Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Учебное пособие по общей, неорганической и аналитической химии (направление подготовки 36.03.02 – «Зоотехния», квалификация «бакалавр»)
.pdf
окисляются концентрированной H2SO4? Как различаются
продукты окисления в зависимости от активности реагирующего металла? Приведите молекулярные и электронные
уравнения реакций магния с разбавленной и концентрированной серной кислотой. Назовите также металлы, которые с
ней не реагируют.
183. Будет ли вытесняться водород из воды при контак-
те ее с медью? Составьте уравнения возможных реакций:
а) Cu + HCl; в) Cu + HCl (конц.);
б) Cu + HNO3 (конц.); г) Cu + HCl + O2.
Составьте для них уравнения электронного баланса.
Объясните причину невозможности протекания остальных
реакций.
184. Написать уравнения реакция взаимодействия амфо-
терных гидроксидов Al(OH)3 и Zn(OH)2 с кислотами и щелочами. Назвать продукты реакции.
185. Какая связь существует между восстановительной
способностью металлов и их положением в периодической
системе? Объясните, почему в водных растворах восстановительную способность можно оценить, используя ряд напряжений металлов, по величине стандартного электродного потенциала. Укажите примеры любых четырёх металлов, вытесняющих кобальт из растворов его солей. Назовите причину
этого явления и приведите уравнение электронного баланса
одной из соответствующих реакций.
186. Какие периодические характеристики химических
элементов могут служить в качестве меры проявления их металлических свойств? У каких элементов из сравниваемых
ниже пар металлические свойства выражены более заметно :
а) Be и Mg , б) Mg и Al? Из указанных трех металлов выберите
те, которые растворимы не только в кислотах, но и в сильных
основаниях (щёлочах). Ответ аргументируйте, а также проиллюстрируйте его уравнениями соответствующих реакций
в молекулярной и ионной формах.
121
187. Написать уравнения реакций образования средних
и кислых солей при взаимодействии следующих веществ, назвать продукты реакций:
а) H2SO4 + NaOH ------>
б) H2SO4 + Ca(OH)2 ------>
в) Na2CO3 + HCl ------->
188. Ржавая окраска на поверхности водосливных рако-
вин и других резервуаров обусловлена отложением нерастворимого в воде гидроксида железа (III). Предложите химический способ очистки от ржавчины; составьте соответствующие уравнения реакций.
189. Объясните, как будут реагировать с избытком
NaOH растворы следующих солей: а) BeCl2; б) MgCl2; в)
ZnCl2; г) NaHCO3; д) CuOHCl. Укажите уравнения протекаю-
щих реакций в молекулярной и ионной формах.
190. Предложите способ очистки сточных вод, в которых присутствуют токсичные примеси ионов ртути, кадмия,
цинка, свинца, олова. Укажите уравнения соответствующих
реакций в молекулярной и ионно-электронной формах.
191. Как зависит сила оснований от «металличности»
образующих их элементов? Приведите примеры сильных и
слабых оснований, а также оснований средней силы; выделите среди них амфотерные основания и назовите причину
проявлений амфотерности. Составьте уравнения реакций между произвольно выбранным амфотерным гидроксидом металла и сильным основанием (щёлочью) в молекулярной и
ионной формах.
192. Закончить уравнения реакций между следующими
веществами и назвать продукты реакций:
а) Fe2O3 + SO2 ------>
б) Na2O + ZnO ------>
в) K2O + Al2O3 ------->
г) Al2(SO4)3 + Ba(NO3)2 ------->
д) NaH2PO4 + NaOH ------->
122
е) Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2 ------->
ж) Ca(HCO3)2 + Na2CO3 ------->
з) MgCl2 + Mg(OH)2 ------>
193. Осуществите следующие превращения: PbPb
2+
[Pb(OH4)]2-; составьте уравнения соответствующих реак-
ций. Учтя электронную формулу иона Pb2+, покажите, какие его вакантные орбитали участвуют в образовании донорно-акцепторных связей в комплексном катионе.
194. Написать уравнения реакций образования средних
и основных солей при взаимодействии следующих веществ:
а) H2SO4 + Al(OH)3 ------>
б) Н3РО4 + Са(ОН)2 ------>
195. Как ведут себя различные металлы в отношении
разбавленной и концентрированной азотной кислоты? В каких случаях, как и почему результат этого воздействия зависит от активности металла? Приведите примеры реакций одного из металлов с разбавленной и концентрированной
HNO3; составьте соответствующие уравнения электронного
баланса. Назовите те металлы, которые не реагируют с этой
кислотой.
196. Осуществите следующие превращения: Hg
HgSO
HgOHgCl
4
HgO. Для окислительно-
2
восстановительных реакций приведите уравнения электронного баланса, реакции ионного обмена запишите в молекулярной и ионной формах.
197. В каком из растворов – NaOH или NH4OH – можно
растворить осадок AgCl? Напишите уравнение соответствующей реакции в молекулярной и ионной формах.
