Опыт 1. Приготовление 0,1 н. Раствора соляной кислоты.

Перед началом работы необходимо установить концентрацию исходного раствора кислоты, имеющегося в лаборатории, при помощи ареометра.

Ареометр (рис. 2) представляет собой стеклянный поплавок с шариком, заполненным дробью. В верхней узкой части ареометра имеется шкала с делениями, соответствующие различным значениям плотностей. Деление шкалы ареометра, до которого он погрузился в раствор, показывает плотность раствора (отчет производят по нижнему краю мениска).

Плотность раствора определяют следующим образом. В мерный целиндр наливают раствор, опускают туда ареометр так, чтобы он свободно плавал в растворе не касаясь дна и стенок цилиндра. По шкале ареометра отмечают его показания. Приподняв ареометр на 1-2 см, его вновь погружают в раствор и еще раз производят отчет.

Для ряда веществ, например для кислот, щелочей, солей, есть специальные таблицы, пользуясь которыми можно по плотности рассчитать массовую долю растворенного вещества. Если в таблице плотностей нет значения, точно отвечающего отсчету по шкале ареометра, то массовую долю находят интерполяцией (определяют промежуточное значение по двум ближайшим значениям в таблице). Например, по ареометру плотность раствора соляной кислоты равна 1, 177. В таблице приведены данные только для растворов с плотностями 1,163 и 1,183, которым соответствуют массовые доли 32 и 36 %. В узком интервале зависимость плотности от концентрации можно считать линейной и массовую долю определить следующим образом.

1. Найти разность плотностей и массовых долей по данным таблицы:

1,183 – 1,163 = 0,020

36 % – 32 % = 4 %

2. Найти разность между плотностью, определенной ареометром, и меньшим значением в таблице (1,177 – 1,163 = 0,014) и составить пропорцию: 0,020 : 4 % = 0,014 : х %

х = 2,8 %.

3. Прибавить полученное число к меньшему значению массовой доли, взятому из таблицы: 32 + 2,8 = 34,8 %.

Эта величина отвечает массовой доле (процентной концентрации) НСl в исходном растворе соляной кислоты с плотностью 1,177.

Установив плотность и массовую долю НСl в исходном растворе кислоты, у преподавателя получают конкретное задание (объем и концентрацию раствора, который надо приготовить). Затем рассчитывают объем исходной кислоты, необходимый для приготовления заданного объема раствора кислоты указанной концентрации. После этого мерную колбу заполняют примерно наполовину дистиллированной водой. Отмеряют цилиндром рассчитанный объем исходной кислоты и вливают в мерную колбу. Колбу доливают водой до метки, закрывают и перемешивают раствор. Чтобы определить погрешность опыта, находят концентрацию приготовленного раствора. Для этого приготовленный раствор выливают в в цилиндр, измеряют его плотность ареометром и находят в таблице значение массовой доли хлороводорода, соответствующее этой плотности раствора. На основании имеющихся данных рассчитывают молярную концентрацию эквивалента НСl полученного раствора и сравнивают с указанной в задании. Вычисляют погрешность опыта.

Опыт 2. Приготовление 10 % - ного раствора хлорида натрия массой 50 г.

Вычислить, какая масса хлорида натрия требуется для приготовления

10 % - ного раствора массой 50 г. Отвесить в предварительно взвешенном бюксе эту массу соли на технохимических весах с точностью до 0,01 г. Рассчитать, какой объем воды необходим для растворения взятой навески. Отмерить мензуркой этот объем воды и растворить в нем отвешенную соль. Полученный раствор вылить в мерный цилиндр и определить ареометром плотность раствора, а затем массовую долю хлорида натрия. Вычислить погрешность опыта.

Опыт 3. Приготовление 0,1 н. раствора хлорида бария объемом 100 мл из BaCl₂^. 2 H₂O.

Рассчитать, какая масса BaCl₂^. 2 H₂O требуется для приготовления 0,1 н. раствора хлорида бария объемом 100 мл. Отвесить в предварительно взвешенном бюксе эту массу соли на технохимических весах с точностью до 0,01 г. Всыпать через воронку взятую навеску в мерную колбу на 100 мл и тщательно смыть с воронки оставшуюся на ней соль. Навеску в колбе растворить в малом количестве воды, долить колбу водой до метки, закрыть пробкой и перемешать. Контрольные вопросы и задачи.

1. Что такое раствор? Что называется растворителем? Как можно ускорить процесс растворения? Какие явления сопровождают растворение? Что такое кристаллогидраты и кристаллизационная вода? Как выражают зависимость растворимости твердых веществ от температуры? Как изменяется растворимость газов с повышением температуры и давления?

2. Какой раствор является насыщенным? Какие растворы называют пересыщенными? Может ли насыщенный раствор быть разбавленным? Что называется концентрацией раствора? Какие растворы называются молярными, нормальными?

3. Что такое криоскопическая и эбулиоскопическая постоянные и каков их физический смысл?

4. Вычислить эквиваленты следующих веществ HCl, H₂SO₄, H₃PO₄, NaOH, Cu(OH)₂, CuSO₄, Al₂(SO₄)₃.

