Практ_часть_лаб_раб_НХ_2015_16_1сем

Неорганическая химия

Лабораторная работа

Химическое равновесие

Практическая часть

Опыт 1. Влияние изменения концентрации реагирующих веществ на химическое равновесие

В данном опыте влияние концентрации реагирующих веществ на смещение химического равновесия в гомогенной системе изучается на реакции между хлоридом железа (III) FeCl3 и тиоцианатом (или роданидом) аммония NH4SCN:

FeCl3 + 3 NH4SCN  Fe(SCN)3 + 3NH4Cl

Продукт реакции тиоцианат (роданид) железа (III) Fe(SCN)3 имеет кроваво-красную окраску. По изменению интенсивности окраски раствора можно судить об изменении его концентрации. Если при изменении условий интенсивность окраски раствора увеличивается, то равновесие в реакции смещается вправо, если уменьшается – то влево.

Проведение опыта

1. В четыре ячейки капельного планшета внесите по одной капле разбавленного раствора FeCl3, в каждую ячейку добавьте по одной капле разбавленного раствора NH4NCS. Отметьте цвет образовавшегося раствора.

2. К полученным растворам последовательно прибавьте: в первую ячейку - одну каплю концентрированного раствора NH4NCS; во вторую - одну каплю концентрированного раствора FeCl3; в третью - несколько кристаллов хлорида аммония NH4Cl; четвертая ячейка остается в качестве эталона для сравнения цвета. Отметьте изменения окраски растворов в сравнении с эталоном. Исходные данные и выводы внесите в таблицу 1 отчета.

Опыт 2. Влияние среды на смещение положения химического равновесия

Изучение влияния изменения кислотности среды на положение химического равновесия проводится на примере взаимного превращения хромат – и дихромат – ионов:

Хромат-ионы CrO42- окрашены в желтый цвет и устойчивы в нейтральных и щелочных средах, дихромат–ионы Cr2O72 - окрашены в оранжевый цвет и устойчивы в кислотных средах. Равновесие между хромат- и дихромат-ионами легко нарушается при изменении рН среды или введении веществ, образующих малорастворимые соединения с одним из ионов.

Проведение опыта

1. В две ячейки капельного планшета последовательно внесите по одной капле растворов хромата и дихромата калия. К капле хромата калия добавьте каплю раствора серной кислоты, а к капле дихромата калия добавьте каплю раствора щелочи. Отметьте изменение цвета.

2. Снова измените рН среды, добавив к первой капле опыта 1 несколько капель щелочи до изменения окраски, ко второй капле - несколько капель раствора серной кислоты до изменения окраски. Отметьте произошедшие изменения в окраске растворов.

11

3. В каждую ячейку добавьте 2 капли раствора BaCl2. В обоих случаях выпадает один и тот же осадок малорастворимого хромата бария BaCrO4, произведение растворимости которого равно ПР = 2,4·10-10.

Наблюдения и выводы внесите в таблицу 2 отчета.

Опыт 3. Влияние температуры на смещение положения равновесия.

а) Приготовьте раствор тиоцианата железа (III) Fe(SCN)3, смешав в пробирке равные объемы разбавленных растворов FeCl3 и NH4SCN (см. опыт 1). Осторожно нагрейте пробирку в пламени горелки, не доводя до кипения. Обратите внимание на изменение окраски раствора. Укажите, с каким тепловым эффектом (экзоили эндотермическим) протекают прямая реакции. Напишите уравнение реакции в молекулярной форме. Объясните смещение положения равновесия при нагревании на основании принципа ЛеШателье.

б) В пробирку налейте 2 – 3 мл водного раствора йода, добавьте 2 – 3 капли раствора крахмала или опустите индикаторную бумажку, пропитанную крахмальным клейстером. Крахмал, состав которого можно выразить формулой (C6H10O5)n , образует с иодом соединение включения по обратимой реакции:

(C6H10O5)n + m I2  (C6H10O5)n · m I2.

синий

Осторожно нагрейте пробирку в пламени горелки, не доводя до кипения. Отметьте произошедшие изменения. Охладите нагретую пробирку сначала на воздухе, а затем под струей холодной водопроводной воды. Отметьте произошедшие изменения.

Объясните причину изменения окраски раствора при нагревании и охлаждении на основании принципа Ле-Шателье-Брауна. Укажите, с каким тепловым эффектом (экзоили эндотермическим) протекают прямая и обратная реакции.

