ББК Г 4

Х 12

Неорганическая химия : методические указания для проведения лабораторных работ для студентов 1-го курса специальности 080401 «Товароведение и экспертиза товаров» и 260501 «Технология продуктов общественного питания» / сост. Л. П. Павлюченкова. – Хабаровск : РИЦ ХГАЭП,

2010. – 32 с.

Рецензент завкафедрой фармацевтической и аналитической химии Дальневосточного государственного медицинского университета канд.фарм.наук, доцент Г.С. Сим.

Утверждено издательско-библиотечным советом академии в качестве методических указаний для студентов

© Хабаровская государственная академия экономики и права, 2010

3

4

ПРЕДИСЛОВИЕ

Освоение студентами дисциплины «Неорганическая химия» основано на изучении общетеоретических вопросов и выполнении экспериментальных работ.

Задания, приведённые в данном учебно-методическом издании, касаются только некоторых, но довольно значимых теоретических тем общей химии, необходимых для дальнейшего изучения химии элементов и аналитической химии.

Для осознанного выполнения лабораторных работ и составления правильного вывода студентам необходимо предварительно прослушать курс лекций, изучить теоретический материал по учебнику и выполнить домашнее задание. В некоторых опытах наблюдаемый эффект предлагается подтвердить теоретическими расчётами, поэтому в методичке даны приложения.

При выполнении экспериментальной работы предусмотрено использование полумикрометода, который позволяет быстрее выполнять химические операции, что очень важно при минимальном количестве часов, отводимых по учебному плану.

5

Полученные данные используйте для расчёта скорости реакции и соотношение скоростей.

По полученным данным начертите график зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. На оси абсцисс отложите соотношение концентраций, на оси ординат – соотношение скоростей. Рекомендуемый масштаб – 2 см.

Сделайте вывод, подтверждает ли проведённый опыт закон действующих масс.

ОПЫТ 2. Влияние температуры на скорость реакции

Вопыте используется та же реакция, что и в предыдущем опыте.

В4 градуированные и пронумерованные пробирки поместите по 4 мл раствора тиосульфата натрия, в другие (неградуированные) 4 пробирки с помощью цилиндра налейте по 4 мл раствора серной кислоты.

Все пробирки поместите в стакан с водой и поставьте на электрическую плитку, через 5 минут, измерив и отметив термометром температуру воды в стакане, в пробирку 1 с тиосульфатом натрия добавьте из другой пробирки 4 мл H2SO4, измерьте время (∆t, с) с момента сливания растворов до появления мути. Стакан с остальными пробирками нагревайте на 10º выше первоначальной температуры и проведите подобный опыт с пробиркой 2.

Далее, последовательно нагревая воду в стакане, каждый раз на 10º выше, проведите опыты с пробирками 3 и 4. Данные опыта занесите в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 − Влияние температуры на скорость реакции

8

Выразите графически влияние температуры на скорость реакции, откладывая на оси абсцисс температуру, а на оси ординат – соотношение скоростей.

Сделайте соответствующий вывод.

ОПЫТ 3. Влияние катализатора на скорость реакции. Гомогенный катализ

Опыт основан на взаимодействующии тиоцианата железа (ΙΙΙ) с тиосульфатом натрия. Тиосульфат натрия восстанавливает трехвалентное железо в двухвалентное, образуя при этом тетратионат натрия Na2S4O6. Образующийся тиоцианат железа (ΙΙ) окраски не имеет, в отличие от кроваво-красного тиоцианата железа (ΙΙΙ):

FeCl3 + 3NH4NCS = Fе(NCS)3 + 3NH4Cl

2Fe(NCS)3 + 2Na2S2O3 = 2Fe(NCS)2 + 2NaNCS + Na2S4O6

В 2 пробирки налейте по 3 мл раствора 0,5н. NH4NCS и по 3 капли 0,5н. FeCl3. В одну из пробирок добавьте 2 капли раствора CuSO4 (катализатор), после чего добавьте в обе пробирки по 3 мл 0,5н. Na2S2O3. Сравните скорость обесцвечивания растворов в обеих пробирках.

