Свойства амфотерных электролитов.

Электролиты, способные к диссоциации как по кислотному, так и по основному механизму, называются амфотерными ( амфолитами ): H⁺ + KatO^-  KatOH  Kat⁺ + OH^-

^{кислота основание}

Устанавливающееся сложное равновесие может быть смещено согласно общим правилам смещения ионных равновесий, а именно : вправо (по основному механизму) путем связывания ионов гидроксила, влево (по кислотному механизму) путем связывания ионов водорода. В связи с этим амфолиты могут вступать в реакцию как с кислотами, так и с основаниями.

К амфотерным относятся гидроксиды бериллия, цинка, алюминия, хрома (III), олова (II), свинца(II), титана (IV) и некоторые другие.

ПРИМЕР 6.

В растворе амфотерного гидроксида хрома устанавливается гетерогенное равновесие:

Cr³⁺ + 3 OH^- + 3 H₂O  Cr(OH)₃ + 3 H₂O  Cr(OH)₆^3- + 3H⁺

^{основание кислота}

Смещение равновесия при взаимодействии с кислотой ( влево ):

Cr(OH)₃ + 3 H⁺ = Cr³⁺ + 3H₂O связывание ионов H⁺,

смещение равновесия при взаимодействии с основанием ( вправо )

Cr(OH)₃ + 3 OH^- = Cr(OH)₆^3- связывание ионов ОH^-.

Экспериментальная часть.

ОПЫТ 1. Смещение гомогенного ионного равновесия при введении в раствор слабой кислоты одно-

именных ионов.

Рассматривается равновесие в растворе уксусной кислоты ( см. пример 2 ). Смещение ионного равновесия производится добавлением к исходному раствору уксусной кислоты раствора ее соли - ацетата натрия. Направление смещения равновесия определяется по изменению величины рН раствора: увеличение рН ( уменьшение концентрации ионов Н⁺ ) свидетельствует об ослаблении диссоциации кислоты , уменьшение рН - об увеличении степени диссоциации. Измерение рН производится с помощью рН- метра или с помощью индикаторов.

Получите у преподавателя индивидуальное задание к опыту и заполните колонки 1,2,4,5 таблицы.

		Исходные	Растворы
	CH3COOH			CH3COONa	Смесь	CH3COOH	CH3COONa
Сик, моль/л	Vик, мл	рН	Сис, Моль/л	Vис, мл	Vик+Vис, мл	Ск, моль/л	Сс, моль/л	РН
1	2	3	4	5	6	7	8	9

Мерным цилиндром отмерьте заданное количество уксусной кислоты. Добавьте несколько капель индикатора - метилоранжа.

1) Отметьте окраску раствора:

Добавьте заданное количество раствора ацетата натрия.

2) Отметьте изменение окраски раствора:

3) Пользуясь таблицей интервалов перехода индикаторов ( приложение 3 ), сделайте качественный вывод об изменении характера среды и смещении равновесия:

4) Напишите уравнение диссоциации уксусной кислоты:

5) Напишите уравнение диссоциации ацетата натрия:

6) Напишите выражение константы диссоциации уксусной кислоты:

7) Рассчитайте исходное значение рН раствора и степень диссоциации уксусной кислоты заданной концентрации (см. пример 2А ):

8) Рассчитайте равновесные концентрации уксусной кислоты и ацетат-ионов после добавления ацетата натрия:

СН₃СОО^-  Сс = Сис Vис/(Vис+Vик) = (колонка 8)

СН₃СООН  Ск = Сик Vик/(Vис+Vик) = (колонка 7)

9) Рассчитайте значение рН раствора и степень диссоциации уксусной кислоты после добавления ацетата натрия (см. пример 2Б):

Все данные занесите в таблицу.

10) Сопоставьте значения рН раствора и степени диссоциации кислоты до и после добавления ацетата натрия.

11) Сделайте вывод о направлении смещения ионного равновесия при добавлении к раствору слабой кислоты одноименных ионов. Согласуется ли вывод с принципом Ле Шателье?

12) Как влияет концентрация вводимых в раствор одноименных ионов на величину константы диссоциации?