5. Определить массовую долю соли в растворе, если в воде, массой 500 г растворили хлорид калия массой 100 г. Ответ: 20 %.

6. Вычислить массовую долю кристаллизационной воды в медном купоросе CuSO₄ ^. 5 H₂O и в кристаллизационной соде Na₂CO₃ ^. 10 H₂O. Ответ: 36 %, 63 %.

7. Какую массу 40 % - ного раствора серной кислоты и воды надо взять, чтобы приготовить 15 % - ный раствор массой 500 г? Ответ: 187,5 г; 312,5 г.

8. В 450 мл воды растворили 50 г гидроксида натрия. Плотность раствора 1,05 г/ см³. Рассчитайте процентную концентрацию раствора. Ответ: 10 %.

9. Какое количество воды надо добавить к 100 мл 20 % - ного раствора соляной кислоты (плотность 1,1 г/см³), чтобы получить 4 % -ный раствор? Ответ: 440 мл.

10. Рассчитать нормальную и молярную концентрации 20 % - ного раствора сульфата алюминия (плотность 1,23 г/см³). Ответ: 4,32 н; 0,72 М.

11. Плотность 40 % - ного раствора гидроксида калия 1,4 г/см³. Сколько граммов КОН потребуется для приготовления 500 мл 40 % - ного раствора? Какова нормальная концентрация этого раствора? Ответ: 280 г; 10 н.

12. Сколько граммов сульфата натрия нужно взять для приготовления 10 л

8 % – ного раствора (плотность 1, 075 г/см³)? Рассчитайте молярную

концентрацию этого раствора. Ответ: 860 г; 0,606 моль/л.

13.Необходимо приготовить 5 л 30 % - ного раствора серной кислоты.

Плотность такого раствора 1,22 г/см³. Какое количество 96 % - ного

раствора серной кислоты (плотность 1,84 г/см³) нужно взять для этого? Ответ: 1036 мл.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

Окислительно-восстановительные реакции

Опыт 1. Восстановительные свойства металлов.

а) Взаимодействие цинка с ацетатом свинца. В пробирку положить 1-2 кусочка металлического цинка, прилить 2-3 мл раствора ацетата свинца Pb(CH₃COO)₂. Что происходит? Написать уравнение реакции.

б) Взаимодействие меди с раствором нитрата ртути. В 2-3 мл раствора нитрата ртути (II) опустить кусочек меди. Что наблюдается? Написать уравнение реакции.

в) Взаимодействие металлов с разбавленной кислотой. В четыре пробирки налить по 2-3 мл 2 н. Раствора соляной или серной кислоты и опустить в нее кусочки металлов: магния, цинка, железа, меди. Выделяющийся газ испытать горящей лучиной. Составить уравнения реакций. Написать электронные уравнения и указать окислитель и восстановитель.

Опыт 2. Восстановительные свойства сложных веществ, содержащих атомы с низшей отрицательной степенью окисления.

а) Взаимодействие хлорида железа (III) с иодидом калия. В пробирку налить 2-3 мл раствора хлорида железа (III) и добавить по нескольку капель раствора иодида калия и крахмального клейстера. Что наблюдается? Написать уравнение реакции.

б) Взаимодействие сероводорода с бромной водой. В пробирку с 2-3 мл сероводородной воды прибавить несколько капель бромной воды. Что наблюдается? Написать уравнение реакции. Написать электронные уравнения и указать окислить и восстановитель.

Опыт 3. Окислительные свойства неметаллов.

В пробирку налить 2-3 мл раствора иодида калия и по каплям прибавить хлорной воды (т.е. воды, насыщенной хлором). Написать уравнение реакции.

Опыт 4. Окислительные свойства сложных веществ, содержащих атомы с высшей степенью окисления.

а) Действие концентрированной серной кислоты на железо и медь. В две пробирки налить по 2-3 мл концентрированной серной кислоты. В первую пробирку опустить кусочек железа, во вторую – меди. Убедившись, что на холоду реакция не протекает, нагреть обе пробирки. Какой газ выделяется? Составить уравнения реакций.

б) Действие разбавленной азотной кислоты на медь. В пробирку поместить кусочек меди, прилить 2-3 мл разбавленной азотной кислоты и нагреть (не сильно!). Какой газ выделяется? Составить уравнения реакций. Написать электронные уравнения, указать окислить и восстановитель.

в) Действие концентрированной азотной кислоты на медь. В пробирку поместить кусочек меди и прилить 1-2 мл концентрированной азотной кислоты. Что происходит? Составить уравнения реакций. Написать электронные уравнения, указать окислитель и восстановитель.

Опыт 5. Окислительные свойства перманганата калия в различных средах.

В три пробирки налить по 2-3 мл разбавленного раствора KMnO₄. В первую пробирку добавить 1-2 мл раствора 1 М серной кислоты, во вторую – 1-2 мл дистиллированной воды, в третью – 1-2 мл разбавленного раствора гидроксида натрия. В каждую пробирку внести несколько кристаллов Na₂SO₃ до изменения цвета раствора. Что происходит с KMnO₄ в кислой, нейтральной и щелочной средах? Написать уравнения реакций. Написать электронные уравнения, указать окислить и восстановитель.