Сделайте вывод о влиянии CuSO4 на скорость реакции.

ТЕМА 2. Химическое равновесие и его смещение.

Кзанятию необходимо знать:

-состояние равновесия;

-константу химического равновесия;

-принцип смещения равновесия Ле-Шателье;

-факторы, влияющие на смещение равновесия.

9

ОПЫТ 4. Смещение химического равновесия при изменении концентрации реагирующих веществ

Опыт основан на реакции взаимодействия хлорида железа (ΙΙΙ) и тиоцианата аммония (или натрия), сопровождающейся получением тиоцианата железа (ΙΙΙ) кроваво-красного цвета:

FeCl3 + 3NH4NCS = Fe(NCS)3 + 3NH4Cl .

В стаканчик налейте 20 мл воды и по 1−2 капли насыщенных растворов хлорида железа (ΙΙΙ) и тиоцианата аммония. Окрашенный раствор разлейте поровну в 4 пробирки. В одну пробирку добавьте 2−3 капли насыщенного раствора FeCl3, в другую − NH4NCS. В третью пробирку добавьте немного сухого хлорида аммония и сильно взболтайте. Четвёртая пробирка остаётся в качестве контрольной. Наблюдайте, что происходит в 1, 2 и 3 пробирке по сравнению с контрольной.

Дайте объяснение изменению интенсивности окраски. Сделайте соответствующий вывод.

ОПЫТ 5. Смещение химического равновесия при изменении рН раствора

Опыт основан на изменении ионного состояния хрома (VΙ) в зависимости от рН среды.

В щелочном растворе ионы хрома (VΙ) существует в виде окрашенного в жёлтый цвет хромат-иона CrO42-. По мере понижения рН происходит протонизация хромат-иона с образованием HCrО4- и последующая димеризация, в результате образуется дихромат-ион оранжевого цвета:

CrO42- + H+ = HCrO4- ;

2HCrO4- = Cr2O72- + H2O .

Суммарное уравнение

2CrO42- + 2H+ <=> Cr2O72- + H2O .

В 2 пробирки поместите по 10 капель раствора K2CrO4, одну пробирку оставьте для сравнения. Во вторую пробирку добавьте раствор HCl (H2SO4) до

10

перехода жёлтой окраски в оранжевую. Отлейте часть этого раствора в третью пробирку и добавьте раствор NaOH до перехода оранжевой окраски в жёлтую.

Объясните, в какую сторону смещается равновесие в кислой среде и в щелочной. Сделайте вывод: в какой среде существует хромат-ион, в какой – дихромат.

ОПЫТ 6. Влияние температуры на смещение равновесия

Опыт основан на отщеплении кристаллизационной воды в кристаллогидрате при нагревании.

Впробирку поместите несколько кристаллов CH3COONa ∙ 2H2O и 1−2 капли раствора индикатора фенолфталеина, перемешайте слегка нагрейте.

Впробирке появляется малиновое окрашивание, так как при отщеплении воды в пробирке происходит реакция гидролиза и образуется щёлочь:

CH3COONa ∙ 2H2O <=> CH3COOH + NaOH + H2O .

При последующем охлаждении пробирки в стакане со льдом окраска исчезает.

Объясните, в какую сторону смещается равновесие нагревании и при охлаждении.

ОПЫТ 7. Влияние органических растворителей, смешивающихся с водой

Опыт основан на реакции взаимодействия растворов CoCl2 и NH4NCS. Водный раствор соли кобальта можно представить в виде аквакомплекса:

[Co(H2O)6]2+ + 4NCS- <=> [Co(NCS)4]2- + 6H2O .

Аквакомплексу кобальта присуща розовая окраска, а тиоционатному – голубая.

В пробирку поместите 4−5 капель разбавленного раствора CoCl2, 2 капли раствора H2SO4 , 1 мл воды и 1 мл 20 % раствора NH4NCS. Раствор остаётся розовым, то есть равновесие вправо не смещается. Добавьте равный объём ацетона или этанола и перемешайте. Раствор приобретает ярко-голубую окраску.

11