Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Общая и неорганическая химия. Лабораторный практикум. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 174 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

1.8. Гидролиз солей

BaCl2, FeSO4, Pb(NO3)2, Н2SO4, насыщенный раствор CaSO4, концентрированные растворы HCl, Na2S и H2S, кристаллический CuS. Предложите не менее пяти реакций, запишите их в молекулярной и ионной форме и на основе констант диссоциации и произведений растворимости реагентов и продуктов сделайте выводы о возможности их протекания. Проверьте свои предположения на опыте.

1.8. Гидролиз солей

Ионное произведение воды. Водородный и гидроксильный показатель. Гидролиз. Примеры гидролиза солей (в том числе гидролиз многозарядных катионов (с поликонденсацией), гидролиз кислых и основных солей, плохорастворимых соединений), степень и константа гидролиза, рН растворов. Факторы, влияющие на степень гидролиза (температура, концентрация, разбавление, природа иона (с точки зрения теории поляризующего действия)). Взаимное усиление гидролиза.

Вопросы и задания

1. № 589, 593 [2].

2. Как и почему изменяется гидролизуемость в ряду: а) хлори-

дов натрия, магния и алюминия; б) сульфит – селенит – теллурит натрия; в) сульфид – селенид – теллурид калия; г) фосфат – сульфат – хлорат натрия (аммония)?

3. Какая из солей, KF или KCN, подвержена гидролизу силь-

нее? Свои выводы подтвердите расчетами рН для 0,2 М растворов солей. Ответ: рН(раствора KF) = 8,25; рН(раствора KСN) = 8,30.

4. Рассчитайте рН, а для растворов а) и б) также степень гидро-

лиза: а) 0,1 М раствора Na2SO3; б) 0,5 М раствора NH4CN; в) 0,1 М раствора NaHSO3; г) насыщенного раствора PbCl2. Как скажется на степени гидролиза: а) нагревание растворов солей; б) разбавление?

Ответ: а) рН = 10,1, h = 1,27·10-3; б) рН =2,43, h ≈ 1; в) рН = 4,1; г) рН = 4,13.

5. К 100 мл 0,05 М раствора а) селенита калия; б) арсенита на-

трия; в) арсената натрия добавлено 200 мл 0,05 М раствора соляной кислоты. Определите рН полученного раствора. Ответ:

а) рН = 2,26; б) рН = 10,73; в) рН = 4,27.

Часть 1. Общая химия

Лабораторная работа

1. Зависимость рН растворов от состава солей

а) Определите рН растворов следующих солей: NH4NO3, KCl, CH3COONa, Na2CO3, AlCl3, CH3COONH4. Для этого следует оку-

нуть чистую стеклянную палочку в раствор соответствующей соли и смочить этим раствором бумажку, пропитанную универсальным индикатором. Рассчитайте константу гидролиза и рН 1 М растворов указанных веществ. (При расчетах используйте данные таб- лицы.) Сравните экспериментальные результаты с расчетами: правильно ли предсказана среда? Сравните полноту гидролиза солей. Почему в двух случаях рН соответствует нейтральной среде?

б) Исследуйте растворы Na2CO3 и NaHCO3 в отдельных пробирках при помощи универсального индикатора. Почему рН растворов этих солей различны? Подтвердите наблюдения расчетами.

в) Измерьте рН насыщенных растворов карбоната кальция и сульфата свинца. Результаты опыта подтвердите расчетами.

2. Влияние температуры на гидролиз

Налейте в пробирку 4–5 мл раствора

КД [4]

CH3COOH 1,7·10

K′ 4,5·10

H2CO3

NH4OH 1,8·10

Pb(OH)

CaCO

PbSO

K′ 4,5·10 K′′ 4,8·10

K′′ 4,8·10

K′ 9,55·10

K′′ 3·10

-14

ПР [4]

4,8·10

1,6·10

ния гидролиза, считая, что при разбавлении раствора образуется осадок оксохлорида сурьмы SbOCl. Объясните результат опыта.

ацетата натрия и добавьте 2–3 капли фенолфталеина. Часть полученного раство-

-5

ра отлейте в другую пробирку и оставь-

-7

те для сравнения, а оставшийся раствор

-11

нагрейте до кипения. Как меняется интенсивность окраски? Охладите раствор и сравните его цвет с цветом контрольно-

-5

го раствора. Дайте объяснения наблюдае-

-4

мым явлениям.

