Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Неорганическая и аналитическая химия. Практикум
.pdf
3Cu2+ + 2PO
3-
= Cu3 (PO4)
4
2
Полученное уравнение показывает, что в данной реакции взаимодействуют ионы Cu2+ и PO
3-
, все остальные
4
остались без изменения.
В тех случаях, когда ионы не взаимодействуют, не происходит и реакция. Например:
Na2SO4 + 2KNO
= K2SO4 + 2NaNO
3
3
сильный сильный сильный сильный
электролит электролит электролит электролит
Напишем уравнение в ионном виде:
2Na+ + SO
2-
+ 2K+ + 2NO
4
-
= 2K+ + SO
3
2-
+ 2Na+ + 2NO
4
-
3
Из ионного уравнения видно, что ионы не связываются
друг с другом, следовательно, реакция не протекает.
Пример 2. Дано сокращенное ионное уравнение, напи-
сать молекулярное:
Al+3 + PO
3-
↔ AlPO
4
4
Чтобы написать молекулярное уравнение, соответствующее приведенному ионному, нужно выбрать вещество,
которое при диссоциации дает катионы Al+3, это растворимые средние соли AlCl3, Al (NO3) 3; далее нужно подобрать
электролит, дающий ионы PO
3-
, лучше тоже растворимую
4
среднюю соль Na3PO4, K3PO4, так как фосфорная кислота
является электролитом средней силы. Выбор веществ можно провести с помощью таблиц 2 и 5 приложения.
AlCl3 + Na3PO4 = AlPO4↓ + 3NaCl
сильный сильный осадок сильный
электролит электролит электролит
Пример 3. Написать в молекулярных и ионно-молекулярных формах взаимодействие между следующими веществами:
а) нитратом свинца и сульфатом натрия:
Pb (NO3) 2 + Na2SO4 = PbSO4↓ = 2NaNO
61
3
Pb2+ + 2NO
Pb2+ + SO
4
-
+ 2Na+ + SO
3
2-
= PbSO
4
2-
= PbSO4↓ + 2Na+ + 2NO
4
-
3
б) карбонатом калия и азотной кислотой:
K2CO3 + 2HNO3 = 2 KNO3 + H2O + CO2↑
2K+ + CO
2-
CO
3
2-
+ 2H+ +2NO
3
+ 2H+ = H2O + CO2↑
-
+ 2K+ + 2NO3 + H2O + CO2↑
3
в) сульфитом калия и соляной кислотой:
K2SO3 + 2HCl = 2KCl + H2SO
2K+ + SO
2-
SO
3
2-
+ 2H+ + Cl- = 2K+ + 2Cl- + H2SO
3
+ 2H+ = H2SO
3
3
3
Пример 4. Составление молекулярно-ионных уравнений, когда среди исходных веществ есть малорастворимые
или слабодиссоциирующие вещества:
а) взаимодействие гидроксида железа (III) с серной кислотой с получением средней соли:
2Fe (OH) 3 + 3H2SO4 = Fe2 (SO4) 3 + 6H2O
2Fe (OH) 3 + 6H+ + 3SO
2-
= 2Fe3+ + 3SO
4
2-
+ 6H2O
4
2Fe (OH) 3 + 6H+ = 2Fe3+ + 6H2O
б) взаимодействие синильной кислоты с гидроксидом
калия:
HCN + KOH = KCN + H2O
HCN + K+ + CN- + H2O
HCN + OH- = CN- + H2O
в) взаимодействие гидроксида алюминия со щелочью:
Al (OH) 3 + 3NaOH = Na3 [Al (OH) 6]
Al (OH) 3 + 3Na+ + 3OH- =3Na+ + [Al (OH) 6]
Al (OH) 3 + 3OH- = [Al (OH) 6]
3-
3-
62
Лабораторная работа № 4.
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ
Цель работы: ознакомиться с реакциями диссоциации
соединений различных классов, зависимостью диссоциации от различных факторов.
Опыт 1. Сравнение относительной силы кислот
Налейте в три пробирки по 5 капель 2 н растворов HCl,
H2SO4, CH3COOH и внесите в них по грануле цинка. Отметьте интенсивность реакций и поясните наблюдаемые явления.
Составьте уравнения всех реакций в молекулярном и ионном
виде. Приведите численные значения степени диссоциации
для указанных кислот, используя таблицу 5 приложения.