ОПЫТ 2. Смещение гетерогенного ионного равновесия в растворе гидроксида магния при введении одноименных ионов.

Рассматривается гетерогенное равновесие: Mg(OH)₂(тв)  Mg2+(р-р) + 2OH-(р-р).

Насыщенный раствор гидроксида магния получается реакцией ионного обмена между растворами MgCl₂ и NaOH. Одноименные ионы магния вводятся в систему путем добавления хлорида магния.

Направление смещения равновесия определяют по величине рН раствора: увеличение рН ( увеличение концентрации ионов ОН- ) свидетельствует об усилении диссоциации гидроксида, уменьшение рН - об ослаблении степени диссоциации гидроксида магния. Измерение рН производится рН-метром или с помощью индикаторов.

1) Напишите уравнение реакции получения осадка гидроксида магния: MgCl₂ + NaOH =

Исходный	насыщенный	р-р Mg(OH)2	После	добавления	MgCl2
рН	ОН-	Mg2+	РН	ОН-	Mg2+
1	2	3	4	5	6

Получите насыщенный раствор гидроксида магния. Для этого мерным цилиндром отмерьте

V₁= мл. децимолярного ( С₁ = 0,1 моль/л) раствора MgCl₂. Добавьте несколько капель индикатора - фенолфталеина. Отметьте окраску раствора:

К полученному раствору добавляйте ( осторожно, по каплям, при перемешивании!) раствор NaOH до заметного помутнения раствора. Отметьте, как при этом изменяется окраска индикатора:

По шкале интервалов перехода индикаторов (см. приложение 3 ) или с использованием рН-метра оцените и отметьте в таблице величину рН полученного насыщенного раствора Mg(OH)₂.

Осторожно при перемешивании добавляйте одномолярный ( С₂ = 1 моль/л ) раствор MgCl₂ до обесцвечивания раствора. Запишите объем полученного раствора V₂ = . Оцените по шкале перехода индикаторов или на рН-метре величину рН полученного раствора. Отметьте в таблице.

2) Напишите уравнения диссоциации Mg(OH)_2(тв)

3) Напишите уравнение диссоциации MgCl₂

4) Напишите выражение произведения растворимости Mg(OH)₂ , выпишите его табличное значение (см. приложение 2):

5) Напишите условие осаждения Mg(OH)₂ (см. стр 3) :

6) Определите область значений рН, в которой возможно осаждение Mg(OH)₂ из раствора MgCl₂ заданной концентрации (см. пример 4):

7) По найденным значениям рН определите равновесные концентрации ионов гидроксила до и после смещения равновесия в системе по уравнению ОН^- = 10^(рН-14)

8) Рассчитайте равновесные концентрации ионов магния до и после смещения равновесия в системе:

9)Все результаты занесите в таблицу.

10) На основании полученных результатов сделайте вывод о направлении смещения равновесия в насыщенном растворе малорастворимого электролита при добавлении в него одноименных ионов. 11) Объясните сделанный вывод с точки зрения принципа Ле Шателье:

ОПЫТ 3. Смещение равновесий в растворе амфотерного электролита.

В качестве примера смещения ионных равновесий путем связывания ионов в слабый электролит рассматривается взаимодействие амфотерного гидроксида хрома Cr(OH)₃ c кислотой и щелочью ( см. пример 6 ).

Получите осадок Cr(OH)₃. Для этого внесите в пробирку 5-6 капель сульфата хрома Cr₂(SO₄)₃ и добавьте 1-2 капли раствора гидроксида натрия NaOH. Что наблюдается?

Содержимое пробирки разделите на две части. В одну из пробирок добавьте 5-6 капель раствора HCl. Отметьте наблюдения:

В другую пробирку добавьте 5-6 капель раствора NaOH. Укажите признаки реакции:

1) Напишите молекулярное и ионно-молекулярное уравнения реакции получения Cr(OH)₃

2) Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций растворения Cr(OH)₃ в HCl и NaOH .

3) В результате связывания каких иoнов происходит растворение Cr(OH)₃ в кислоте и в щелочи?