-8

3. Зависимость полноты гидролиза

от концентрации раствора

-9

-8

а) Налейте в пробирку 1 мл раствора хлорида сурьмы (III) НSbCl4 и, интенсивно перемешивая раствор, добавьте по каплям дистиллированную воду до образования осадка во всем объеме. Напишите уравне-

1.9. Комплексные соединения

б) Раствор с осадком разделите на три части, к одной из частей прилейте по каплям концентрированную соляную кислоту, к другой – концентрированную серную кислоту, к третьей – 1–2 стеклянные ложечки кристаллического хлорида натрия. Затем в каждую пробирку вновь добавьте воду. Что в каждом случае наблюдается и почему?

4. Смещение равновесий гидролиза за

дуктов

Налейте в пробирку около 2 мл раствора хлорида железа (III) и внесите в него 0,5 стеклянной ложечки магниевого порошка. Результатом какой реакции является выделяющийся газ? Как сказывается протекание этой реакции на полноте гидролиза FeCl3? В чем это проявляется?

5. Взаимное усиление гидролиза

Слейте растворы хлорида алюминия и карбоната натрия. Каков состав выпавшего осадка и выделяющегося газа? Составьте уравнение реакции, протекающей при совместном гидролизе двух солей. Какие соли не могут быть получены (не могут существовать) в водном растворе?

счет удаления про-

1.9. Комплексные соединения

Основные понятия координационной теории (внутренняя и внешняя сферы комплексных соединений, комплексообразователь и лиганды, координационное число, дентатность). Номенклатура, классификация, изомерия комплексных соединений. Электролитическая диссоциация комплексных соединений. Константа нестойкости (устойчивости).

Вопросы и задания

1. № 716–718, 723–725, 730–735 [2].

2. Приведены примеры комплексных соединений: K2[ZnCl4],

[

Zn(OH2)6]Cl2, K2[Zn(OH)4], [Ni(NH3)6]Cl2, [Pt(NH3)4Cl2], [Cr(NH3)3(OH2)3]Cl3,

K3[FeF6]. Отметьте внешнюю и внутреннюю сферы комплексных

соединений, комплексообразователь, лиганды; определите заряд комплексного иона, комплексообразователя и лигандов; дайте название перечисленным комплексным соединениям.

Часть 1. Общая химия

3. Определите концентрацию ионов комплексообразователя в 1 л 0,01 М менением объема раствора пренебречь,

Ответ: 6∙10–8 и 8,5∙10

раствора K3[Fe(CN)6], до и после добавления 15 г KCN (из-

–43

моль/л.

нест

([Fe(CN)6]

= 1,26 ∙ 10

–44

)

4. Произойдет ли разрушение комплекса и выпадет ли осадок AgI, если к 0,5 л 0,01 М раствора K[Ag(CN)2] прилить равный объем 0,01 М раствора KI? K

нест

Ответ: да (ПКИ = 5,4∙10

([Ag(CN)2]–) = 1,0 · 10

–11

–21

, ПР

= 1,5 · 10

AgI

–16

5. В таблице приведены величины молярной электропроводнос-

ти комплексных соединений платины. Определите состав внутренней сферы комплексов, учитывая, что во всех случаях кч(Pt) = 6, и дайте названия приведенным комплексным соединениям.

·6NH

PtCl

·5NH

PtCl

·4NH

PtCl

·3NH

PtCl

·2NH

PtCl

·NH

KPtCl

PtCl

Молярная электропроводность,

523 404 224 97 0 109 256

См·см2/моль [1]

6. Определите возможность образования нового комплекса, рас- считав значение константы равновесия: K3[Ag(S2O3)2] + KCN → …

7. Возможна ли с термодинамической точки зрения реакция

между 0,1-молярными растворами гексацианоферрата (III) калия и сульфита калия при рН = 2, если концентрации прочих участников реакции стандартные? Ответ: да (ЭДС = 0,1695 В).

Лабораторная работа

1. Соединения с комплексным катионом

К растворам солей никеля и цинка добавьте по каплям 10 %-ный раствор аммиака. Наблюдайте образование осадков. Полученные осадки растворите в избытке концентрированного раствора аммиака. Составьте уравнения реакций, учитывая, что растворение осадков происходит за счет комплексообразования, при этом в образующихся комплексных катионах координационные числа (кч)

1.9. Комплексные соединения

никеля и цинка соответственно равны 6 и 4. Назовите полученные комплексные соединения.

