МЕТОДИЧКА_1_семестр

Тиосерную кислоту получают непосредственно в ходе эксперимента по схеме:

Na2S2O3 + H2SO4 H2S2O3 + Na2SO4

В три пронумерованные пробирки отмерить пипеткой 5,0; 10,0 и 15,0 мл 0,5 % раствор тиосульфата натрия. Чтобы суммарный объѐм смесей был одинаковым в первую пробирку добавить 10, а во вторую - 5 мл воды. В три другие пробирки отдельной пипеткой отмерить по 5 мл 0,5 % раствора серной кислоты.

Смешать по очереди, попарно приготовленные растворы реагентов, добавляя к раствору тиосульфата натрия раствор серной кислоты. С помощью секундомера измерить время от момента смешивания растворов до начала помутнения смеси.

Обработка результатов. Результаты записать в следующую таблицу:

			Объѐм, мл		Концен-	Время	Скорость
					трация
	№	раствор	раствор			помутне-	реакции,
				вода	Н2S2O3,
		Na2S2O3	H2SO4			ния, с	с-1
					услов.ед.
	1	5,0	5,0	10,0	1
	2	10,0	5,0	5,0	2
	3	15,0	5,0	0,0	3

Построить на миллиметровой бумаге график зависимости скорости реакции от концентрации тиосерной кислоты. Сделать вывод о зависимости скорости реакции от концентрации и определить порядок реакции.

2. Изучение влияния температуры на скорость химической реакции

Методика выполнения работы. Подобрать 6 пробирок объѐмом 10 мл, проверив соответствие их диаметров гнѐздам термостата используемого в работе. В три из них отмерить пипеткой по 3,0 мл раствора серной кислоты, в три другие - по 3,0 мл тиосульфата натрия. Содержимое первой пары пробирок с серной кислотой и тиосульфатом смешать при комнатной температуре и измерить секундомером время от момента смешива-

21

ния до появления коллоидной серы. Вторую пару пробирок с растворами поместить в гнѐзда термостата (35 С) и оставить на 5 мин. После этого смешать содержимое пробирок, поместить смесь в термостат и отметить время появления серы. Аналогично поступить с третьей парой пробирок, поместив еѐ в термостат с температурой 45 С.

Обработка результатов. Полученные результаты оформить в виде таблицы:

		Объѐм, мл		Температура,	Время	Скорость
	№	раствора	раствора
				С	помутнения, с	реакции, с-1
		Na2S2O3	H2SO4
	1	3,0	3,0
	2	3,0	3,0
	3	3,0	3,0

Построить на миллиметровой бумаге график зависимости скорости реакции от температуры. Сделать вывод о влиянии температуры на скорость реакции.

Рассчитать энергию активации распада тиосерной кислоты по формуле:

Еа = Rlnτ1/τ2 1/T1 1/T2 ,

где R - универсальная газовая постоянная, - время до появления помутнения, T - абсолютная температура. Найти три значения Ea и рассчитать среднее арифметическое значение.

Лабораторная работа № 6

Катализ и катализаторы. Химическое равновесие

1. Гомогенный катализ а) Смешать в пробирке по 0,5 мл разбавленного раствора

хлорида железа(III) и тиоцианата калия. Полученный раствор разбавить водой в 4 раза и разделить на две пробирки. К одной из них добавить три капли раствора сульфата меди(II). В две отдельные пробирки отмерить по 3,0 мл раствора тиосульфата натрия. Тиосульфат натрия способен восстанавливать тиоцианат железа(III) до тиоцианата железа(II) по уравнению:

22

2Fe(NCS)3 + 2Na2S2O3 Na2S4O6 + 2Fe(NCS)2 + 2NaNCS,

что сопровождается обесцвечиванием раствора.

Одновременно прилить раствор тиосульфата натрия к обеим порциям раствора тиоцианата железа(III). В какой пробирке раствор обесцвечивается раньше?

б) В три пробирки отмерить пипеткой по 6,0 мл 0,5% раствора тиосульфата натрия, в три другие пробирки - по 6,0 мл 0,5% раствора серной кислоты. Во вторую и третью пробирки с кислотой прибавить соответственно 3 и 6 капель раствора сульфата меди(II). Слить попарно содержимое пробирок и определить, через сколько секунд начнется помутнение. Сделать вывод о зависимости скорости реакции от присутствия ионов меди(II) и их концентрации.

2. Гетерогенный катализ а) Взвесить на технохимических весах 1 г йода и 0,2 г алю-

миниевой пудры. Тщательно растереть йод в ступке, добавить алюминий, перемешать, перенести в фарфоровую чашку и поместить в вытяжной шкаф. Добавить к смеси 1-2 капли воды. Как влияет вода на взаимодействие алюминия с йодом? Написать уравнение реакции.

