- •1. Важнейшие классы неорганических соединений введение
- •Лабораторная работа Цель работы: Ознакомление с реакциями образования оксидов металлов и неметаллов, их гидратов, солей, а также со свойствами основных классов неорганических соединений.
- •6. Получение и свойства амфотерных гидроксидов
- •2.Основы объемного химического анализа введение
- •Лабораторная работа
- •3. Химическая кинетика Лабораторная работа 1
- •Описание изучаемой химической реакции
- •Опыт 3. Влияние температуры на скорость химической реакции
- •4.Ионные реакции в растворах введение
- •I. Реакции образования осадков слаборастворимых веществ
- •II. Реакции образования молекул слабых электролитов и газообразных веществ.
- •III. Реакции образования молекул слабых электролитов при разрушении менее “прочных” веществ
- •IV. Цепочка последовательно протекающих реакций образования осадков более “прочных” веществ при разрушении осадков менее “прочных” веществ
- •5. Водородный показатель Введение
- •Лабораторная работа
- •9. Гидролиз солей Введение
- •1. Соль образована несильной кислотой.
- •2. Соль образована несильным основанием
- •3. Соль образована несильной кислотой и несильным основанием
- •4. Ступенчатые реакции гидролиза
- •Лабораторная работа
- •7. Окислительно-восстановительные реакции. Введение
- •Лабораторная работа.
- •8. Комплексные соединения Лабораторная работа
- •9.Тепловые эффекты химических процессов Лабораторная работа
- •Контрольные вопросы
- •10. Жесткость воды Введение
- •Лабораторная работа
- •Выполнение работы
- •11. Основы электрохимии. Гальванические элементы Лабораторная работа
- •Приложения
- •1.Константы диссоциации воды и некоторых слабых кислот и оснований в водных растворах (0,1 n)
- •2.Произведение растворимости труднорастворимых в воде веществ при 25оС
- •3.Константы нестойкости некоторых комплексных ионов
- •Литература
- •Содержание
Контрольные вопросы
1.Рассчитайте стандартную теплоту образования диоксида азота NO2(г), если стандартный тепловой эффект реакции 2 NO2(г) « N2O4 (г) при 298К равен - 58,4 кДж/моль, а стандартная теплота образования N2O4(г) равна 9,4 кДж/моль.
2. Установите возможность (или невозможность) самопроизвольного протекания реакции СО(г) + 1/2 О2=СО2(г) при 298 К и 1 атм. Ответ подтвердите расчетом.
3. Теплоты образования воды и водяного пара равны соответственно 285,8 и 241,8 кДж/моль. Рассчитайте теплоту испарения воды при 25оС.
10. Жесткость воды Введение
Абсолютно чистой воды в природе не бывает. При взаимодействии воды с атмосферой и почвой в ней растворяются органические и неорганические соединения. Особое значение имеют присутствующие в воде многозарядные катионы Ca2+ и Mg2+. Если концентрация этих ионов велика, то воду называют жесткой, если мала - мягкой. Жесткость воды подразделяют на карбонатную и некарбонатную.
Карбонатной называют жесткость, обусловленную присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2. При повышении температуры, особенно при кипячении, эти соли разлагаются с образованием малорастворимых карбоната кальция и гидроксида магния и жесткость устраняется :
to
Ca(HCO3)2 ® CaCO3¯+H2O+CO2,
to
M g(HCO3) ® Mg(OH)2¯ +2CO2.
Поэтому карбонатную жесткость еще называют временной.
Некарбонатная жесткость определяется содержанием в воде сульфатов и хлоридов кальция и магния. При кипячении эти соли не удаляются из воды. Поэтому некарбонатную жесткость еще называют постоянной. Сумма постоянной и временной жесткости дает общую жесткость воды.
Жесткость характеризуют числом моль эквивалентов солей Са2+ и Mg2+ в 1л воды. Жкарб. - карбонатная жесткость воды, определяется количеством ммоль эквивалентов анионов НСО3- в 1л воды: Жкарб.= СN(НСО3)×103, мэкв/л. Жобщ. - общая жесткость воды, определяется количеством ммоль эквивалентов катионов Ca2+, Mg2+ в 1л воды: Жобщ.= [СN(Са2+)+СN(Mg2+) ]× 103, мэкв/л.
