Лабораторная работа №7 Электролитическая диссоциация

Электролитическая диссоциация – это процесс распада электролита на ионы в растворах и расплавах.

Все электролиты делятся на сильные и слабые. Сильные электролиты практически полностью диссоциируют на ионы. Диссоциация слабых электролитов – процесс обратимый, в растворах слабых электролитов устанавливается равновесие между ионами и недиссоциированными молекулами.

Отношение числа молекул электролита, распавшихся на ионы, к общему числу растворенных молекул, называется степенью диссоциации электролита. Сила кислот и гидроксидов связана со степенью их диссоциации: чем больше степень диссоциации, тем сильнее соответствующая кислота или гидроксид.

Химические взаимодействия в растворах электролитов записывают в виде ионно-молекулярных уравнений. Правило составления таких уравнений состоит в следующем: все малорастворимые, летучие вещества и слабые электролиты записывают в виде молекул, а сильные, легко растворимые – в виде ионов. Обязательным условием протекания ионообменных процессов является удаление из раствора тех или иных ионов, например, вследствие образования слабодиссоциирующих веществ и веществ, выделяющихся из раствора в виде осадка или газа.

Для данной лабораторной работы вам потребуются следующие реактивы:

1. Гидроксид калия КOH;

2. Гидроксид кальция Са(ОН)₂;

3. Фосфорная кислота Н₃РО₄;

4. Соляная кислота HCl;

5. Карбонат натрия Na₂CO₃;

6. Карбонат кальция СаСО₃;

7. Нитрат калия KNO₃;

8. Сульфат натрия Na₂SO₄;

9. Хлорид аммония NH₄Cl;

10. Хлорид кальция CaCl₂;

11. Хлорид бария ВаCl₂;

12. Хлорид кобальта CoCl₂;

13. Хлорид меди CuCl₂;

14. Индикатор фенолфталеин.

Вопросы для допуска к выполнению лабораторной работы:

1. Какие вещества являются электролитами?

2. Вещества каких классов неорганических соединений относятся к электролитам?

3. Что такое электролитическая диссоциация?

4. Что такое катионы и анионы?

5. Что такое степень электролитической диссоциации?

6. Что такое константа электролитической диссоциации?

7. Какие реакции относятся к ионообменным?

Опыт №1. Диссоциирующее действие воды

Вода оказывает диссоциирующее действие на молекулы веществ; его можно обнаружить, например, в том случае, если молекулы в спиртовом растворе, где они находятся в недиссоциированном состоянии, и ионы в водном растворе имеют различную окраску.

Методика опыта. В пробирку наливаем 2 мл спиртового раствора хлорида кобальта CoCl₂ и добавляем 2 мл дистиллированной воды. Окраска раствора изменяется с синей на розовую.

Составьте уравнение диссоциации хлорида кобальта.

Сделайте вывод о данном способе обнаружения диссоциирующего действия воды.

Опыт №2. Действие одноимённого иона на диссоциацию гидроксида кальция

В растворах слабых электролитов увеличение концентрации одного из ионов данного электролита уменьшает степень диссоциации электролита.

Методика опыта. В пробирку наливаем 2-3 мл раствора гидроксида кальция Са(ОН)₂ и добавляем каплю индикатора фенолфталеина; раствор окрашивается в красный цвет. Затем добавляем 2 мл раствора хлорида кальция CaCl₂; окраска фенолфталеина ослабевает. Для сравнения проведем аналогичный опыт, добавив вместо раствора хлорида кальция такое же количество воды, чтобы убедиться, что простое разбавление раствора не вызывает такое ослабление окраски.

Сделайте вывод о влиянии одноимённого иона на диссоциацию слабого электролита.

Опыт №3. Сравнение химической активности кислот

Методика опыта. В одну пробирку наливаем 3 мл раствора соляной кислоты HCl, в другую – такое же количество раствора фосфорной кислоты Н₃РО₄. В обе пробирки вносим по одинаковому кусочку мела (карбоната кальция СаСО₃). Наблюдается выделение газообразного вещества, которое более бурное и продолжительное в пробирке с раствором соляной кислоты.

Составьте уравнение взаимодействия карбоната кальция с соляной кислотой в молекулярном, а также полном и сокращённом ионно-молекулярном виде.