б) В две пробирки налить по 2 мл 3% раствора пероксида водорода. В первую пробирку добавить несколько крупинок оксида марганца(IV), во вторую - оксида свинца(IV). Объяснить наблюдаемые явления. Написать уравнение реакции.

в) Налить в пробирку 2 н. раствор серной кислоты, добавить несколько капель раствора перманганата калия до появления розовой окраски и разделить полученный раствор на две равные части в две пробирки. В одну из них добавить несколько капель раствора нитрата калия. Поместить в каждую пробирку по 2 гранулы цинка. Выделяющийся атомарный водород восстанавливает перманганат калия по уравнению:

2KMnO4 + 10 H + 3H2SO4 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Сравните время, необходимое для обесцвечивания раствора, в присутствии катализатора (ион NO3 ) и без него.

23

г) В две пробирки налить по 2-3 мл 20% раствора соляной кислоты и добавить в одну из них несколько капель раствора иодида калия. Насыпать в пробирки одинаковое количество порошкообразного железа. Через 5 мин сравнить скорость выделения водорода в обеих пробирках и сделать вывод о влиянии иодида калия на скорость взаимодействия железа с соляной кислотой.

3. Влияние концентрации реагирующих веществ на химическое равновесие

В растворах, содержащих ионы Fe3+, Cl- и NCS-, протекают обратимые реакции образования малоустойчивых хлоридных и устойчивых тиоцианатных комплексов железа(III) в соответствии с уравнениями:

Fe3+ + 6Cl-	[FeCl6]3-	(1)
Fe3+ + 6NCS-	[Fe(NCS)6]3-	(2)
[FeCl6]3+ + 6NCS-	[Fe(NCS)6]3- + 6Cl-	(3)

К 2-3 каплям раствора хлорида железа(III) прилить 2-3 капли раствора тиоцианата калия и добавить столько воды, чтобы получился раствор, окрашенный в розовый цвет. Разделить полученный раствор на 4 пробирки. В одну из пробирок прилить немного раствора хлорида железа(III), в другую - немного раствора тиоцианата калия, в третью добавить кристаллический хлорид калия, а четвертую оставить для сравнения. Сравнить окраску растворов.

Как изменилась концентрация тиоцианатного комплекса железа(III)? В каком направлении смещаются равновесие (3) при добавлении каждого вещества? Результат наблюдения оформить в виде таблицы:

№	Добавленное	Изменение	Направление
пробирки	вещество	интенсивности окраски	смещения равновесия

4. Влияние температуры на химическое равновесие При взаимодействии йода с крахмалом образуется соедине-

ние включения (йодкрахмальный комплекс), окрашенное в си-

24

ний цвет. Эта реакция является экзотермической и может быть условно изображена следующим уравнением:

крахмал + йод

йод-крахмал;

H < 0.

Налить в пробирку 2-3 мл крахмального клейстера и добавить несколько капель йодной воды до посинения раствора. Пробирку нагреть до кипения, а затем охладить водой под краном. Объяснить наблюдаемые явления.

Тема: КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Лабораторная работа № 7

Классы неорганических соединений

Вопросы для самоподготовки

1.Определение, классификация и номенклатура оксидов.

2.Общие методы получения и химические свойства оксидов.

3.Определение, классификация и номенклатура гидроксидов. Щелочи.

4.Общие методы получения и химические свойства оснований.

5.Определение, классификация и номенклатура кислот.

6.Общие методы получения и химические свойства кислот.

7.Определение, классификация и номенклатура солей.

8.Общие методы получения и химические свойства солей.

1. Получение оксидов и исследование их свойств а) Налить на дно стеклянного цилиндра немного воды.

Нагреть в железной ложке кусочек серы до воспламенения и опустить ложку в цилиндр, держа еѐ над поверхностью воды. Цилиндр прикрыть стеклянной пластинкой. Работу проводить в вытяжном шкафу! После сгорания серы вынуть ложку, взболтать содержимое цилиндра и прибавить 1-2 капли индикатора (метилового оранжевого или лакмуса). Объяснить изменение окраски индикатора. Написать уравнение реакции.

б) В сухую пробирку насыпать немного гидроксокарбоната меди(II) Cu2(OH)2CO3 и нагреть, держа пробирку так, чтобы еѐ дно было несколько выше отверстия. Наблюдать изменение

25

окраски вещества и конденсацию паров воды на холодных стенках пробирки. Написать уравнение реакции.