Жнекарб.=Жобщ. - Жкарб.
Жесткая вода непригодна в качестве теплоносителя на энергообъектах, ее вкусовые качества невелики, стирка в жесткой воде возможна только при повышенном расходе моющих средств. Поэтому воду умягчают, т.е. снижают содержание ионов Ca2+ и Mg2+.
Один из простейших способов устранения жесткости - кипячение (см. выше уравнения протекающих при этом реакций). В этом случае из воды удаляются лишь гидрокарбонаты. Химические способы устранения жесткости – известкование (добавление в воду гашеной извести Ca(OH)2) и содирование (добавление кальцинированной соды Na2CO3). Современными методами умягчения воды являются дистилляция (испарение воды с образованием концентрированных растворов солей), обратный осмос (молекулярное фильтрование) и ионный обмен (сорбция ионов Са2+ и Mg2+ полимерными смолами, сопровождающаяся поступлением в воду эквивалентных количеств других катионов, например, H+)
Определение карбонатной жесткости основано на реакции
HCO3- + H+ ® H2O + CO2 (Н2СО3).
Образующийся углекислый газ остается в растворе в виде Н2СО3, т.к. его количество невелико. Раствору СО2 в воде соответствует рН » 4, поэтому точку эквивалентности определяют по изменению окраски метилового оранжевого, которая при рН = 4 переходит из желтой в оранжевую.
Общую жесткость воды можно определить с помощью раствора двухзамещенной натриевой соли этилендиаминтетерауксусной кислоты (комплексон III, Na2ЭДТА или трилон – В):
HO OH
:O=C-CH2 CH2-C=O:
N-CH2-CH2-N
:O=C-CH2 CH2-C=O:
NaO Ona
(Na2H2ЭДТА)
Это вещество за счет электронных пар, обозначенных точками, образует донорно–акцепторные связи с комплексообразователями, в качестве которых выступают ионы Са2+ и Mg2+. При образовании комплекса происходит замена двух ионов водорода соли на 1 ион металла:
Са2+ + Н2ЭДТА2- ®[Са(ЭДТА)]2- + 2Н+
Mg2++ Н2ЭДТА2- ®[ Mg(ЭДТА)]2- + 2Н+
Образующиеся комплексы очень устойчивы (КН » 1×10-11 для первого, КН » 1×10-9 для второго), т.к. число донорно–акцепторных связей 1 иона металла с 1 молекулой–лигандом (дентантность) равно 6. При титровании трилон–В реагирует с ионами металлов до тех пор, пока все ионы Са2+ и Mg2+ не окажутся связанными.
Индикатором точки эквивалентности служат соединения, дающие с ионами Са2+ или Mg2+ окрашенные комплексы, менее прочные, чем комплексы с Na2H2ЭДТА. Таким индикатором является эриохром черный (ЭТ - 00). Это органический краситель, дающий с Mg2+ комплексную соль красно-фиолетового цвета.
Таким образом, если к жесткой воде прибавить несколько капель спиртового раствора ЭТ-00, то вода окрасистся в красно-фиолетовый цвет вседствие присутствия в ней ионов магния. Если же затем понемногу прибавлять раствор комплексона III с известной концентрацией, в первую очередь будет образовываться наиболее прочный комплекс с ионами кальция, а затем менее прочный комплекс с ионами магния. При этом комплекс ионов магния с индикатором, как наименее прочный, распадется и цвет воды перейдет из красно-фиолетового в синий (точка эквивалентности)
Следует иметь в виду, что эриохром черный имеет синий цвет только при pH=7-11, а в кислой среде он принимает вишнево-красный цвет. Поэтому титрование ведут в присутствии буферного раствора NH4ОН - NH4Cl, для которого pH = 9 - 10. Буфер нейтрализует кислоту, выделяющуюся при титровании.