Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Неорганическая и аналитическая химия. Практикум
.pdf
Разделите содержимое каждой пробирки на две части
и добавьте к одной из них 2 капли фенолфталеина, а к другой – 2 капли метилового оранжевого. Отметьте окраску индикаторов во всех пробирках.
Опыт 3. Влияние температуры на степень гидролиза
Налейте в пробирку 8 капель 4 н раствора CH3COONa, добавьте 2 капли фенолфталеина и отметьте окраску раствора.
Нагрейте содержимое пробирки на водяной бане до кипения и наблюдайте изменение окраски раствора. Объясните причину изменения окраски.
Составьте схему диссоциации соли, ионное и молекулярное уравнение реакции гидролиза и сделайте вывод
о влиянии температуры на степень гидролиза.
Опыт 4. Обратимость гидролиза
Налейте в пробирку 3 капли 1 н раствора Bi (NO3) 3 и добавляйте по каплям дистиллированную воду до помутнения
раствора. Прибавьте в пробирку с осадком по каплям концентрированный раствор HNO3 до растворения осадка.
Напишите ионные и молекулярные уравнения реакций
гидролиза по I ступени с получением гидроксонитрата висмута (III) и перевода его в нитрат висмута (III).
Отметьте направление всех рассмотренных в опыте реакций и влияние H2O и HNO3 на смещение равновесия при
гидролизе соли.
Опыт 5. Полный гидролиз
Налейте в пробирку 3 капли 1 н раствора Al (NO3) 3, добавьте по каплям 1 н раствор Na2CO3 до образования осадка
и выделения газа. Напишите молекулярное уравнение реакций образования Al2 (CO3) 3 и его полного разложения водой.
На основании этого опыта укажите, какие соли способны подвергаться полному гидролизу и возможно ли их существование в водных растворах.
71
Вопросы для самостоятельной работы
O2H
K
1. Сформулируйте сущность понятий: ионное произве-
дение воды
: водородный рН и гидроксильный рОН
показатели, приведите формулы для их расчета.
2. Используя шкалу значений рН таблицы 7 приложения,
поясните понятия: сильнокислый, кислый, слабокислый,
сильнощелочной, щелочной, слабощелочной растворы.
3. Вычислите рН 0,1; 0,01; 0, 001 н растворов HCl
и NaOH.
4. Вычислите рН раствора, в 100 мл которого содержится 0,0365 г HCl, и рН раствора, в 2 мл которого содержится
0,0004 г NaOH.
5. Вычислите [H+] и [OH-] в растворах, рН которых равны 5 и, соответственно, 8.
6. Вычислите кислотность [H+] соков по значениям их
рН: морковный (рН 6,67); картофельный (рН 5,92); яблочный (рН 2,5).
7. рН желудочного сока равен 1,5; рН кишечного – 8,83;
крови – 7,4; слюны – 6,9; слез – 7. Вычислите [H+] в этих
системах.
8. Вычислите кислотность почв [H+] по значению рН,
при котором могут наиболее интенсивно развиваться следующие сельскохозяйственные культуры: картофель (рН 5);
горох (рН 6); свекла (рН 7).
9. Повышенная кислотность дерново-подзолистых почв
обусловлена содержанием в них ионов подвижного алюминия, которые производят на растения угнетающее действие.
Объясните, почему это происходит.
10. Пшеница хорошо развивается при рН почвы от 6 до
7. Вычислите концентрацию катионов водорода (моль/л)
и гидроксид-ионов при нижнем значении рН.
11. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций, которые могут происходить в почве, имеющей щелоч-
72
ную среду при внесении в неё сульфата цинка.
12. Какая из перечисленных солей понизит рН почвенного раствора: KNO3, K2SO4, MnSO4? Ответ подтвердите
уравнениями реакций.
13. Какие вещества можно использовать в качестве мелиорантов для нейтрализации почвы, если рН почвенного
раствора равен 9: H2SO4, CaO, FeSO4, Ca (OH)2?
14. рН почвы на садовом участке равен 5. Какое из указанных веществ следует внести в почву для увеличения
и уменьшения кислотности: K2CO3, NH4NO3, FeCl3? Дайте
пояснения, написав уравнения реакций их гидролиза.
15. Укажите значения рН растворов: поваренной соли,
пищевой соды, столового уксуса. Поясните ответ, написав
соответствующие уравнения реакций гидролиза и диссоциации, предложите метод измерения рН.
Практическое занятие № 11.
КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
План темы
1. Понятие о комплексных соединениях, их строение.
2. Координационная теория А. Вернера.
3. Определение заряда комплексного иона и комплексообразователя.
4. Классификация комплексных соединений и их номенклатура.
5. Свойства комплексных соединений:
а) электролитическая диссоциация, выражение констан-
ты нестойкости;
б) реакции с участием внешней и внутренней сферы.
6. Практическое значение комплексных соединений.
