14.2. Приклади розв’язку типових задач

Задача 1. При електролізі розчину NaCl на аноді виділилося 2,24 л хлору. Які продукти і у якій кількості утворилися на катоді і у розчині?

Розв’язок. Схема електролізу водного розчину NaCl:

;

На аноді: ;

На катоді: ;

Сумарно:.

Згідно з сумарним рівнянням, при утворенні 1 моля Cl₂(22,4 л) на катоді виділяється 1 моль Н₂(22,4 л), а в розчині утворюється 2 моля NaOH (тобто, 40·2 = 80 г). За умовами задачі виділилося 2,24 л Cl₂, що складає 2,24:22,4 = 0,1 моля. Отже, об’єм Н₂дорівнює 2,24 л, а маса NaOH – 8г.

Задача 2. У трьох склянках без етикеток знаходяться розчини KCl,KBr,KJ.Запропонуйте, яким чином можна визначити кожну із солей.

Розв’язок.Реагентом на галогенiди є розчин AgNO₃, при додаванні якого випадають осади: AgCl (білий), AgBr (блідо-жовтий), AgJ(жовтий). При цьому AgCl добре розчинний в аміаку з утворенням комплексної сполуки [Ag(NH₃)₂]Cl, а AgBr та AgJнерозчинні в аміаку. Крім того, відокремити KBr i KIвід KClможна за допомогою окислювачiв (хлорна вода, KMnO₄):

2Br^-+ Сl₂= Br₂+ 2Cl^–(жовтий колір);

2I^-+Cl₂=I₂+ 2Cl^–(коричнево-бурий колір).

Вільний йод виявляють крохмалем, який забарвлюється в синій колір. Солі Cu²⁺з іономJ^– утворюють солі закису міді з виділенням вільного йоду (Cl^–i Br^–не дають відповідної реакції):

2CuSO₄ + 4KI → 2Cu₂J₂↓ + I₂ + 2K₂SO₄.

Солі Рb²⁺ утворюють з солями I^- жовтий осад PbI₂ (осади PbCl₂ і PbBr₂ білого кольору).

Задача 3.Порівняйте рН 0,1н розчинів HCl i HF.

Розв’язок.Хлоридна (соляна) кислота – сильна кислота. Тому рН = -lgC_HCl = -lg10^-1 = 1.

Плавикова кислота HF– слабка (K_HF= 6,6·10^-4; рК = 3,18). У такому випадку, а рН визначають за формулою:

14.3. Задачі для самостійного розв’язування: 823, 824, 831.

14.4. Лабораторна робота

Необхідні прилади, устаткування, реактиви: сухі реактиви – MnO₂, KMnO₄, K₂Cr₂O_7, KBr, KI, I₂, CuCl₂·2H₂O, KF; розчини – KF, KCl, KBr, KI, Cl₂, Br₂, AgNO₃, HCl(конц., розб.), NH₃, Pb(NO₃)₂, CaCl₂, KMnO₄, K₂Cr₂O₇, CuSO₄, KClO₃, KBrO₃, KIO₃, H₂SO₄, Hg(NO₃)₂, FeCl₃, етиловий спирт.

Дослід 1. Одержання хлору, брому, йоду(виконується у витяжній шафі! ).

а) У три пробірки насипають невелику кількість порошків MnO₂, KMnO₄, K₂Cr₂O₇ і додають близько 1мл концентрованої хлоридної кислоти HCl (ρ=1,19г/см³). При необхідності злегка підігрівають. Утворення хлору спостерігають на фоні білого паперу. Написати рівняння відповідних реакцій і підрахувати Е.Р.С.

б) У одну пробірку насипають невеличку кількість кристалічного KBr, а у другу – KI, додають у кожну з них на кінчику шпателя порошку MnO₂, перемішують і додають кілька крапель концентрованої H₂SO₄, злегка підігрівають. Спостерігають виділення газуватих брома і йода, відмічають їх колір. Написати рівняння відповідних реакцій.

Дослід 2. Властивості галогенів.

а) До розчинів KI, KBr додають 1-2 мл хлорної води. Спостерігають утворенняI₂i Br₂по зміні забарвлення розчинів.

б) До розчинів KCl i KI додають бромну воду. Записують спостереження , складають рівняння реакцій і дають пояснення, порахувавши Е.Р.С.

в) У дві пробірки поміщують невелику кількість кристалічного йоду. У першу пробірку додають приблизно 2 мл води, а у другу стільки ж спирту. Відмічають різну розчинність I₂. У пробірку з водою іI₂додають декілька крапель розчину КI, спостерігають розчинення кристалічного йоду. Дати пояснення, записавши у останньому випадку рівняння реакції утворення комплексної сполуки.

Дослід 3. Властивості галогенідів.

а) У чотири пробірки наливають окремо по 1-2 мл розчинів F^-, Cl^-, Br^-,I^-і додають 3-4 краплі розчинуAgNO₃. Відмічають, у якому випадку відбулася реакція. Осади перевіряють на розчинність у надлишку концентрованого NH₃. По таблиці знаходять добуток розчинності галогені дів срібла.

б) До розчинів солі Pb²⁺у трьох пробірках додають по краплях розчини солей F^-, Cl^-, Br,I^-. Відмічають, у яких випадках утворюється осад. Підігрівають пробірки до кипіння і знов охолоджують. Записують спостереження, знаходять по таблиці ДР галогенідів плюмбуму.

в) Проводять аналогічні досліди з розчином CaCl₂.

Дослід 4. Відновні властивості галогенідів

а) У три пробірки наливають окремо по 1-2 мл розчину KMnO₄, додають розбавленої сульфатної кислоти і далі – у першу пробірку приливають приблизно 1мл розчину КCl, у другу – KBr, у третю – КI. Відмічають, де відбулася реакція. Повторюють дослід, замінивши KMnO₄наK₂Cr₂O₇. Записують рівняння реакцій, що відбулися. Підраховують Е.Р.С. і роблять висновки.

б) До розчину CuSO₄додають надлишок розчину КI.Спостерігають утворення білого осаду йодида купруму(1+) і виділення йоду. Записують рівняння окисно-відновної реакції.

Дослід 5. Окисні властивості хлоратів, броматів, йодатів

У три пробірки наливають по 1-2мл відповідно розчинів KClO₃,KBrO₃,KIO₃, додають розбавленої сульфатної кислоти і розчинKBr. Записують спостереження. Повторюють дослід, замінивши розчинKBrна КI. Складають рівняння реакцій, що відбулися і підраховують Е.Р.С.

Дослід 6. Утворення ацидокомплексів

а)До розчину солі Hg²⁺ додають краплями розчин КI. Спостерігають випадіння рожевого осаду, який далі розчиняється у надлишку КI.

б) Відбирають у пробірку невеличку кількість хлориду купруму (2+) кристалогідрату і добавляють приблизно 1мл концентрованої хлоридної кислоти. Спостерігають утворення зеленого розчину комплексної сполуки купруму (2+). Добавляють деяку кількість Н₂О до переходу зеленого кольору розчину у блакитний. По таблиці знаходять константу нестійкості комплексного іону, роблять висновок.

в) До розчину солі Fe³⁺додають 2-3 краплі розчину роданіду калію KSCN. Спостерігають утворення комплексної сполуки феруму(3+) темно-червоного кольору. Додають до нього декілька кристалів фториду калію або натрію, перемішують до обезбарвлення розчину за рахунок утворення більш стійкого комплексного іону [FeF₆]^3- . Записують рівняння відповідних реакцій.