Составьте уравнение взаимодействия карбоната кальция с фосфорной кислотой в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

Сделайте вывод, какая кислота более сильная.

Опыт №4. Сравнение химической активности гидроксидов

Методика опыта. В две пробирки наливаем по 3 мл раствора хлорида меди CuCl₂ и добавляем в одну 2 мл раствора гидроксида калия КOH, а в другую 2 мл насыщенного раствора гидроксида кальция Са(ОН)₂. В первой пробирке выпадает голубой осадок, во второй наблюдается незначительное помутнение раствора.

Составьте уравнение взаимодействия хлорида меди с гидроксидом калия в молекулярном, а также полном и сокращённом ионно-молекулярном виде.

Составьте уравнение взаимодействия хлорида меди с гидроксидом кальция в молекулярном, а также полном и сокращённом ионно-молекулярном виде.

Сделайте вывод, какой гидроксид более сильный.

Опыт №5. Ионообменные процессы

Ионообменные процессы протекают до конца в случае выпадения осадка, выделения газообразного вещества или образования слабого электролита.

Методика опыта.

А) В пробирку наливаем 2-3 мл раствора хлорида бария ВаCl₂ и добавляем небольшое количество раствора сульфата натрия Na₂SO₄ до выпадения осадка сульфата бария белого цвета.

Составьте уравнение взаимодействия хлорида бария с сульфатом натрия в молекулярном, а также полном и сокращённом ионно-молекулярном виде.

Б) В пробирку наливаем 2-3 мл раствора карбоната натрия Na₂CO₃ и добавляем 1-2 мл раствора соляной кислоты HCl. Наблюдается выделение газообразного вещества.

Составьте уравнение взаимодействия карбоната натрия с соляной кислотой в молекулярном, а также полном и сокращённом ионно-молекулярном виде.

В) В пробирку наливаем 2-3 мл раствора хлорида аммония NH₄Cl и добавляем такое же количество раствора гидроксида калия КOH. Ощущается характерный запах аммиака.

Составьте уравнение взаимодействия хлорида аммония с гидроксидом калия в молекулярном, а также полном и сокращённом ионно-молекулярном виде.

Г) В пробирку наливаем 2-3 мл раствора нитрата калия KNO₃ и добавляем такое же количество раствора сульфата натрия Na₂SO₄. Изменений не наблюдается.

Сделайте вывод об условиях протекания ионообменных процессов.

Вопросы для защиты лабораторной работы:

1. Чем объясняется электропроводность растворов электролитов?

2. Какое значение имеет вода в процессе электролитической диссоциации?

3. Почему водопроводная вода проводит электрический ток, а дистиллированная нет?

4. Чем отличаются ионы, содержащиеся в кристаллической решётке вещества, от ионов, содержащихся в растворе этого же вещества?

5. Чем различаются сильные и слабые электролиты?

6. В молекулах каких электролитов (сильных или слабых) ионы связаны прочно, а в каких слабо?

7. Чему равна степень диссоциации сильных и слабых электролитов?

8. От чего зависит степень электролитической диссоциации?

9. Как можно увеличить или уменьшить степень диссоциации слабого электролита?

10. От чего зависит константа электролитической диссоциации?

11. В каких случаях ионообменные реакции протекают необратимо?

12. Как составляются ионно-молекулярные уравнения?

Рекомендуемая литература:

1. Н.Л. Глинка. «Общая химия». Главы «Теория электролитической диссоциации», «Процесс диссоциации», «Степень диссоциации. Сила электролитов», «Константа диссоциации», «Свойства кислот, оснований и солей с точки зрения теории электролитической диссоциации», «Ионно-молекулярные уравнения», «Смещение ионных равновесий».

2. Е.М. Рыбалкин, О.Ю. Ковалик. «Химия. Учебное наглядное пособие». Главы «Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация», «Ионно-молекулярные уравнения реакций».

3. П.Г. Пермяков, С.В. Зенцова. «Истинные растворы неэлектролитов и электролитов. Методические указания и контрольные задания». Глава «Свойства растворов электролитов».

4. Р.М. Белкина, С.В. Зенцова. «Растворы. Методические указания». Главы «Электролиты и неэлектролиты», «Ионные уравнения».

5. Р.И. Славкина. «Химия. Методические рекомендации». Глава «Ионные уравнения».