Лабораторная работа № 3 Растворы электролитов.

В водных растворах солей и, кислот и оснований происходит распад вещества на положительные ионы- катионы и отрицательные ионы-анионы.

Распад вещества на ионы в водных растворах называется электролитической диссоциацией.

Диссоциация в растворах происходит только в полярных растворителях. Она обусловлена взаимодействием полярных молекул растворителя с растворенным веществом, содержащим полярные и ионно-ковалентные связи.

Вещества, диссоциирующие на ионы в расплавах или в растворах в полярных растворителях, называют электролитами.

Способность веществ диссоциировать на ионы количественно характеризуют величиной степени диссоциации:

 =n/n₀, где

n_0- общее число молекул в растворе,

n - число молекул, подвергшееся диссоциации.

По способности к диссоциации все электролиты делят на сильные и слабые. Сильные электролиты в водных растворах существуют в виде ионов. Чтобы подчеркнуть, что равновесие диссоциации сильных электролитов смещено в сторону образования ионов, в уравнениях диссоциации принято писать знак равенства:

HCl = H⁺ + Cl^-

NaOH = Na⁺ + OH^-

K₂SO₄ = 2K⁺ + SO₄^2-

К сильным электролитам относятся соли; кислоты HClO_4,

HClO_3, HСl_, HBr, HJ, HMnO₄,HNO_3, H₂SO₄ ; основания щелочных металлов LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH и щелочно-земельных металлов Ca(OH)_2, Sr(OH)_2,Ba(OH)_2.

Слабые электролиты в растворах диссоциированы частично. В растворах слабых электролитов устанавливается равновесие между молекулами вещества и ионами. При написании уравнения диссоциации слабых электролитов ставят знак обратимости:

HNO₃ H⁺ + NO₃^-

NH₄OHNH₄ + OH^-

Многоосновные слабые кислоты и многокислотные слабые основания диссоциируют ступенчато:

H₂CO₃H⁺+HCO₃^-

HCO₃H⁺ + CO₃^2-

Pb(OH)₂(PbOH)⁺ + OH^-

(PbOH)⁺ Pb⁺ + OH^-

Многоосновные сильные кислоты и многокислотные сильные основания диссоциируют по первой ступени как сильные электролиты, а по второй - как электролиты средней силы, например:

H₂SO₄H⁺ + HSO₄^-

HSO₄H⁺ + SO₄^2-

Ca(OH)₂CaOH⁺ + OH^-

CaOH⁺ Ca²⁺ + OH^-

Реакции в водных растворах электролитов протекают между их ионами.

Реакции, осуществляющиеся в результате обмена между электролитами, называются реакциями обмена.

Отличительной чертой реакции обмена является сохранение всех веществ их степеней окисления.

Реакциями обмена, написанными в молекулярной форме, не отражаются особенности взаимодействия между ионами в растворе. Эти особенности отражаются ионно-молекулярными уравнениями.

При составлении ионно-молекулярных уравнений:

1) сильные электролиты записывают в виде ионов;

2) вещества малодиссоциированные, малорастворимые и газообразные записывают в виде молекул.

Например: NiSO_4,+ 2NaOH = Ni(OH)₂^-+Na₂SO₄ -молекулярное уравнение реакции.

Полное ионно-молекулярное уравнение этой реакции имеет вид:

Ni²⁺ + SO₄^2- + 2Na⁺ + 2OH^- = Ni(OH)₂⁺ + 2Na⁺ + SO₄^2-

Сущность протекающего химического взаимодействия отражает краткое ионно-молекулярное уравнение:

Ni²⁺ + 2OH^- = Ni(OH)₂

Краткое ионно-молекулярное уравнение не исключает те ионы, которые присутствуют в неизменном виде и качестве в правой и левой частях полного ионно-молекулярного уравнения.

Еще один пример:

CaCO₃^- + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂ -молекулярное уравнение реакции;

CaCO₃ + 2H⁺ + 2Cl²⁺ = Ca²⁺ + 2Cl^- + CO₂ -полное ионно-молекулярное уравнение.

СaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + H₂O + CO₂ -краткое ионно- молекулярное уравнение.

