Рабочая тетрадь по химии для педиатрического факультета

Лабораторная работа № 4 «Гетерогенные процессы и равновесия»

Цель работы: Получить системные знания по теории гетерогенных процессов: установить термодинамические условия образования и растворения твердой фазы.

Задачи:

Изучить условия образования осадков;

Изучить влияние одноименного иона на растворимость малорастворимого электролита;

Поставить опыт по конкуренции гетерогенных процессов;

Изучить влияние природы растворителя на образование

осадка;

Изучить условия растворения осадка.

Приборы, оборудование и реактивы:

Пипетки на 2 мл; измерительные пробирки; штатив для пробирок и пробирки (10 шт.); стеклянные палочки. Растворы: CaCl2, Na2SO4, Na2C2O4, Pb(NO3)2, NaCl, K2CrO4, C2H5OH, HCl, KI, CH3COOH, NaOH, CH3COOH, CuSO4, NH4OH, CH2OHCHOHCH2OH.

Сущность метода заключается в визуальном наблюдении за изменениями происходящими в пробирках, при сливании растворов солей, способных образовывать осадки.

Работа 1. Условия образования осадков.

Ход работы: В две пробирки отбирают пипеткой по 2 мл раствора CaCl2, с концентрацией 0,01 моль/л. Пипеткой добавляют в первую пробирку 2 мл раствора сульфата натрия, в другую оксалата натрия. Концентрации обоих растворов равны 0,01 моль/л.

Наблюдения заносят в таблицу:

Оформление результатов опыта

 Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

 Написать уравнение гетерогенного равновесия, выражение и численное значение константы растворимости – Кs3 малорастворимых соединений:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Рассчитать произведение концентраций (Пс) для малорастворимых веществ в полученных растворах:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Сделать вывод, в котором следует объяснить наблюдения, сопоставив значения Ks и Пс:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Работа 2. Изучение влияния концентрации одного из ионов малорастворимого осадка.

Взять в пробирку 3-4 капли раствора нитрата свинца (0,2 моль/л) и добавить 2-3 капли раствора хлорида натрия (0,2 моль/л) для образования осадка.

Разбавить содержимое пробирки дистиллированной водой, наливая воду пипеткой по каплям до растворения осадка.

3 Значения Кs приведены в табл. 14, стр. 240 «Сборника задач и упражнений по общей химии» / Пузаков С.А. и др. – М.: Высш. школа, 2004. – 255 с.

Вновь прибавить к разбавленному раствору несколько капель раствора хлорида натрия. Наблюдать образование осадка.

Оформление результатов опыта.

 Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

 Написать уравнение гетерогенного равновесия, выражение и численное значение константы растворимости – Кs малорастворимого соединения:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

 Сделать вывод, в котором объясните растворение осадка при добавлении воды и его дальнейшее образование:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Работа 3. Образование твердых растворов малорастворимых соединений.

Сульфат бария ВаSO4 - тяжелый белый порошок, практически нерастворимый в воде.

Ход работы: К 2 мл раствора хлорида бария ВаСl2 прилейте 1 мл раствора перманганата калия КМnO4. Затем к смеси прилейте 2мл раствора сульфата калия К2SO4. Запишите уравнения протекающих реакций. Какого цвета осадок. Слейте надосадочную жидкость и осторожно добавьте 4-6 мл дистиллированной воды и перемешайте стеклянной палочкой. Изменяется ли цвет? Дайте определение

понятию изоморфизм и объясните на его основе особенности цвета осадка:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Теперь попробуйте провести аналогичный опыт, взяв вместо хлорида бария ВаСl2 хлорид кальция:

Запишите уравнения протекающих реакций. Какого цвета осадок? Осторожно добавьте 4-6 мл дистиллированной воды и перемешайте стеклянной палочкой. Изменяется ли цвет? Почему?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Работа 4. Изучение влияния природы растворителя на растворимость осадка

Вдве пробирки помещают по 3-4 капли раствора хлорида кальция

сконцентрацией 1 моль/л, в одну из пробирок добавляют столько же капель этанола, затем одновременно в обе - по 2-3 капли раствора сульфата натрия с концентрацией 1 моль/л. Отмечают изменения, происходящие в пробирках.

Оформление результатов опыта

Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

 Написать уравнение гетерогенного равновесия, выражение и численное значение константы растворимости – Кs малорастворимого соединения:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

 Какую роль играет этанол? В какой пробирке осадок образуется быстрее?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Работа 5. Полнота осаждения осадка

Получить хлорид свинца взаимодействием растворов нитрата свинца (0,5 Н) и соляной кислоты (2 Н). Дать раствору отстояться, осторожно слить жидкость над раствором в пустую пробирку, и добавить несколько капель 0,5 Н раствора йодида калия. Какая соль выпадет в осадок?