2. Получение кислот и исследование их свойств а) Поместить в пробирку немного кристаллического ацетата

натрия, добавить 1 мл разбавленной серной кислоты и нагреть. По запаху обнаружить выделение уксусной кислоты.

б) К небольшому количеству ( 0,5 г) оксида свинца(II) в пробирке прилить разбавленную соляную кислоту, смесь нагреть до кипения и кипятить в течение нескольких минут. Отделить жидкость от осадка, слив еѐ в другую пробирку. Наблюдать образование белых кристаллов хлорида свинца(II) при охлаждении раствора. Написать уравнение реакции.

3. Получение оснований и исследование их свойств а) За полуопущенным стеклом вытяжного шкафа поместить

кристаллизатор с водой. Получить у преподавателя небольшой кусочек натрия и бросить его в кристаллизатор. Через стекло наблюдать за протеканием реакции; следить, чтобы натрий не прилип к стенке кристаллизатора, отталкивая его в случае необходимости стеклянной палочкой. При выполнении работы будьте осторожны, так как взаимодействие может сопровождаться воспламенением и разбрызгиванием горящего натрия. После окончания реакции подействовать на раствор в кристаллизаторе фенолфталеином. Написать уравнение реакции.

б) В отдельные пробирки налить растворы солей меди(II), никеля(II), железа(III), магния и добавить в каждую из них раствор NaOH. Написать уравнения реакций, указав цвет образующихся осадков. Пробирку с осадком гидроксида меди нагреть до кипения, сделать вывод о термической устойчивости Cu(OH)2.

4. Амфотерные гидроксиды В отдельные пробирки налить растворы солей алюминия,

хрома(III), цинка и свинца. Прибавить по каплям раствор NaOH до образования обильных осадков соответствующих гидроксидов. Разделить содержимое каждой пробирки на две части, к одной прибавить разбавленной азотной кислоты, к другой - концентрированный раствор щелочи до полного растворения осадков. Написать уравнения реакций.

26

5. Соли и их свойства а) Получение средних солей

К растворам хлорида бария и нитрата свинца добавить раствор сульфата натрия. Написать уравнения реакций, указав цвет осадков. Проделать аналогичный опыт, заменив раствор сульфата натрия раствором хромата калия.

б) Получение кислой соли Налить в пробирку немного раствора гидроксида кальция и

пропустить через него ток оксида углерода(IV) из аппарата Киппа. Наблюдать образование осадка и его растворение при дальнейшем пропускании через раствор CO2. Написать уравнения протекающих реакций. Полученный раствор гидрокарбоната кальция разделить на две части, одну из них прокипятить, а к другой добавить раствор гидроксида кальция. Объяснить образование осадков в обеих пробирках. Написать уравнения реакций.

в) Получение основной соли В пробирку налить около 5 мл раствора сульфата меди и до-

бавить 2-3 капли раствора NaOH. Образуется зеленоватоголубой осадок гидроксосульфата меди Cu4(OH)6SO4. Жидкость с осадком нагреть до кипения. Сравнить термическую устойчивость гидроксосульфата меди и гидроксида меди (работа 3б).

Используя номенклатуру IUPAC, составьте названия всех веществ, упоминаемых в работах 1-5.

Лабораторная работ № 8

Образование и свойства координационных соединений

Вопросы для самоподготовки

1.Основные положения координационной теории.

2.Классификация координационных соединений по заряду координационной частицы, по числу центральных атомов, по природе лиганда.

3.Номенклатура координационных соединений.

4.Изомерия координационных соединений: сольватная, связевая, ионизационная, пространственная.

27

1. Соединения с комплексным катионом

а) К раствору сульфата меди(II) добавить по каплям раствор аммиака. Наблюдать образование основной соли Cu4(OH)6SO4, которая затем растворяется в избытке аммиака. Написать уравнения реакций.

б) К раствору соли никеля(II) добавить аммиак до растворения первоначально образующегося осадка основной соли. Полученный раствор, содержащий ионы [Ni(NH3)6]2+, разделить на две части; одну оставить для работы 3, а ко второй прибавить насыщенный раствор бромида калия. Наблюдать образование кристаллов [Ni(NH3)6]Br2. Написать уравнения реакций.

2. Соединения с комплексным анионом

а) Смешать 1 мл раствора хлорида железа(III) с избытком раствора фторида натрия. Наблюдать исчезновение желтой окраски раствора вследствие образования комплексных ионов [FeF6]3-. Написать уравнение реакции.

б) В пробирку налить 0,5 мл раствора нитрата ртути(II) и прибавлять по каплям раствор иодида калия. Наблюдать первоначально образование красного осадка иодида ртути(II), а затем его растворение в избытке иодида калия в результате образования соединения K2[HgI4]. Написать уравнения реакций.