198. Сравните отношение серебра и меди к разбавлен-
ным и концентрированным кислотам: а) HCl; б) H2SO4; в)
HNO3. Укажите схемы соответствующих превращений, до-
полните их уравнениями электронного баланса.
199. Сплав серебра с медью (биллон) подвергали после-
довательному воздействию азотной и соляной кислот. В ка-
123
ком из растворов – едкого натра или нашатырного спирта -
можно растворить выпавший осадок? Составьте уравнения
осуществимых реакций в молекулярной и ионной формах.
200. Осуществите следующие превращения:
SnSn(NO3)
2
Sn(OH)
SnCl
2
SnCl
2
Sn.
4
Для окислительно-восстановительных реакций приве-
дите уравнения электронного баланса; реакции ионного обмена запишите в молекулярной и ионной формах.
V.XIII АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ.
КАЧЕСТВЕННЫЙ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ
АНАЛИЗ
Аналитическую химию можно разделить на два боль-
ших раздела – качественный и количественный анализ. В задачи качественного анализа входит определение, из каких
элементов, атомов или ионов состоит вещество, какие компоненты входят в состав той или иной системы. Количествен-
ный анализ позволяет определить, в каком соотношении содержатся данные компоненты в данной системе.
В качественном анализе, в свою очередь, возникло два
направления, два варианта исследования – дробный анализ и
систематический анализ.
Дробный метод анализа основан на специфических ре-
акциях на отдельные ионы, при таком исследовании образец
вещества делят на маленькие пробы (“дробят”) и каждую
пробу исследуют в отдельности. Очевидно, что такой метод
не слишком удобен, так как специфические реакции требуют,
как правило “экзотических” реагентов, да и количество исследуемого вещества может быть небольшим. Эти недостатки
отсутствуют у систематического метода анализа.
Систематический метод анализа основан на одно-
временном обнаружении и разделении компонентов исходной
124
смеси, поэтому после разделения отдельные компоненты не
№
группы
Катио-
ны
Название
группы
Групповой реа-
гент
Характеристика группы
мешают обнаружению друг друга, что значительно облегчает
ход анализа.
V.XIII.I КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ.
АНАЛИТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ КАТИОНОВ
В качественном химическом анализе преимущественно
имеют дело с водными растворами электролитов, поэтому
аналитическими реакциями открывают образующиеся при
диссоциации катионы и анионы. В форме катионов существуют элементы различных групп периодической системы (I A,
I B, II А, III В, III A, IV A, VIII), поэтому и аналитические
свойства катионов различны. Однако с помощью групповых
реактивов из общей смеси катионов можно выделить отдельные группы катионов со сходными аналитическими свойствами – аналитические группы. Групповые реактивы могут
быть осадителями, избирательно осаждающими катионы определенной группы в виде различных соединений (карбонатов, сульфидов, хлоридов, сульфатов, фосфатов, гидроксидов
и др.), или реагентами, селективно выделяющими из смеси
труднорастворимых веществ группу растворимых соединений
(растворимых комплексов и амфотерных гидроксидов и т. д.).
Кислотно-основная классификация основана на различной
растворимости гидроксидов, хлоридов, сульфатов. Групповыми реактивами этого метода являются растворы кислот и
оснований. По кислотно-основной классификации катионы
делят на шесть аналитических групп.
Кислотно-основная классификация катионов
125
I
K+, Na+,
NH4+
Растворимая
Нет группового
реагента
Хлориды, сульфаты,
гидроксиды раствори-
мы в воде
II
Ag+,
Pb2+,
[Hg
2
2+
]
Хлоридная
2M HCl
Образование малорас-
творимых хлоридов
III
Ba2+,
Sr2+, Ca2+
Сульфатная
2M H2SO4
Образование малорас-
творимых в воде и ки-
слотах сульфатов
IV
Al3+,
Cr3+,
Zn2+,
Sn2+,
Sn4+,
As3+, As5+
Амфолитная
2M NaOH
Образование раство-
римых солей типа
Na[Al(OH)4],
Na2[Zn(OH)4],
Na[Cr(OH)4]…
V
Fe2+,
Fe3+,
Mn2+,
Mg2+,
Bi3+,
Sb3+, Sb5+
Гидроксидная
2M NaOH
Образование малорас-
творимых гидроксидов
VI
Cu2+,
Cd2+,
Co2+,
Ni2+,
Hg2+
Аммиакатная
2M
NH4OH(избыток)
Образование раствори-
мых комплексов – ам-
миакатов
В основу классификации анионов легло образование не-
растворимых в воде осадков солей бария и серебра, окислительно-восстановительные свойства, способность образовывать
газообразные вещества и др. Все анионы делятся на три аналитические группы. I группа анионов - соли бария, нерастворимые
в воде. Групповым реагентом является хлорид бария, имеющий
Аналитическая классификация анионов
126
нейтральную или слабощелочную реакцию. Ко II группе анио-
Группа
Груп-
повой
реагент
Анионы
I
BaCl
2
B(OH)
4
-
, CO
3
2-
, SiO
3
2-
, PO
4
3-
, AsO
3
3-
, AsO
4
3-
,
SO
4
2-
, SO
3
2-
, S2O
3
2-
, F-, C2O
4
2-
, CrO
4
2-
II
AgNO
3
S2-, Cl-, Br-, I-, IO
3
-
, SCN
-
III
Нет
NO
3
-
, NO
2
-
, CH3COO
-
нов относятся ионы, образующие малорастворимые соли серебра. Групповой реагент - AgNO3. К III группе относятся анионы,
соли серебра и бария которых растворимы в воде.