12

Неорганическая химия

Лабораторная работа

Скорость химических реакций. Катализ

Практическая часть

Опыт 1. Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость реакции, протекающей при постоянной температуре

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ изучается на примере реакции взаимодействия тиосульфата натрия Na2S2O3 и серной кислоты при различных концентрациях Na2S2O3:

Na2S2O3 + H2SO4 → S↓ + SO2 ↑+ H2O + Na2SO4

Эта реакция сопровождается выделением коллоидной серы, что приводит к помутнению раствора. Скорость реакции оценивается временем от начала сливания растворов до появления одинакового количества серы, которое обусловливает одинаковую степень мутности раствора. Так как степень мутности зависит от толщины слоя раствора, то все опыты следует проводить в одном и том же стакане, чтобы толщина слоя была одной и той же во всех экспериментах. В начале опыта под стакан с раствором, в котором будет проводиться реакция, подкладывается лист линованной бумаги, линии которой четко просматриваются через прозрачный раствор. После добавления раствора Na2S2O3 раствор начинает мутнеть. Момент исчезновения из поля зрения линий на бумаге соответствует выделению одного и того же количества серы и условному окончанию реакции.

Проведение опыта

1.Налейте в стакан, предназначенный для H2SO4, 10 мл 0,5% раствора кислоты. В другой стакан, предназначенный для Na2S2O3, налейте 10 мл 0,5% раствора тиосульфата натрия и 20 мл дистиллированной воды. Общий объем раствора 40 мл. Третий стакан используйте как реакционный сосуд, в который одновременно вылейте растворы Na2S2O3 и H2SO4 и засеките время с момента смешивания до появления определенной мутности раствора;

2.Дважды повторите опыт, увеличивая объем Na2S2O3 сначала до 20 мл, затем до 30 мл, соответственно уменьшая объем воды, при этом общий объем раствора остается равным 40 мл. Данные внесите в табл. 1.

Опыт 2. Влияние температуры на скорость реакции

Влияние температуры на скорость реакции также изучается на реакции тиосульфата натрия Na2S2O3 и серной кислоты.

Проведение опыта

1. Налейте в стакан, предназначенный для H2SO4, 20 мл 0,5% раствора кислоты. В другой стакан, предназначенный для Na2S2O3, налейте 20 мл 0,5% раствора тиосульфата натрия. Общий объем раствора 40 мл. Измерьте температуру растворов, предварительно ополоснув термометр. В третий стакан одновременно вылейте растворы Na2S2O3 и H2SO4 и засеките время с момента смешивания до появления определенной мутности раствора.

2. Повторите эксперимент, нагрев исходные растворы на 10 градусов выше температуры первого эксперимента. Для этого оба стаканчика с растворами поместите одновременно на крышку горячей водяной бани или электроплитки. В одном из стаканчиков периодически измеряйте температуру (не оставляя термометр в стакане). По

13

достижении требуемой температуры быстро смешайте растворы и отметьте по часам условную продолжительность реакции.

3. Повторите эксперимент, повысив температуру обоих растворов на 20 градусов выше первоначальной. Результаты внесите в табл. 2.

Опыт 3. Получение тетратиоцианатокобальтата аммония твердофазной реакцией

Смешайте в сухой ступке несколько кристаллов хлорида кобальта (II) (CoCl2) и тиоцианата (роданида) аммония NH4SCN. Разотрите кристаллы пестиком, обратите внимание на появление синей окраски смеси в результате образования комплексного соединения тетратиоцианатокобальтата аммония:

CoCl2 + 4 NH4SCN → (NH4)2 [Co(SCN)4] + 2 NH4Cl

К полученной смеси при перемешивании прибавьте по каплям дистиллированной воды до перехода синей окраски в розовую в результате образования аквакомплекса кобальта (II):

[Co(SCN)4] 2 - + 6H2O = [Co(H2O)6]2+ + 4 SCN -

Опыт 4. Гетерогенная каталитическая реакция разложения пероксида водорода. В три пробирки налейте по 3-5 мл раствора пероксида водорода. В одну пробирку добавьте немного (на кончике шпателя) порошка диоксида марганца MnO2, в другую – столько же диоксида свинца PbO2, третью – оставьте для сравнения. Скорости разложения пероксида водорода определяются интенсивностью выделения пузырьков газа. Напишите уравнение реакции разложения пероксида водорода. Укажите, какой катализатор является более эффективным.

14