Проверить, обнаруживаются ли ионы Hg2+ в полученном растворе. Для этого разделить раствор на две части. К одной прибавить 2-3 капли раствора NaOH, дающий с ионами ртути жѐлтый осадок HgO. К другой - 2-3 капли раствора Na2S, осаждающий ионы ртути в виде HgS (осадок чѐрного цвета). Объясните наблюдаемые явления.

3. Соединения с комплексными катионом и анионом

К раствору, содержащему ионы [Ni(NH3)6]2+, полученному в работе 1б добавить насыщенный раствор K4[Fe(CN)6]. Спустя некоторое время из раствора выпадают кристаллы гексацианоферрата(II) гексаамминникеля(II). Написать уравнение реакции.

4. Различие между координационными соединениями и двойными солями

Проделать качественные реакции на ион Fe3+. Для этого в две пробирки налить немного раствора FeCl3 и добавить в одну

28

раствор NaOH, а в другую - раствор KNCS. Написать уравнения реакций. Проделать аналогичные опыты с растворами железоаммонийных квасцов - NH4Fe(SO4)2 и гексацианоферрата(III) калия - K3[Fe(CN)6]. Сделать вывод о характере диссоциации этих соединений и написать соответствующие уравнения.

5. Влияние концентрации лигандов на комплексообразова-

ние

В растворах, содержащих катионы кобальта и тиоцианатионы, реализуется равновесие:

[Co(H2O)6]2+ + 4NCS-	[Co(NCS)4]2+ + 6H2O
розовый	синий

К 1 мл раствора хлорида кобальта(II) при помешивании стеклянной палочкой добавить кристаллический KNCS до образования интенсивно окрашенного синего раствора. Полученный раствор тиоцианатного комплекса кобальта сильно разбавить водой. Как изменилась окраска раствора? Объяснить наблюдаемое явление.

6. Сравнение прочности комплексных ионов Получить в пробирке хлорид серебра действием хлорида

натрия на раствор нитрата серебра. Разделить содержимое пробирки на две части, а затем добавить к первой части раствор аммиака, а ко второй - раствор тиосульфата натрия до растворения осадков. Написать уравнения реакций, учитывая, что в обоих случаях координационное число серебра равно двум.

В пробирки с аммиачным и тиосульфатным комплексами серебра прилить по две капли 0,1 н. раствора иодида калия. Из какого раствора выпадает не исчезающий при встряхивании осадок иодида серебра? Написать уравнения протекающих реакций, сделать вывод, какой из комплексов более устойчивый. Проверить правильность сделанного вывода, найдя в справочниках константы устойчивости аммиачного и тиосульфатного комплексов серебра.

Используя номенклатуру IUPAC, напишите названия всех комплексных соединений, полученных и использованных в работах 1-6.

29

Тема: РАСТВОРЫ

Лабораторная работа № 9

Приготовление растворов заданных концентраций

Вопросы для самоподготовки

1.Растворы. Определение, классификация.

2.Способы выражения концентрации растворов.

3.Теории растворов.

4.Растворимость и факторы, на нее влияющие. Коэффициент растворимости.

1. Приготовление 10 %-ного раствора сульфата алюминия Рассчитать массы Al2(SO4)3·18H2O и воды, необходимые для

приготовления 20 г 10 %-ного раствора сульфата алюминия (в пересчѐте на безводную соль). На технохимических весах взвесить стакан, отвесить в нем навеску соли, добавить из бюретки необходимый объѐм воды и растворить соль, помешивая стеклянной палочкой.

Уточнение концентрации приготовленного раствора Во взвешенный сухой стакан отмерить пипеткой 10,0 мл

приготовленного раствора и взвесить его. Зная массу и объѐм раствора, рассчитать его плотность и определить по справочной таблице концентрацию.

2. Приготовление 0,1 н. раствора хлороводородной кислоты Измерить ареометром плотность раствора хлороводородной (соляной) кислоты неизвестной концентрации и определить его нормальность по табличным данным. Рассчитать объѐм этого раствора, необходимый для приготовления 50 мл 0,1 н. раствора HCl. Расчетный объем исходного раствора отмерить мензуркой в мерную колбу ѐмкостью 50 мл и добавить воду до метки. За-

крыв колбу пробкой, тщательно перемешать содержимое. Уточнение концентрации приготовленного раствора В коническую колбу отмерить пипеткой 10 мл приготовлен-

ного раствора и оттитровать щелочью в присутствии фенолфталеина. Вычислить нормальность приготовленного раствора.

3. Приготовление 10 %-ного раствора серной кислоты Измерить ареометром плотность концентрированной серной

30