Опыт 2. Влияние разбавления на степень диссоциации кислот
Налейте в одну пробирку 5 капель концентрированного
раствора H2SO4 и опустите гранулу цинка, отметьте интенсивность реакции. В другую пробирку налейте 15 капель
дистиллированной воды и осторожно перелейте в неё содержимое первой пробирки. Объясните наблюдаемые явления и составьте уравнения в молекулярном и ионном виде.
Опыт 3. Смещение равновесия диссоциации слабого
электролита
Смещение равновесия диссоциации CH3COOH.
Налейте в пробирку 10 капель 2 н раствора CH3COOH,
добавьте 2 капли метилового оранжевого и отметьте окраску раствора. Разделите раствор на две части и добавьте
к одной из них несколько кристаллов CH3COONa, отметьте
изменение окраски.
Составьте уравнения реакции диссоциации CH3COOH
и CH3COONa и объясните влияние одноименного иона соли
на смещение равновесия диссоциации CH3COOH. Приведите выражение константы диссоциации кислоты и её численное значение, используя таблицу 6 приложения.
63
Смещение диссоциации NH4OH.
Налейте в пробирку 10 капель 2 н раствора NH4OH, добавьте 2 капли фенолфталеина и отметьте окраску раствора.
Разделите раствор на две части и к одной из них добавьте
несколько кристаллов NH4Cl, отметьте изменение окраски.
Составьте уравнение реакции диссоциации NH4OH
и NH4Cl, объясните влияние одноименного иона соли на
смещение равновесия диссоциации NH4OH. Приведите выражение константы диссоциации NH4OH и её численное
значение, используя таблицу 6 приложения.
Опыт 4. Диссоциация амфотерного электролита
Налейте в две пробирки по две капли 2 н раствора
NaOH, добавьте в каждую по каплям 1 н раствор ZnSO4 до
образования осадка. Затем в одну из пробирок добавьте по
каплям 2 н раствор HCl, в другую – 2 н раствор NaOH до
растворения осадков.
Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций
получения Zn (OH) 2 и растворения его в HCl и NaOH, а также уравнение диссоциации Zn (OH) 2. В растворе NaOH образуется тетрагидроксоцинкат натрия.
Опыт 5. Ионные реакции в растворах электролитов
Налейте в одну пробирку по 2 капли 1 н растворов KJ
и Pb (NO3) 2, во вторую – каплю 2 н раствора NaOH и по
каплям 1 н раствор CuSO4 до получения осадка, в третью
пробирку налейте 4 капли 2 н раствора Na2CO3 и по каплям
2 н раствор HCl.
Отметьте свои наблюдения.
Напишите уравнения всех реакций в молекулярном
и ионном виде. Для H2CO3 напишите уравнения реакций
разложения и диссоциации. Приведите выражение констант
диссоциации по первой и второй ступеням (К1 и К2). Приведите их значение, используя таблицу 6 приложения.
64
Задания для самостоятельной работы
1. Приведите уравнения диссоциации следующих веществ: HNO3, H3PO4, Ba(OH) 2, Be(OH) 2, Cr2(SO4)3, (CuOH)2SO4,
K2HPO4, KAl (SO4) 2, Na2 [Sn (OH) 4].
2. Напишите уравнения диссоциации по первой и второй ступени следующих веществ: H2SO3, Pb (OH) 2, выражения константы диссоциации (
K
,
). Используя данные
K
д
д
II
I
таблицы 6 приложения напишите их значения.
3. Докажите амфотерный характер гидроксида олова (II).
Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.
4. Отметьте сущность ионных реакций в растворах электролитов. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций взаимодействия K2SO4 и AgNO3; FeS и HCl; Fe(OH)3
и H2SO4.
5. Составьте молекулярные уравнения на основании сокращенных схем:
Cu2+ + S2- → CuS; Ca2+ + CO3 2- = CaCO3;
Al (OH) 3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O; H++ OH- →H2O
6. Какими ионами обогащается почва при внесении
в неё аммиачной селитры и сульфата аммония, суперфосфата и поташа? Составьте уравнения электролитической диссоциации указанных веществ.
7. Какие ионы вносятся в соответствующие пищевые
продукты в процессе их соления, маринования уксусом,
при добавлении пищевой соды и гидрокарбоната аммония?