Растворы сохраните для опыта 3.

2. Соединения с комплексным анионом

К 1 мл раствора нитрата ртути (II) добавьте сначала по кап-

лям, а затем избыток концентрированного раствора йодида калия. Наблюдайте растворение выпадающего в первый момент осадка. Составьте уравнения реакций, учитывая, что растворение осадка происходит за

счет образования тетраэдрического комплекса ртути. Такой же опыт можно провести, заменив раствор соли ртути раствором соли висмута.

Раствор сохраните для опыта 3.

3. Поведение комплексных ионов в растворе

1) Разрушение комплексов за счет образования осадков

К растворам, полученным в результате опытов 1 и 2, добавьте раствор Na2S. Выпадают ли осадки? Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной форме и докажите наличие или отсутствие осадков расчетом констант равновесий проведенных реакций.

2) Разрушение комплексов за счет образования более ус-

тойчивых комплексных ионов

Получите роданидное комплек-

[4]

нест.

сное соединение железа (III) путем добавления раствора роданида аммония к раствору хлорида железа (напишите уравнение реакции). Какова окраска полученного раствора? Теперь добавьте к полученному раствору кристаллический фторид калия. Как и почему изменилась окраска раствора? Составьте уравнение реакции, рассчитайте константу равновесия.

4. Влияние комплексообразования на окислительно-восстановительные свойства веществ

Стандартный редокс-потенциал

для аквакомплексов железа сущест-

[Ni(NH3)6]

[Zn(NH3)4]

[HgI4]

[BiI4]

[Fe(H2O)5(SCN)]2+10

[FeF6]

NiS 10

ZnS 2,5·10

HgS 1,6·10

Bi2S

нест.

1,9·10

-7

2·10

1,5·10

1,1·10

-3

7,9·10

ПР [4]

-24

-72

-9

-30

-15

-17

-22

-52

Часть 1. Общая химия

венно отличается от этой величины для цианидных комплексов:

ϕ0([Fe(H2O)6]3+/[Fe(H2O)6]2+) = 0,77 B, ϕ0([Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-) = 0,36 B.

По значениям ϕ

определите, какие ионы – [Fe(H2O)6]2+ или

[Fe(CN)6]4- – могут быть окислены йодной водой в стандартных ус-

ловиях (ϕ0(I2/2I-) = 0,54 B); ответ подтвердите экспериментально. Составьте уравнение реакции.

5. Комплексы с полидентатными лигандами

В пробирке по обменной реакции получите гидроксид железа (III) и добавьте к осадку концентрированный раствор щавелевой (НООС–СООН) кислоты. Составьте уравнение реакции, изобрази-

те структурную формулу полученного комплексного соединения, учитывая, что гидрооксалат-ион является бидентатным лигандом, дайте название комплексному соединению.

6. Гидратная изомерия комплексных соединений

Несколько фиолетовых кристаллов CrCl3·6H2O растворите в воде и нагрейте полученный фиолетовый раствор. Почему окраска раствора изменяется на зеленую? Составьте схему перехода и назовите все комплексные соединения.

1.10. Гальванический элемент. Направление протекания окислительно-восстановительных реакций

Окислительно-восстановительные реакции, классификация, уравнивание методом электронно-ионного баланса (полуреакций). Степень окисления и валентность (различие понятий). Окислитель, восстановитель. Электрохимические явления. Причины возникновения скачков потенциалов на границе металл – раствор. Устройство и принцип действия гальванического элемента. Назначение и устройство водородного электрода. Стандартный электродный потенциал. Электрохимический ряд активностей металлов. Факторы, влияющие на величину электродного потенциала (природа окисленной и восстановленной формы, температура, концентрация, парциальные давления реагентов и продуктов (уравнение Нернста), форма записи полуреакции, плотность тока). Направление окислительно- восстановительных ре-

1.10. Гальванический элемент. Направление протекания…

акций, влияние рН. Определение различных термодинамических констант методом измерения ЭДС гальванических элементов. Химические источники тока (ХИТ) – классификация, основные характеристики, требования. Примеры первичных, вторичных ХИТ и топливных элементов (устройство, химизм процессов).

Вопросы и задания

1. № 626, 627 (уравнять методом электронно-ионного баланса

(полуреакций)), 657, 660, 662, 664, 666–671 [2].

2. Как следует изменять концентрацию раствора Cu/Zn гальва-

нического элемента в прикатодном пространстве (в прианодном пространстве), чтобы повысить его ЭДС?

