Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Неорганическая и аналитическая химия. Практикум
.pdf
или окислителем, или восстановителем в зависимости от
реагента-партнера.
Опыт 2а. Окисление перекиси водорода перманганатом калия.
В пробирку налить 1–2 мл КMnO4, 1–2 мл Н2SО4 и добавлять по каплям Н2О2 до обесцвечивания раствора:
КMnO4 + Н2SО4 + Н2О2 = MnSO4 + K2SO4 + O2 ↑+ Н2O
Опыт 2б. Восстановление перекиси водорода хромит
ионом. В опыте используется способность ионов хрома
по-разному окрашивать раствор в зависимости от степени
окисления. Ион Cr3+, который входит в состав хромит иона
(CrO2) -, окрашивает раствор в зеленый цвет, а Cr+6, который
входит в состав хромат иона (CrO4) 2- или бихромат иона
(Cr2O7) 2-, окрашивает раствор в желтый или оранжевый
цвет.
Последовательность выполнения опыта:
1. Получить раствор хромита, используя амфотерность
Cr (OН) 3, для чего в пробирку налить 1–2 мл раствора нитрата хрома (III) и добавить концентрированный раствор
КОН до растворения появляющегося сначала осадка.
Cr (NO3) 3 + 3KOH = Cr (OH) 3 ↓+ 3KNO
3
Cr (OH) 3 + KOH = KCrO2 + 2H2O
2. Провести ОВР, для чего к полученному раствору
KCrO2 добавить 4–5 капель перекиси водорода и нагреть до
кипения.
KCrO2 + КОН + Н2О2 = К2CrO + H2O
По каждому опыту сделать выводы, уравнять методом
электронного баланса, рассчитать эквиваленты и молярные
массы эквивалентов окислителей и восстановителей.
41
Задания для самостоятельной работы
1. Определите степень окисления марганца в соедине-
ниях: H2MnO4, HMnO4, H2MnO3, MnO3, MnO2.
2. Определите степень окисления хлора в соединениях:
HClO4, KClO3, KClO, CaCl2.
3. Определите степени окисления элементов и обозначьте процессы, происходящие в превращениях: Cr3+→
(CrО4)2-; (ClО3) -→Cl-; MnО2→ (MnО4) -; НBr→Br2; CuS→
(SО4) 2-; AS2S3→2Н3ASО4; CaН2→Н2; Cl2→2 (ClО3) -.
4. Определите, какие из перечисленных ионов могут
играть роль окислителей: Cu2+, S2-, Br-, Fe3+, Al3+, Cl-, (ClO4) -,
(MnO4) -, (Cr2O7) 2-, (CrO4) 2-, (NO3) -.
5. Определите, какие из перечисленных ионов могут
играть роль восстановителей: Ag+, (SO4) 2-, Fe2+, Sn2+, Sn4+,
(MnO4) -, (MnO4) 2-, (NO2) -, (So3) 2, S2-.
6. Из приведенных ниже уравнений получения фумигантов (веществ, истребляющих насекомых и микроорганизмы
при хранении сельхозпродуктов) укажите окислительновосстановительные процессы, обозначьте окислитель и восстановитель, уравняйте методом электронного баланса.