Составьте уравнения реакций их электролитической диссоциации.
8. Напишите, из каких ионов состоят соли, применяемые в качестве минеральных подкормок для картофеля
и овощей: нитрат натрия, сульфат калия, нитрат кальция.
9. Напишите уравнения электролитической диссоциации солей, используемых в качестве минеральных подкормок для животных: сульфата цинка; сульфата марганца (II),
65
сульфата меди (II), гидрофосфата кальция, сульфата кобальта (II).
10. Напишите уравнения электролитической диссоциации гидроксида натрия и гидроксида кальция, водные растворы которых используют для обработки грубых кормов
в животноводстве (солома, веточный корм, древесные опилки) перед скармливанием их животным.
11. Углекислый газ, выделяемый при дыхании микроорганизмов и корнями растений, соединяется в почве с водой,
образуя слабую угольную кислоту H2CO3. Часть этой кислоты обратимо диссоциирует, другая часть разлагается на исходные газ и воду. Представьте четыре названных процесса
двумя уравнениями реакций.
12. Необходимые элементы питания растений усваиваются в виде ионов: K+, Ca2+, Mg2+, (NO3) -, (H2PO4) -. Составьте формулы солей, образованных этими ионами, назовите
эти соли.
13. Напишите уравнения электролитической диссоциации солей, применяемых в качестве фосфорных удобрений:
Ca (H2PO4) 2, Ca (HPO4), K3PO4. Назовите эти соли.
14. Кратковременный сухой нагрев жмыха и хлорида
кальция делает полученный продукт съедобным для животных. Составьте уравнение реакции образования сульфата железа (II) и хлорида кальция в молекулярном и ионном виде.
15. Подкормка культур кремнием в виде раствора силиката натрия благотворно сказывается на урожае риса, сахарной свеклы, подсолнечника, кукурузы. Напишите уравнение реакции получения данного вещества в молекулярном
и ионном виде.
16. Внекорневая подкормка плодовых деревьев осуществляется опрыскиванием листьев разбавленными растворами
солей: сульфата калия, фосфата калия, нитрата кальция. Напишите уравнения реакций диссоциации этих солей.
66
17. Нитрат магния – ценная подкормка для растений.
Магний входит в состав хлорофилла, азот – необходимый
элемент для образования белков. Напишите уравнение реакции получения этой соли и её диссоциации.
18. Для изучения влияния Fe3+ на предупреждение хлороза растений был приготовлен раствор железоаммонийных
квасцов NH4Fe (SO4) 2·12H2O. Напишите уравнение реакции
диссоциации этой соли.
20. Силикаты натрия и кальция при внесении в почву
взаимодействуют с почвенными кислотами, образуя кремневую кислоту H2SiO3, которая улучшает структуру почвы,
увеличивает влагоёмкость пахотного слоя. Составьте уравнения реакций взаимодействия названных силикатов с соляной и угольной кислотами.
Практическое занятие № 10. ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ
План темы
1. Ионное произведение воды. Водородный показатель.
Значение рН в нейтральной, кислой и щелочной средах.
2. Индикаторы, их характеристика.
3. Определение процесса гидролиза, примеры.
4. Типичные случаи гидролиза солей.
5. Количественная характеристика процесса гидролиза:
степень (h) и константа гидролиза (Кг).
6. Влияние концентрации соли и температуры на степень гидролиза.
7. Условия усиления и подавления гидролиза.
Химическое обменное взаимодействие ионов растворенной соли с водой, приводящее к образованию слабодиссоциирующих продуктов (молекул) слабых кислот или
оснований, анионов кислых или катионов основных солей
и сопровождающееся изменением рН среды, называется гидролизом.
67
Ввиду особой важности гидролиза солей в регулировании биологических процессов следует отработать навыки
написания уравнений реакций гидролиза.
Рекомендуемая последовательность действий:
а) составить уравнение диссоциации соли;
б) выяснить, по какому иону идет гидролиз.
С водой взаимодействует растворимая соль, гидролиз
идет по иону от слабого электролита. Поэтому для ответа
на вопрос используются справочные данные табл. 2 и 5 приложения;
в) составить для этого иона уравнение реакции взаимодействия с водой (с одной молекулой, так как в обычных
условиях гидролиз идет по первой ступени). Это уравнение
будет сокращенным ионным уравнением гидролиза (или ионно-молекулярным), оно определяет наступающее в растворе
равновесие и характеризуется константой гидролиза (Кг);
г) записать уравнение гидролиза в молекулярном виде.