3. Рассчитайте ПР некоторой соли PbХ2, если ЭДС концент-

рационного гальванического элемента Pb/Pb+2(СМ=10-1 моль/л)/

/ Pb+2(насыщенный раствор соли PbХ2)/Pb составляет 0,1 В. Ответ: ПР = 2,7·10

4. ЭДС концентрационного гальванического элемента Pt,

H2/0,05 M HCl// «c» М HCl/H2, Pt равен 100,3 мВ. Вычислить обозначенную через «c» концентрацию соляной кислоты и значение pH (считать, что α = 100 %, парциальные давления Н2 на катоде и ано-

де совпадают, а полуэлемент с раствором НCl неизвестной концентрации может быть как катодом, так и анодом). Ответ: «c» = 10-3,

рН = 3 или «c» = 2,5 моль/л, рН = -0,4.

5. Рассчитайте рН, при котором электродные потенциалы полу-

реакций 2СlO Cl2 (ϕ° = 1,359 B) равны при стандартных состояниях прочих реагентов и продуктов. Ответ: рН = 0,46.

6. Возможно ли с термодинамической точки зрения окис-

ление хлорид-ионов (ϕ°(Сl2/2Cl-) = 1,359 B) бихромат-ионами

(ϕ°(Cr2O ях прочих реагентов и продуктов? Ответ: нет (ЭДС = -0,577 В).

7. Определить ЭДС реакции в стандартных условиях, вычислить

ΔG° и константу равновесия реакции: KNO2 + KMnO4 + H2SO4 → KNO

ΔG° = -547 кДж/моль, К = 9·10

-13

+ 16Н+ + 14е → Cl2 + 8Н2О (ϕ° = 1,39 B) и 2Сl- - 2е →

/2Cr3+) = 1,333 B) при рН = 4

+ MnSO4 +… (ϕ°(NO

/HNO2) = 0,94 B). Ответ: ЭДС = 0,567 В,

и стандартных концентраци-

Часть 1. Общая химия

Лабораторная работа

1. Гальванический элемент

Из указанных преподавателем металлов и их растворов соберите гальванический элемент (рис. 1.5). Для этого два небольших стаканчика на 3/4 наполните 1 М растворами указанных солей и опустите в них пластины соответствующих металлов, соединенные металлическим проводником. Стаканы с растворами соедините солевым мостиком – стеклянной трубкой, заполненной

Рис. 1.5. Схема

гальванического элемента

ЭДС для каждого гальванического элемента, использованного в опыте. Составьте схемы гальванических элементов, указав катод и анод и направление движения тока в цепи.

Как изменится ЭДС гальванического элемента, если один из растворов солей разбавить в 10 раз? Рассчитайте ЭДС для данного случая и измерьте, разбавив соответствующий раствор в 10 раз. Вновь сравните расчетное и экспериментальное значения. Как следует изменять концентрацию раствора в прикатодном пространстве (в прианодном пространстве), чтобы повысить ЭДС гальванического элемента?

2. Направление протекания окислительно-восстанови-

тельных реакций

Пользуясь таблицей стандартных электродных потенциалов, рассчитайте ЭДС окислительно-восстановительной реакции между ионами Fe3+ и Г- (где Г = Cl, Br, I) и сделайте вывод о возможности восстановления ионов Fe3+ каждым из галогенид-ионов.

Расчеты проверьте на опыте. В три пробирки налейте по 2 мл 2 М растворов хлорида, бромида и йодида калия, затем в каждую из них добавьте равные объемы 2 М раствора хлорида железа (III). Что наблюдается? Согласуются ли данные опыта с расчетом? Если нет, то почему? Что нужно изменить в условиях проведения опыта, чтобы расчетные и экспериментальные данные совпали?

раствором хлорида калия. Отметьте по вольтметру напряжение.

Рассчитайте ожидаемое значение

1.10. Гальванический элемент. Направление протекания…

Сделайте следую-

щий расчет, имеющий отношение к проведенному опыту, и его результат используйте для комментария вашего эксперимента: начиная с какой концентрации бромид-ионов восстановление ионов Fe

термоди-

намически возможно, если [Fe3+] = 1 моль/л и [Fe2+] = 10-6 моль/л?