S+O2 = SO2 CH4+Cl2 = CCl4+HCl
C+O2 = CO2 AlP+H2O = Al (OH) 3+PH
CaCO3 = CaO+CO2 Ca3P2+H2O = Ca (OH) 2+PH
3
3
7. При наличии свинца и его соединений в воде наблюдаются случаи хронического отравления животных и человека. В кислой среде диоксид свинца можно перевести в соли,
а затем осадить из раствора. Для приведенной реакции составьте электронный баланс, уравняйте, рассчитайте молярную массу эквивалентов окислителя и восстановителя:
MnSO4+PbO2+HNO3 = HMnO4 + Pb (NO3) 2 + PbSO4 + H2O
8. Методом электронного баланса подберите коэффициенты, рассчитайте молярную массу эквивалентов окислителя и восстановителя:
42
а) FeSO4+KMnO4+H2SO4→Fe2(SO4)3+MnSO4+K2SO4+H2O
б) KMnO4+H3PO3+H2SO4→MnSO4+H3PO4+K2SO4+H2O
в) CrCl3+Br2+KOH→K2CrO4+KBr+KCl+H2O
г) K2Cr2O7+Na2SO3+H2SO4→K2SO4+Cr2 (SO4)3+Na2SO4+H2O
д) NaOCl+KJ+H2SO4→J2+NaCl+K2SO4+H2O
е) Cr2O3+KNO3+KOH→K2CrO4+KNO2+H2O
ж) Fe (OH) 2+NO2→Fe (NO3) 3+NO+H2O
з) H2S+HNO3→H2SO4+NO+H2O
и) KI+H2SO
4конц→I2
+S+K2SO4+H2O
к) K2Cr2O7+H2S+H2SO4→S+Cr2 (SO4) 3+K2SO4+H2O
9. Определите, возможно ли взаимодействие между
веществами: H2S и HMnO4; HCl и NH3; H2O2 и H2MnO4; Zn
и HCl; Cu и HCl.
10. При взаимодействии магния с разбавленной азотной кислотой образуются нитрат натрия, закись азота (N2O)
и вода. Напишите уравнение реакции и, пользуясь методом
электронного баланса, уравняйте; рассчитайте молярную
массу эквивалентов окислителя и восстановителя.
Практическое занятие № 7.
РАСТВОРЫ И ИХ СВОЙСТВА
План темы
1. Определение понятий: раствор, растворитель, растворенное вещество.
2. Классификация растворов.
3. Различные теории растворов: идеальные растворы;
теория Д. И. Менделеева; современная.
4. Факторы, влияющие на растворимость веществ.
5. Плотность растворов, её связь с объемом и массой
раствора.
6. Роль водных растворов в биологических системах.
7. Способы выражения концентрации растворов.
43
Методические указания к решению типовых задач
вв
С,
Задача 1. Вычислить: а) массовую долю раствора (ω,%);
б) молярную концентрацию (Св); в) молярную концентрацию эквивалентов (Сэк (В)), моляльную концентрацию Cm
(В) и титр (Т) раствора серной кислоты, полученного растворением 25,4 г H2SO4 в 474,6 см3 воды, если плотность
раствора 1,033 г/мл.
Решение. Массовая доля – это массовая концентрация,
которая показывает число граммов (единицу массы) вещества, содержащееся в 100 г (единицах массы) раствора:
m 100 m 100
ω
mmm
ррарра
растворителя
,%,
где mв – масса вещества;
m (растворителя) – масса растворителя.
Так как плотность воды равна единице (1 г/мл), то масса
474,6 см3 (мл) воды равна 474,6 г.
25,4 474,6
5, 08 5%
25,4 100
Молярная концентрация СВ показывает число моль
(n) растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора:
В
VM
m
моль
в
л
в
М
,
где V – объем раствора;
MB – молярная масса вещества;
M – обозначение молярной концентрации.
Молярная масса серной кислоты М (H2SO4) = 98 г/моль.
Объем раствора
V
m
500
рар
лмл
484,0484
033,1
44
С 5355,05355.0
)SOH(
42
4.25
484.098
моль
л
М
Молярная концентрация эквивалентов показывает
число моль-эквивалентов (nэк) растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора:
С
n
эк
)SOH(
эк
42
m
,
V)(V
ВМэк
Мэк (В) – молярная масса эквивалентов H2SO4,
Мэк /49
С
эк
42
)SOH(
42
2
)SOH(
4.25
484.049
98
2
моль
л
,
мольг
н
071,1071,1
М
Моляльная концентрация показывает число моль растворенного вещества, содержащихся в 1 кг растворителя:
m
С
m
М
С 5461,0
)SOH(
42m
4,25
в
m
В
)0254,05,0(98
лярастворите
4,25
4746,098
моль
кг
Титром называют число граммов растворенного вещества в 1 мл раствора. Так как в 500 г или в 484 мл раствора
содержится 25,4 г H2SO4, титр раствора равен:
4,25
млгТ /05248,0
484
Задача 2. К 1 л 10%-го раствора HCl (ρ = 1,0449 г/мл)
добавили 0,5 л 2%-го раствора HCl (ρ = 1,007 г/мл). Вычислить молярную концентрацию, молярную концентрацию
эквивалентов и титр полученного раствора.