При этом в основу берется ионное уравнение (пункт в), а для
составления нейтральных молекул используются противоионы из уравнения диссоциации соли (пункт а).
Методические указания к решению типовых задач
Пример 1. Составить уравнение гидролиза хлорида
алюминия по I ступени:
а) АlCl3 = Al 3+ + 3Cl-;
б) из приложений выясняем, что иону Al3+ соответствует
слабое основание, а иону Cl – сильная кислота, значит гидролиз идет по катиону;
в) Al3+ + HOH ↔ (AlOH) 2+ + H+.
Катион Al3+ «вырвет» из воды отрицательную часть ОН-.
Заряд образовавшегося иона (AlOH) 2+ определяем алгебраической суммой зарядов Al3+ и ОН- Связывание ионов ОНведет к избытку в растворе ионов Н+, что определяет кислую реакцию среды (рН< 7).
68
Выражение для константы гидролиза имеет вид:
++
2
Al
+
3
AlOH H
;
Кг =
г) при составлении уравнения в молекулярной форме
констатируем, что всем положительным ионам уравнения
(2) соответствуют имеющиеся в свободном виде уравнения
(1) отрицательные ионы Cl-. С учетом зарядов ионов составляем электронейтральные молекулы:
AlCl3 + H2O ↔ AlOHCl2 + HCl
Пример 2. Какие продукты образуются при смешива-
нии растворов:
а) Al (NO3) 3 = Al3+ + 3NO
K2CO3 = 2K+ + CO
-
3
2-
3
Из приложений (табл. 6) находим, что гидролиз соли Al
(NO3) 3 идет по катиону, а К2СО3 по аниону:
б) Al3+ + HOH ↔ (AlOH) 2+ + H
2-
CO
+ HOH ↔ (HCO3) – + OH
3
+
-
Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то
идет взаимное усиление гидролиза каждой из них, поскольку ионы Н+ + ОН- образуют молекулу слабого электролита
Н+ + ОН- = Н2О.
При этом равновесие реакции гидролиза сдвигается
вправо и гидролиз каждой из взятых солей идет до конца
с образованием слабого основания Al (OH) 3 и слабой кислоты Н2СО3, которая распадается на СО2 и Н2О.
Ионно-молекулярное уравнение:
2Al3+ + 3CO
2-
+ 3H2O = 2Al (OH) 3 + 3CO
3
2
Молекулярное уравнение:
2 Al (NO3) 3 + 3K2CO3 + 3H2O = 2Al (OH) 3 + 3CO2 + 6KNO
Водный раствор, полученный при полном гидролизе солей, имеет среду, близкую к нейтральной (рН~7).
3
69
Лабораторная работа № 5. ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ
Цель работы: изучение реакций гидролиза солей, опре-
деление рН растворов.
Опыт 1. Определение окраски индикаторов и значение рН в различных средах
Налейте в три пробирки по 5 капель 2 н раствора HCl,
в три другие по 5 капель 2 н раствора NaOH и в три пробирки дистиллированной воды. В каждый электролит опустите
полоску универсальной индикаторной бумаги, отметьте её
окраску, по стандартной шкале определите значения рН.
Используя приведенную ниже таблицу значений рН, отметьте реакцию среды указанных растворов и воды. Проверьте изменение окраски лакмуса, фенолфталеина и метилового оранжевого под действием каждого из приведенных
в опытах электролитов. Результаты наблюдений запишите
в таблицу окраски индикаторов.
Таблица 5
Окраска индикаторов в зависимости от среды
Индикатор Цвет индикатора
в дистиллированной
воде
Лакмус
Фенолфталеин
Метилоранж
в кислоте в щелочи
Опыт 2. Определение окраски индикаторов и рН
растворов солей
Налейте в три пробирки по 8 капель 1 н растворов
Al (NO3)3, Na2CO3 и KJ. С помощью стеклянной палочки нанесите по 2 капли каждого из растворов на полоски универсальной индикаторной бумаги. Отметьте окраску полосок,
сравните её со стандартной шкалой и определите значение
рН. Используя шкалу рН, отметьте реакцию среды растворов указанных солей.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]