3. Влияние кон-

центраций реагентов на возможность протекания окислительно-восстановительных реакций

Сделайте необходи-

мые расчеты и определите, возможно ли восстановление оксида

Полуреакция

+ e → Na

+ e → K

K Al3+ + 3e → Al

Al3+ + 3e → Al Cu2+ + 2e → Cu

Cu2+ + 2e → Cu Fe2+ + 2e → Fe

Fe2+ + 2e → Fe Ni2+ + 2e → Ni

Ni2+ + 2e → Ni Sn2+ + 2e → Sn

Sn2+ + 2e → Sn Zn2+ + 2e → Zn

Zn2+ + 2e → Zn Fe3+ + e → Fe

Fe3+ + e → Fe Cl2 + 2e → 2Cl

Cl2 + 2e → 2Cl Br2 + 2e → 2Br

Br2 + 2e → 2Br I2 + 2e → 2I

I2 + 2e → 2I 2H+ + 2e → H

2H+ + 2e → H 2H2O + 2e → H2 + 2OH

2H2O + 2e → H2 + 2OH O2 + 2H2O + 4e → 4OH

O2 + 2H2O + 4e → 4OH O2 + 4H+ + 4e → 2H2O

O2 + 4H+ + 4e → 2H2O

S2O

+ 2e → 2SO

S2O

+ 2e → 2SO

MnO

+ 8Н+ + 5е → Mn2+ + 4H2O

MnO

+ 8Н+ + 5е → Mn2+ + 4H2O

MnO

+ 4Н+ + 3е → MnО2+ 2H2O

MnO

+ 4Н+ + 3е → MnО2+ 2H2O

MnO

+ е → MnO

MnO

+ е → MnO

, B [4]

-2,713

-2,923

-1,66

0,345

-0,44

-0,228

-0,136

-0,764

-0,764 0,77

0,77

1,359

1,359 1,087

1,087 0,536

0,536

-0,828

0,401

0,401 1,229

1,229

2,01

1,507

1,507 1,692

1,692 0,564

0,564

марганца (IV) соляной кислотой в стандартных условиях? Будет ли протекать эта реакция, если заменить 1 М раствор соляной кислоты концентрированным раствором HCl (ω = 35,2 %, ρ = 1,175 г/см3)? Результаты расчетов проверьте на опыте. Составьте уравнение реакции, уравняйте его методом полуреакций.

4. Влияние рН на направление протекания окислитель-

но- восстановительных реакций

В три пробирки налить 1–2 мл раствора KMnO4, в первую пробирку добавить разбавленный раствор серной кислоты, в третью – раствор щелочи, а во второй пробирке раствор оставить нейтральным. В каждую из пробирок добавить по 1 стеклянной ложечке сульфита натрия. Что наблюдается?

Часть 1. Общая химия

Составьте уравнения реакций, уравняйте их методом полуре-

акций.

Результаты опытов обоснуйте с помощью расчетов: а) для полуреакций MnO

+ 8Н+ + 5е → Mn2+ + 4H2O и MnO

+ 4Н+ + 3е → MnО2 + 2H2O рассчитать ϕ при рН = 0 и 7, считая кон-

центрацию Mn2+ равной 10

-20

моль/л; какой из вариантов восста-

новления перманганат-иона термодинамически более выгоден в

кислой и нейтральной среде?

б) для полуреакции MnO

+ 4Н+ + 3е → MnО2 + 2H2O определите

диапазон значений рН, при котором ϕ этой полуреакции меньше

ϕ0 полуреакции MnO

+ е → MnO

; какой из вариантов восстанов-

ления перманганат-иона термодинамически более выгоден в ще-

лочной среде?

1.11. Электролиз. Явление перенапряжения

Электролиз. Напряжение разложения. Явление перенапряжения. Последовательность процессов при электролизе. Применение электролиза.

Вопросы и задания

1. № 690, 692, 710–715 [2].

2. При электролизе раствора хлорида щелочного металла обра-

зовалось 1,12 г щелочи и 0,224 л хлора при н. у. Хлорид какого металла подвергся электролизу? Ответ: КCl.

Лабораторная работа

1. Электролиз водных растворов йодида калия и сульфа-

та натрия

Пользуясь величинами стандартных электродных потенциалов, предскажите состав продуктов электролиза водных растворов йодида калия и сульфата натрия. Составьте уравнения катодных и анодных процессов, суммарные уравнения с разделенными катодным и анодным пространствами и при перемешивании растворов. Предложите способы обнаружения продуктов электролиза.

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 174 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]