45
Решение. Масса 1 л 10%-го раствора равна
ра-р
г10491000049,1m
В этой массе раствора содержится
ра-р
Масса 0,5 л 2%-го раствора
г9,1041,01049m
.
ра-р
г5,503007,1500m
В этой массе раствора содержится
г10,070,02503,2m(HCl)
В общем объеме раствора (1,5 л) содержится
m (HCl) = 104,9+10,07=114,97 г
Молярная концентрация
С(HCl)
97,114
2,0999
5,365,1
моль
л
Молярная концентрация и молярная концентрация эквивалентов для одноосновной кислоты равны, т. к. М (HCl) =
= Мэк (HCl).
Титр раствора
97,114
.
млгТ /0766,0
1500
Лабораторная работа № 2.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРА ПОВАРЕННОЙ
СОЛИ (NaCl) ЗАДАННОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ
Цель работы: рассчитать и приготовить раствор по-
варенной соли заданной концентрации из 24%-го раствора
NaCl (ρ=1,059 г/мл).
Пример расчета: рассчитать, сколько миллилитров
24%-го раствора NaCl нужно взять, чтобы приготовить
250 мл 8% -го раствора (ρ = 1,059 г/мл).
Решение:
1. Рассчитываем массу NaCl, которая содержится в 250 мл
8%-го раствора:
46
где V – объём;
ρ – плотность.
,
ра-р
Vm
ра-р
г75,264059.1250m
Для расчета массы NaCl составляем пропорцию:
8 г NaCl – 100 г раствора
х г NaCl – 264,75 г раствора
х
75,2648
г (NaCl)
18,21
100
2. Рассчитываем массу 24%-го раствора, содержащую
21,18 г NaCl, составляем пропорцию:
21,18 г NaCl – 100 г раствора
21,18 г NaCl – х
х
10018,21
г
25,88
24
3. Рассчитываем объем раствора
V
m
раствора
г
25,88
млг
/184,1
мл
54,74
Для приготовления раствора с помощью цилиндра отмерьте 74,54 мл 24%-го раствора NaCl, перелейте в большой цилиндр, доведите объем водой до 250 мл и хорошо
перемешайте.
Замерьте плотность ареометром, сравните с табличным
значением и рассчитайте относительную ошибку:
П
пТ
т
,
100
где П – относительная ошибка;
ρт – плотность теоретическая;
ρп – плотность практическая.
Для полученного раствора рассчитайте молярную концентрацию эквивалентов, моляльную концентрацию и титр.
47
Задания для самостоятельной работы
1. Раствор КОН концентрацией 15% имеет плотность
1,12 г/мл. Рассчитайте массу КОН, которая содержится
в 200 мл этого раствора.
2. Определите массовую долю раствора, приготовленного из 200 г воды и 50 г соли.
3. Рассчитайте массу воды, необходимую для приготовления 20 %-го раствора, если имеется 200 г сухой соли.
4. В 0,5 л раствора содержится 0,053 кг КCl, плотность
раствора ρ = 1,063 г/мл. Рассчитайте массовую долю раствора.
5. Определите массу H2SO4, необходимую для приготовления 300 мл 1,5 М раствора.
6. Плотность раствора соды (Na2CO3) концентрацией
2М ρ = 1,14 г/мл. Рассчитайте массовую долю раствора.
7. Плотность раствора СаCl2 концентрацией 10 % равна
1,08 г/мл. Рассчитайте молярность, молярную концентрацию эквивалентов и титр раствора.