Оформление результатов опыта

 Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

 Написать уравнение гетерогенного равновесия, выражение и численное значение константы растворимости – Кs малорастворимого соединения:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

 Сделать вывод, в котором объясните образование осадка PbI2:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Работа 6. Условия растворения осадка; влияние концентрации ионов растворителя на растворение осадка

В пяти пробирках получите осадок гидроксида меди (II) взаимодействием 1 мл 2 % раствора сульфата меди (II) и 1 Н раствора

гидроксида натрия (1 мл). Добавьте в первую пробирку 1 мл 2 Н раствора соляной кислоты. Что наблюдаете? Во вторую пробирку – столько же 2 Н раствора уксусной кислоты. Что наблюдаете? В третью пробирку прилейте 1 мл 1 Н раствора гидроксида натрия. Что наблюдаете? В четвертую 1 мл гидроксида аммония (10 %-ного). Что наблюдаете? В пятую 1 мл раствора глицерина (пропантриол-1,2,3) (10 %-ного). Что наблюдаете?

Оформление результатов опыта Оформление результатов опыта

 Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций:

Пробирка 1:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Пробирка 2:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Пробирка 3:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Пробирка 4:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Пробирка 5:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

 Написать уравнение гетерогенного равновесия, выражение и численное значение константы растворимости – Кs малорастворимого соединения:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

 Сделать вывод, в котором объяснение растворение осадка при добавлении кислот, щелочи, гидроксида аммония и глицерина:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Дата выполнения л/работы _________

Оценка и подпись преподавателя: _____________

Лабораторная работа № 5 «Комплексонометрическое определение концентрации ионов в воде»

Цель: Овладеть навыками комплексонометрического титрования.

Задача: Определить общую жесткость воды.

Исходный уровень:

1.Строение комплексных соединений.

2.Внутрикомплексные (хелатные) соединения.

3.Способы титрования.

4.Механизм буферного действия.

дистиллированная).

Ход работы:

Комплексонометричекое титрование основано на реакциях, при которых определяемые ионы образуют комплексные соединения с некоторыми органическими соединениями. Существует несколько способов титрования: прямое, обратное и косвенное (титрование заместителя). Для определения общей жесткости используют прямое титрование с эриохромом черным Т.

1. В колбу для титрования отмерьте 100 мл исследуемой воды (объем воды измерьте точно). Добавьте 5 мл аммиачного буферного раствора и необходимое количество индикатора – эриохрома черного (Т) до появления хорошо заметной, но не темной винно-красной окраски. Ионы двухвалентных металлов, в том числе ионы Са2+ и Мg2+,

образуют с эриохромом окрашенный комплексный ион:

Ca2+ + HInd2‾ → [CaInd]‾ + H+.

2. Полученный раствор медленно титруйте 0,05 Н раствором трилона Б до появления синей окраски. При взаимодействии раствора с трилоном Б происходит лигандообменная реакция образования нового более устойчивого комплексного иона:

[CaInd]‾ + H2TrБ2‾ → [CaTrБ]2‾ + HInd2‾ + Н+.

Высвободившийся ион индикатора, придает раствору синий цвет. Более четкое изменение окраски происходит в щелочной среде, поэтому к титруемому раствору добавляют аммиачный буферный раствор. Проведите титрование не менее трех раз и рассчитайте средний объем раствора трилона Б ушедшего на титрование. Результаты внесите в таблицу:

3. Жесткость природной воды характеризуют молярной концентрацией эквивалентов кальция и магния и выражают в ммоль/л. Вычислите общую жесткость воды по формуле:

Ж VтрилонаБ NтрилонаБ 1000

VH2O

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

_________________________________________________________________

С 1 января 2005 года в России введен новый Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 52029-2003 «Вода. Единица жесткости». По новому ГОСТу жесткость выражается в градусах жесткости (°Ж). 1 °Ж соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его милимоля на литр (1 °Ж = 1 мг-экв/л).

Для перевода мг-экв/л в градусы жесткости полученную величину жесткости в мг-экв/л умножают на 2,8:

°Ж = Ж ∙ 2,8 (например, получено Ж = 4,22, следовательно 4,22∙2,8=11,8º). 4. Изобразите схему титрования.

Нормы жесткости:

По величине жесткости воду можно разделить на три категории:

мягкая (до 2 °Ж),

средней жесткости (2-10 °Ж),

очень жесткая (более 10 °Ж).

Российские нормативные документы (СанПиН 2.1.4.1074-01 и Гигиенический норматив (ГН) 2.1.5.1315-03) для питьевой воды регламентируют: кальций – норматив не установлен; магний – не более 50 мг/л; жесткость - не более 7 °Ж.

Согласно стандартам Евросоюза, ПДК общей жесткости воды не может быть больше 1,27 °Ж. Путем несложных расчетов можно сделать вывод о том, что в Европе вода почти в 6 раз мягче, чем в России.

По нормам ВОЗ, оптимальная жесткость питьевой воды составляет 1,0-2,0 мг-экв/л.

Норматив физиологической полноценности бутилированной воды (СанПиН 2.1.4.1116-02): кальций – 25-130 мг/л; магний – 5-65 мг/л; жесткость – 1,5-7 °Ж.

Пересчет значений жесткости воды: http://twt.mpei.ac.ru/MCS/Worksheets/Water/Hardness-Degree.xmcd

Сделайте вывод о жесткости исследованной воды:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Дата выполнения л/работы _________

Оценка и подпись преподавателя: _____________