Комплексные соединения можно назвать соединениями
сложного состава, в которых выделяют центральный атом
(комплексообразователь) и непосредственно связанные
73
с ним молекулы или ионы (лиганды). В структуре комплексного соединения выделяют координационную (внутреннюю) сферу, состоящую из комплексообразователя и окружающих его лигандов. Ионы, находящиеся за пределами
координационной сферы, образуют внешнюю сферу комплексного соединения. Число лигандов, связанных с комплексообразователем, называется координационным числом. Внутренняя сфера может быть анионом, катионом и не
иметь заряда.
Название комплексных частиц дают, указывая сначала
название лигандов, затем комплексообразователя с указанием степени окисления.
Название лигандов:
Cl- (и другие галогены) – хлоро; Н2О – акво; NH3 –амино; CN- -циано; SO
2-
– сульфато; NO
4
-
– нитрато; NO
3
-
– ни-
2
трито и др.
Количество лигандов указывают приставками ди, три,
тетра, пента, гекса.
Названия соединений с комплексным анионом оканчиваются суффиксом «-ат», в комплексных катионах название
комплексообразователя дается без специальных окончаний.
Например: Са2 [Fe (CN) 6] – гексацианоферрат (II) кальция;
[Fe (H2O) 6] SO4 – сульфат гексааквожелеза (II).
Методические указания к решению типовых задач
Пример 1. Определите заряд комплексного иона, коорди-
национное число (к. ч.) и степень окисления комплексообразователя в соединениях: а) K3 [Fe (CN) 6]; б) Na [Al (OH)4];
в) (NH4) 2 [MnF8]; г) [Cr (H2O) 2 (NH3) 3Cl] Cl2; д) [Pt (H2O)
(NH3)2 Cl2].
Решение. Заряд комплексного иона равен заряду внешней сферы, но противоположен по знаку. Координационное
число комплексообразователя равно числу лигандов, координированных вокруг него.
74
Степень окисления комплексообразователя определя-
+−
ется так же, как степень окисления атома в любом соединении, исходя из того, что сумма степеней окисления всех
атомов в молекуле равна нулю.
Заряды нейтральных молекул (Н2О, NH3) равны нулю.
Заряды кислотных остатков определяют из формул соответствующих кислот. Исходя из этого:
Заряд К.ч. Степень окисления
а) –3 6 +3
б) –1 4 +3
в) –2 8 +6
г) +2 6 +3
д) 0 5 +2
Пример 2. Напишите диссоциацию комплексного соединения К4 [Fe (CN) 6] и выражение константы нестойкости
комплексного иона [Fe (CN) 6] 4-.
Решение. Комплексное соединение гексацианоферрат
(II) калия, являясь сильным электролитом, в водном растворе диссоциирует на ионы внешней и внутренней сфер, это I
ступень диссоциации:
К4 [Fe (CN) 6] = 4K+ + [Fe (CN) 6]
4-
Комплексный ион диссоциирует обратимо и в незначительной степени на составляющие его частицы:
Обратимый процесс характеризуется константой равновесия, которая называется константой нестойкости:
[Fe (CN) 6] 4-↔ Fe2+ + 6CN
6
4
6
Кн =
2
Fe CN
()
Fe CN
[[
75
-
Лабораторная работа № 6.
КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Цель работы: исследовать получение, свойства и разру-
шение комплексных соединений.
Опыт 1. Образование комплексной соли
Налейте в пробирку 3 капли 1 н раствора CuSO4 и по каплям добавляйте 2 н раствора NH4OH до образования осадка (CuOH) 2SO4. Отметьте его окраску и добавьте по каплям
6 н раствор NH4OH до полного растворения, отметьте цвет
раствора (опыт проводите в вытяжном шкафу).
Напишите уравнения реакций получения основной соли
и её растворения в NH4OH. Отметьте составные части комплексного соединения, напишите уравнения диссоциации
и выражение константы нестойкости (Кн), запишите значение Кн, пользуясь таблицей 8 приложения.
Опыт 2. Диссоциация двойной и комплексной соли
Налейте в одну пробирку 3 капли 1 н раствора NH4Fe(SO4)2,
в другую 3 капли 0,5 н раствора K3 [Fe (CN) 6]. Добавьте в каждую пробирку по одной капле насыщенного раствора NH4CNS.
Отметьте наблюдаемые явления, сделайте вывод о наличии
ионов Fe3+ в растворах двойной и комплексной соли.
Составьте уравнения реакций диссоциации двойной
соли и образования роданида железа (III). Для комплексной
соли напишите реакции электролитической диссоциации
и выражения Кн.
Опыт 3. Комплексные соединения в реакциях обмена
Налейте в пробирку 2 капли 1 н раствора CuSO4 и добавьте по каплям 0,5 н раствора K4 [Fe (CN) 6] до образования осадка, отметьте его цвет. Напишите уравнения реакции
обмена с участием внешней сферы комплексного соединения, назовите комплексное соединение, укажите его составные части.
76
Опыт 4. Образование и разрушение комплексного
иона
Налейте в пробирку 2 капли 0,1 н раствора AgNO3, добавьте 2 капли 2н раствора HCl, отметьте цвет осадка, напишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.
Отделите осадок от раствора и добавьте к осадку по каплям 6 н раствор NH4OH до его растворения. Разделите раствор на две части, к одной из них добавьте по каплям 1 н
раствор KJ, а к другой – 6 н раствор HNO3 до образования
осадков. Отметьте их окраску, составьте уравнения соответствующих реакций.