8. Рассчитайте массу медного купороса CuSO4·5H2O,
необходимую для приготовления 1 кг 8%-го раствора, считая на безводную соль.
9. Для борьбы со свекловичным долгоносиком применяют раствор хлорида бария из расчета 500 г BaCl2·2H2O на
10 л воды. Вычислите массовую долю BaCl2 в растворе.
10. Один литр азотной кислоты с плотностью ρ = 1,31 г/
мл, содержащей 50 % HNO3, разбавлен 690 мл Н2О. Рассчитайте массовую долю полученного раствора.
11. Рассчитайте сколько 1%-го раствора серной кислоты
можно получить из 1 л 96%-го раствора H2SO4 с ρ = 1,84 г/мл
для кислования содовых солонцов.
12. Вычислите молярную концентрацию эквивалентов,
молярную концентрацию и титр сульфата цинка, применяемого для внекорневой подкормки березы, если 0,5 г ZnSO4
содержится в 500 мл раствора.
48
13. Вычислите молярную концентрацию эквивалента
и титр раствора борной кислоты, содержащей 5 г H3BO3
в 10 л раствора, который применяется для предпосевной обработки проса.
14. Для обработки силоса аммиачной водой используется раствор, содержащий 189, 2 г аммиака в 1 л раствора
(ρ = 0,924 г/мл). Вычислите его массовую долю, молярную
и моляльную концентрации.
15. Для борьбы с хлорозом растений применяют 0,2%-й
раствор FeSO4 (ρ = 1 г/мл). Рассчитайте массу железного купороса FeSO4·7H2О, необходимую для приготовления 500 г
такого раствора. Рассчитайте молярную, моляльную концентрацию и титр раствора, а также молярную концентрацию
эквивалентов.
Практическое занятие № 8.
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ
План темы
1. Понятие о скорости химической реакции и её выражение для гомогенных и гетерогенных систем.
2. Факторы, влияющие на скорость химических реакций:
а) влияние концентрации (закон действующих масс –
ЗДМ);
б) влияние температуры (правило Вант-Гоффа);
в) влияние катализаторов;
г) понятие о гомогенном и гетерогенном катализе.
3. Физический смысл константы скорости.
4. Состояние химического равновесия, его количественная характеристика.
5. Смещение химического равновесия. Принцип ЛеШателье. Влияние концентрации, давления и температуры
на смещение химического равновесия.
49
Методические указания к решению типовых задач
Пример 1. Определите, во сколько раз изменится ско-
рость прямой и обратной реакции в системе
2NOг + О2 ↔ 2NO
2
∆H0 < 0,
если объем газовой смеси уменьшится в 3 раза. В какую сторону сместится равновесие системы?
Решение. Обозначим концентрации реагирующих ве-
ществ C (NO) = a; C (O2) = в; С (NO2) = с. Согласно закону
действующих масс, скорости прямой V
и обратной V
пр.
обр.
ре-
акций до изменения объема равны:
V
= Ka2в; V
пр.
обр.
= Кс
2
После уменьшения объема гомогенной системы в 3 раза
концентрации каждого из реагирующих веществ увеличатся
в 3 раза и станут равными С (NO) = 3a; С (О2) = 3в; C (NO2) =
= 3c. При новых концентрациях скорости прямой и обрат-
ной реакций соответственно равны:
V
= К (3а) 2. 3в = 27 Ка2в; V
.пр
= К (3С) 2 = К9С
обр.
2
Увеличение скорости составит:
27
2
вКа
27
2
вКа
V
.
обр
V
обр
V
.
пр
V
.
пр
9
КС
КС
2
9
2
Следовательно, скорость прямой реакции увеличилась
в 27 раз, а обратной – в 9. Равновесие системы сместится
в сторону образования NO2, т. е. в сторону прямой реакции.
Пример 2. Вычислите, во сколько раз увеличится ско-
рость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 40 до 600С, если температурный коэффициент реакции (g) равен 3.
Решение. Зависимость скорости химической реакции от
температуры определяется эмпирическим правилом ВантГоффа по формуле
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]