприклад:

Н₃РО₄ ↔ Н⁺ + Н₂РО₄^- Са(ОН)₂ ↔ Са(ОН)⁺ + ОН^-

Н₂РО₄^- ↔ Н⁺ + НРО₄^2- Са(ОН)⁺↔ Ca²⁺ + ОН^-

НРО₄^2- ↔Н⁺ + РО₄^3-

Кислі й основні солі дисоціюють ступінчасто.

Кислі солі при дисоціації спочатку утворюють катіони металу, потім катіони Гідрогену, а також аніони кислотних залишків:

К₂НРО₄ ↔ 2К⁺ + НРО₄^2- - перший ступінь дисоціації,

НРО^2- ↔ Н⁺ + РО₄^3- - другий ступінь дисоціації.

Основні солі при дисоціації спочатку утворюють кислотні за­лишки, а потім гідроксид-йони, а також катіони металів.

Са(ОН)С1 ↔ Са(ОН)⁺ +СГ — першій ступінь дисоціації,

Са(ОН)⁺ ↔ Са²⁺ + ОН^- — другий ступінь дисоціації.

Амфотерні гідроксиди при дисоціації утворюють йони Н⁺ і ОН^- водночас: А1(0Н)₃ ↔ А1³⁺ + ЗОН^-

А1(ОН)₃ + ЗН₂О ↔ [А1(ОН)₄(Н₂О)₂]^- + H⁺

Для кількісної характеристики електролітичної дисоціації використовується величина, яка називається ступенем дисоціації (α). α = , де n - число молекул, які розпалися на йони; N – загальна кількість молекул електроліту. Ступінь електролітичної дисоціації знаходиться в прямій залежності від концентрації розчину і температури.

За ступенем дисоціації електроліти поділяються на сильні, середньої сили та слабкі:

Таблиця 2 Типи електролітів

Класи сполук	Типи електролітів
	сильні α > 30 %	середньої сили 3% < α < 30%	слабкі α< 3%
Кислоти	НСl, HI, НВr, H2SO4, НNO3, НClO4, HMnO4	H2SO3, НNO2, H3РO4, НF	H2СO3, H2S, H3ВO3, НCN
Основи	Розчинні у воді (луги)	Мg(OH)2	малорозчинні, амоній гідроксид NH4OH
Солі	розчинні	CdCl2, ZnCl2	малорозчинні

Для кількісної характеристики слабких електролітів використовують фізичну величину - константу дисоціації (К) , яка дорівнює відношенню добутку рівноважних концентрацій йонів, на які дисоціював електроліт, до рівноважної концентрації недисоційованих молекул електроліту.

Наприклад, для речовини, що дисоціює за схемою:

К_nА_m ↔ nК^m+ + mА^n-, К =

Константа дисоціації від концентрації не залежить, а залежить від природи розчинника, розчиненої речовини і температури . Чим більше значення К, тим сильніший електроліт і тим більше його йонів є в розчині.

Хімічні реакції, що відбуваються в розчинах електролітів за участі йонів без зміни ступенів окиснення елементів, називаються реакціями йонного обміну.

Умовами перебігу реакцій йонного обміну є їх незворотність, тобто:

• випадання осаду (нерозчинної або малорозчинної сполуки);

• утворення леткої речовини (газу);

• утворення слабкого електроліту.

Рівняння реакцій йонного обміну звичайно подають у вигляді йонних рівнянь, в яких важкорозчинні речовини (тверді і газоподібні), а також слабкі електроліти, записують у вигляді молекул, всі інші - в йонному.

Наприклад, реакція йонного обміну між ВаС1₂ та Na₂SО₄ в молекулярному та йонному вигляді:

ВаС1₂ + Na₂SО₄ → ВаSО₄↓+ 2NaС1

Ва²⁺ + 2Сl^- + 2Na⁺ + SО₄^2- → ВаSО₄↓ + 2Na⁺ + 2С1^-

Ва²⁺ + SО₄^2- → ВаSО₄↓

При складанні йонних рівнянь користуються таблицею розчинності.