В соответствии с принципом смещения равновесия реакции обмена между электролитами в растворе пойдут в одну сторону, если какое-либо вещество будет удаляться из сферы реакции по мере ее протекания.

Реакции обмена будут протекать в прямом направлении, если в результате реакции образуются:

1) малорастворимое соединение;

2) малодиссоциированное соединение;

3) газообразное соединение;

4) комплексное соединение.

Например:

1.BaCl₂ + Na₂SO₄ + BaSO₄ + 2NaCl

Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄

2. NaOH + HСl = NaCl + H₂O

H⁺ + OH^- = H₂O

3. Na₂S + H₂SO₄ = H₂S + Na₂SO₄

2H⁺ + S^2- = H₂S

4. AlCl₃ + 4KOH = K[Al(OH)₄] + 3KCl

Al²⁺ + 4OH^- = [Al(OH)₄]^-

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Опыт 1. Получение малорастворимых веществ.

а) В три пробирки внести по 2-3 капли следующих растворов:

в одну -сульфата натрия; в другую - сульфата цинка; в третью - сульфата алюминия. В каждую из пробирок добавить несколько капель раствора хлорида бария. Описать наблюдения. Нарисовать молекулярные и общие ионно-молекулярное уравнения реакций.

б) В три пробирки внести по 2-3 капли следующих растворов:

в одну- соль меди (II); в другую соль никеля(II); в третью -соль кобальта(II). В каждую из пробирок добавить по 2-3 капли раствора гидроксида натрия. Описать наблюдения. Отметить цвет осадков.

Нарисовать молекулярные и общие ионно-молекулярное уравнения реакций.

в) Пользуясь имеющимися в штативе реактивами, осуществить реакцию, выраженную следующим ионно-молекулярным уравнением:

Mg²⁺ + 2OH^- = Mg(OH)₂

Для опыта необходимо брать по 2-3 капли растворов.

Нарисовать молекулярное уравнение реакции.

Опыт 2. Получение слабодиссоциирующих веществ.

Внести в пробирку 2-3 капли раствора ацетата натрия и добавить 2-3 капли 0,1н раствора хлороводородной кислоты, нагреть. Образующаяся при реакции уксусная кислота определяется по запаху.

Нарисовать молекулярное и ионно-молекулярное уравнения реакции.

Опыт 3. Получение легколетучих веществ.

а) В две пробирки внести по 2-3 капли раствора карбоната натрия. В одну пробирку добавить несколько капель хлороводородной кислоты, в другую - уксусной кислоты.

Описать наблюдения.

Нарисовать молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций разложения слабой угольной кислоты на диоксид углерода и воду.

б) Пользуясь имеющимися в штативе реактивами, осуществить реакцию, выраженную следующим ионно-молекулярным уравнением:

NH₄⁺ + OH^- = NH₄OH

Для опыта необходимо брать по 2-3 капли каждого раствора.

По запаху определить, какой газ выделяется. Нарисовать молекулярное уравнение реакции.

Сделать общий вывод по работе. В каких случаях реакции между электролитами в растворах смещены в прямом направлении?

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ.

1. Напишите в молекулярной и ионной формах уравнения реакций между следующими веществами:

а)сульфидом натрия и серной кислотой;

б) хлористым аммонием и гидроксидом кальция;

в) сульфитом натрия и серной кислотой;

г) сульфидом железа (II) и хлороводородной кислотой;

д) гидроксидом бария и хлороводородной кислотой;

е) гидроксидом железа(III) и азотной кислотой;

ж) гидроксидом алюминия и едким натрием;

з) нитратом цинка и избытком едкого калия.

2. Допишите ионные уравнения реакций и составьте по ним молекулярные уравнения.

1) Ca²⁺ + CO₃^2- = 5) Cu²⁺ + S^2- =

2) H⁺ + CO₃^2- = 6) Mg(OH)₂ + 2H⁺ =

3) Ba²⁺ + SO₄^2- = 7)Pb²⁺ + 2Cl^- =

4) Cu²⁺ + H₂S = 8) Ag⁺ + I^- =

3. Осуществите следующие превращения:

а) Al₂O₃  AlCl₃  Al(OH)₃ Al(NO)₃

Na₃AlO₃

б) NH₃  NH₄OH  NH₄H₂PO₄  (NH₄)₂HPO₄