Приведите схему диссоциации аммиаката серебра и выражения константы нестойкости комплексного иона, укажите её численное значение.
Задания для самостоятельной работы
1. Определите заряд комплексного иона и комплексообразователя, назовите соединения: Na3 [Ag (S2O3) 2];
[Zn (NH3) 6] Cl2; [Cr (H2O) 6] Cl3; Na2 [Cu (CN) 4]; Na2 [Pb
(OH) 4]; K3 [BiJ6].
2. Определите величину и знак заряда комплексных ионов и на их основе составьте формулы комплексных соединений: [Al3+F6]; [Pt4+Cl6]; [Fe2+ (OH) 4]; [Hg2+J4]; [Co2+ (NH3) 4].
3. Напишите уравнения электролитической диссоциации следующих комплексных соединений и выражения констант нестойкости их комплексных ионов:
[Ni (NH3) 6] SO4; Na3 [Cu (CN) 4]; Na2 [CdCl4]; Na2 [Hg (CNS) 4]
Пользуясь таблицей 8 приложения расположите ком-
плексные ионы в порядке увеличения их устойчивости.
4. Закончите уравнения реакций получения комплексных соединений, напишите ионные уравнения.
CuCl2 + KCN (изб.)
CoCl3 + NaNO2 (изб.)
SnCl4 + NaOH (изб.)
77
5. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций образования нерастворимых веществ согласно приведенным схемам:
K4 [Fe (CN) 6] + CuSO
(NH4) 2 [Hg (CNS) 4] + CoCl
4
2
6. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций разрушения комплексных ионов при взаимодействии
указанных веществ:
Na3 [Co (NO2) 6] + NaOH
[Ni (NH3) 6] SO4 + Na2S
7. Напишите формулы комплексных соединений, имеющих состав:
AgCl·2NH3; AgCN·KCN; CoCl3·3KCl; Co (NO3) 3·3NaNO3;
Co (NO2) 3·KNO2·2NH3; укажите заряд и координационное
число комплексообразователя, величину и знак заряда комплексного иона.
8. Напишите формулу комплексного иона, в котором
комплексообразователем с координационным числом 4 является ион Cu2+, а лигандами – молекулы воды. Напишите
уравнения реакции диссоциации и выражение константы
нестойкости комплексного иона.
9. Координационное число кобальта (III) равно шести.
Представьте соединения CoBr3·4NH3·2H2O; CoCl3·4NH3;
CoCl3·4NH3·H2O в виде комплексных, напишите реакции их
диссоциации и выражения константы нестойкости.
10. В растворе соли состава CoCO3·Cl-·4NH3 не обнару-
жены NH3, ионы Co2+ и CO
2-
, весь хлор, содержащийся в со-
3
ставе соли, образует AgCl. Составьте формулу комплексного
соединения, определите заряд иона комплексообразователя.
11. Природный минерал карналлит является двойной
солью KCl·MgCl2·6H2O, дайте название вещества и напишите уравнение электролитической диссоциации.
12. Медный купорос является кристаллогидратом
[Cu(H2O)4]SO4H2O. Напишите уравнения электролитиче-
78
ской диссоциации по I и II ступеням.
13. При выветривании медного купороса в первую очередь удаляется вода из внешней среды. Рассчитайте, на
сколько граммов уменьшится масса 1 моля купороса.
14. Металлическая ртуть и все её соединения ядовиты.
При взаимодействии нитрата ртути (II) с йодатом калия образуется комплексное соединение, координационное число
ртути равно четырем. Напишите формулу комплексного соединения, уравнения электролитической диссоциации и выражение константы нестойкости.
15. Назовите комплексообразователи в хлорофилле, гемоглобине и витамине B12, отметьте их биологическую роль.
79
2. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Аналитическая химия – это наука о методах каче-
ственного и количественного анализа.
Качественный анализ – это совокупность химических,
физико-химических и физических методов, применяемых для обнаружения и идентификации элементов, ионов
или соединений, входящих в анализируемое вещество или
смесь веществ. Качественный анализ всегда предшествует
количественному.
ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ
КАЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА
1. Аналитическая (качественная) реакция – это реак-
ция, которая сопровождается заметным внешним эффектом,
позволяющим определить, что химический процесс происходит: выделением или растворением осадка, изменением
окраски анализируемого раствора, выделением газообразных веществ.
2. Специфическая реакция – это реакция, которая по-
зволяет обнаружить ион в присутствии любых других ионов.
3. Чувствительность реакции – свойство реакции
обнаруживать минимальное количество вещества в минимальном объеме раствора. Количественно чувствительность реакции характеризуется двумя показателями:
обнаруживаемым минимумом и минимальной концентрацией.
4. Обнаруживаемый минимум – минимальная масса
вещества, которую удается обнаружить с помощью данной
реакции, измеряется в микрограммах (1 мкг = 10
–6
г).
5. Минимальная концентрация показывает, при каком разбавлении раствора аналитическая реакция дает положительный результат.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]