Контрольные задания
201.В состав какой группы входит PO
3
¯, дайте на-
4
звание этой группы, какие анионы еще входят в данную
группу. Напишите все реакции, открывающие PO
3
¯.
4
202. В состав какой группы входит NO 3¯, дайте на-
звание этой группы, какие анионы еще входят в данную
группу. Напишите все реакции, открывающие NO 3¯.
203. В состав какой группы входит SO
2
¯, дайте на-
4
звание этой группы, какие анионы еще входят в данную
группу. Напишите все реакции, открывающие SO
2
¯.
4
204. В состав какой группы входит Cl¯, дайте назва-
ние этой группы, какие анионы еще входят в данную группу. Напишите все реакции, открывающие Cl¯.
127
205.В состав какой группы входит I¯, дайте название
этой группы, какие анионы еще входят в данную группу.
Напишите все реакции, открывающие I¯.
206.В состав какой группы входит Al3+, дайте назва-
ние этой группы, какие анионы еще входят в данную группу. Напишите все реакции, открывающие Al3+
207. В состав какой группы входит NO 2¯, дайте на-
звание этой группы, какие анионы еще входят в данную
группу. Напишите все реакции, открывающие NO 2¯.
208. В состав какой группы входит Ag+, дайте назва-
ние этой группы, какие анионы еще входят в данную группу. Напишите все реакции, открывающие Ag+
209. В состав какой группы входит CO
2
¯, дайте на-
3
звание этой группы, какие анионы еще входят в данную
группу. Напишите все реакции, открывающие CO
2
¯.
3
210. В состав какой группы входит Ba2+, дайте назва-
ние этой группы, какие кАтионы еще входят в данную
группу. Напишите все реакции, открывающие Ba2+
V.XIII.II КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
Этим термином обозначаются количественные методы
аналитической химии, выполнение которых основано на
принципе измерения объема титранта (раствор с известной
концентрацией реагента - титрант, который приливают к
определенному объему исследуемого раствора, по каплям, до
точки окончания реакции - этот процесс и называется титро-
ванием), с последующим расчетом по уравнению реакции, не-
128
известной концентрации вещества в исследуемом растворе.
К титриметрическим методам относятся методы кислотноосновного титрования, осадительного, комплексообразовательного, окислительно-восстановительного. Наибольшее
распространение получил метод кислотно-основного титрования (метод нейтрализации), в котором при анализе раствора
кислоты титрантом служит раствор щелочи (ацидиметрия), а
при анализе раствора щелочи титрантом служит раствор кислоты (алкалиметрия). Точка эквивалентности (конечная точка титрования) устанавливается с помощью кислотноосновных индикаторов; для сильных кислот и оснований в
точке эквивалентности образуется нейтральный раствор (рН =
7). При расчетах по результатам кислотно-основного титрования исходят из того, что объемы исследуемого раствора Vp.
вещества B и титранта, содержащего вещество А, в точке эквивалентности обратно пропорциональны нормальностям
этих растворов N.
Закон эквивалентов:
NAVA=NBVB
В объёмном анализе концентрацию раствора выражают
через титр T(X) и молярную концентрацию эквивалента
СH(Х). (Последнюю также называют "нормальной" концентрацией и обозначают N)
Титр показывает содержание растворенного вещества в
граммах в 1 мл раствора:
(Х)
T(Х) =
______
(г/мл)
V(р-ра)
Молярная концентрация эквивалента показывает содер-
жание растворенного вещества в молях эквивалентов в одном
литре раствора:
m(Х)
СH(Х) =
______________
(моль/л)
129
Э(Х) . V (р-ра)
где Э(Х) – масса эквивалента, Мэ
Способы выражения концентрации связаны между собой следующими соотношениями:
T(Х) . 1000
СH(Х) =
_______________
Э(Х)
Молярная масса эквивалента Э(X) определяется следующим образом:
Э(Х) = М(Х)/( В(вал-сть катиона) · Z(заряд катиона))
Эквивалент вещества не является неизменной величиной, а зависит от того, в какой конкретной реакции участвует
это вещество.
Эквивалент - это доля частицы Х, эквивалентная од-
ному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или
одному электрону в данной окислительно-восстановительной
реакции.
Эквивалент – это реальная или условная частица вещества Х, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна (соответствует) одному иону Н+ или ОН-, а в окислительно–восстановительной реакции эквивалентна одному
электрону.
Количество вещества эквивалента (эквивалентовХ) определяется отношением:
m(Х)
(эквивалентовX) =
____________
Э(Х)
Тогда в соответствии с законом эквивалентов
(эквА) = (эквВ)
130
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]