Лабораторна робота №3

“Реакції іонного обміну між розчинами електролітів.”

Мета: закріпити знання та вміння по темі “Іонні рівняння”.

Обладнання та реактиви: штатив з пробірками, розчини Na₂CO₃, BaCL₂, CaCO₃, ZnSO₄, CuSO₄, Fe₂(SO₄)₃ , H₂SO₄ та HCl, NaOH, фенолфталеїн.

Теоретичні відомості

Усі хімічні процеси у водних розчинах електролітів, відбуваються на основі теорії електролітичної дисоціації. Теорія була запропонована шведським вченим Сванте Арреніусом у 1887 році. ТЕД містить три основні положення:

1. Електроліти при розчинені у воді дисоціюють (розпадаються) на іони – позитивні і негативні.

2. Під дією електричного струму іони набувають направленого руху: позитивно заряджені іони рухаються до катоду, негативно заряджені – до аноду.

3. Дисоціація – зворотній процес: паралельно з розпадом молекул на іони, відбувається процес з’єднання іонов в молекули.

Існують ознаки, які підтверджують що реакція відбулася:

1. утворення осаду: 3BaCl₂+ Fe₂(SO₄)₃=3BaSO₄+2FeCl₃

2. виділення газу: Na₂CO₃ + HCl = 2NaCl + CO₂↑ + H₂O

3. утворення малодисоціюючої речовини: HCl + NaOH = NaCl + H₂O

Згідно з теорією електролітичної дисоціації всі реакції у водних розчинах електролітів є реакціями між іонами. Вони називаються іонними реакціями, а рівняння цих реакцій – іонними рівняннями.

При складанні іонних рівнянь слід керуватися тим, що речовини малодисоціїовані, малорозчинні (ті, що випадають в осад) і газоподібні, записуються у молекулярній формі. Знак ↓, який стоїть біля формули речовини, означає, що ця речовина випадає у вигляді осаду, а знак ↑ означає, що речовина виділяється у вигляді газу. Сильні електроліти, які повністю дисоційовані, записують у вигляді іонів. Сума електричних зарядів у лівій частині рівняння має дорівнювати сумі електричних зарядів у правій частині.

Іонними рівняннями можна зображувати будь які реакції, що відбуваються в розчинах між електролітами. Якщо під час таких реакцій заряди іонів не змінюються, то вони називаються – іоннообмінними.

Висновок: Реакції в розчинах електролітів ідуть у тому випадку коли зменшується концентрація одних з іонів які приймають участь у реакції.

Розчинність основ, кислот та солей у воді (таблиця 3.1).

Катіони

Аніони

OH^-

F^-

Cl^-

Br^-

I^-

S^2-

SO3^2-

SO4^2-

NO3^-

PO4^3-

CO3^2-

SiO3^2-

CH3COO-

H^+

—

р

р

р

р

р

р

р

р

р

р

н

р

NH4^+

—

р

р

р

р

—

р

р

р

р

р

—

р

Na^+,K^+

р

р

р

р

р

р

р

р

р

р

р

р

р

Mg^2+

м

н

р

р

р

р

н

р

р

н

н

н

р

Ca^2+

м

н

р

р

р

м

н

м

р

н

н

н

р

Ba^2+

р

м

р

р

р

р

н

н

р

н

н

н

р

Al^3+

н

м

р

р

р

—

—

р

р

н

—

н

м

Cr^3+

Н

н

р

р

р

—

—

р

р

н

—

н

р

Zn^2+

Н

м

р

р

р

н

н

р

р

н

н

н

р

Mn^2+

Н

м

р

р

р

н

н

р

р

н

н

н

р

Co^2+,Ni^2+

Н

р

р

р

р

н

н

р

р

н

н

н

р

Fe^2+

Н

н

р

р

р

н

н

р

р

н

н

н

р

Fe^3+

Н

н

р

р

р

—

—

р

р

н

н

н

р

Cd^2+

Н

р

р

р

р

н

н

р

р

н

н

н

р

Hg^2+

—

—

р

м

н

н

н

р

р

н

н

—

р

Cu^2+

Н

н

р

р

р

н

н

р

р

н

н

н

р

Ag^+

—

р

н

н

н

н

н

м

р

н

н

н

р

Sn^2+

Н

р

р

р

р

н

—

р

—

н

—

—

р

Pb^2+

Н

н

м

м

н

н

н

н

р

н

н

н

р

р– розчинна речовина—- речовина не розчинна або розкладається водою м– малорозчинна речовинан– нерозчинна речовина

Хід роботи

Завдання 1.

Користуючись таблицею розчинності солей та лугів у воді, підберіть з розчинів солей, кислот та лугів, які у Вас є, такі розчини, які б при взаємодії між собою привели до утворення осаду. Написати рівняння хімічних реакцій у молекулярній та іонній формах.

Приклад: Напишіть рівняння реакцій між розчинами FeCl₃ та NaOH у молекулярній та іонній формах.

1. Записуємо рівняння реакцій в молекулярній формі:

FeCl₃ + NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl

2. Запишемо рівняння реакції в іонному вигляді:

Fe³⁺ + 3OH^- → Fe(OH)₃↓

Завдання 2.

Користуючись таблицею розчинності солей та лугів у воді, підберіть з розчинів солей, кислот та лугів, які у Вас є, такі розчини, які б при взаємодії між собою привели до виділення газу.

Написати рівняння реакцій в молекулярній та іонній формах.

Завдання 3.

У пробірку налити 2 – 3 мл розчину гідроксиду натрію і краплю розчину фенолфталеїну. У розчині гідроксиду натрію фенолфталеїн стає малиновим. Потім у пробірку додати розчин хлоридної кислоти до тих пір поки забарвлення не зникне. Написати рівняння реакцій у молекулярній та іонній формах. Пояснити зникнення забарвлення фенолфталеїну.

Завдання 4.

Зробити висновок.

Контрольні питання.

1. Напишіть рівняння реакцій у молекулярній та іонній формах.

2. Складіть молекулярні рівняння які надані наступними іонними рівняннями.

Варіанти індивідуальних завдань (таблиця 3.2)

№ з/п	Питання 1	Питання 2
1	Co(NO3)2+ Na2CO3→	Pb^2+ + SO4^2- = PbSO4
2	Na2SiO3+ H2SO4→	Ni^+2 + PO4^-3 = Ni3(PO4)2
3	K2SO4+ BaCl2→	Mg^+2+ CO3^-2= MgCO3
4	Ba(OH)2 + HNO3 →	Cd^2+ + S^2- = CdS
5	Pb(NO3)2 + CaI2 →	3Mg^2+ + 2PO4^3-→ Mg3(PO4)2
6	Na2CO3 + Mg(NO3)2 →	Pb^2+ + S^2- → PbS
7	BaCl2 + Fe2(SO4)3→	Fe(OH)3 + 3H^+ → Fe^3+ + 3H2O
8	Cu(NO3)2 + Na2CO3→	Ba^2+ + SO4^2- → BaSO4
9	Na2SiO3 +H2SO4→	Ca^2+ + CO3^2- → CaCO3
10	Cu3(PO4)2 + NaOH→	Cu^2+ + 2OH^- → Cu(OH)2
11	CrCl3 +AgNO3→	Cr^3+ + 3OH^- → Cr(OH)3
12	AgNO3 + FeCl3→	H^+ + OH^- → H2O
13	K2S + Zn(NO3)2→	Ag^+ + Cl^- → AgCl
14	H3PO4 + Ca(OH)2→	Ni^2+ + SiO3 → NiSiO3
15	Ni(NO3)2 + Na2S →	3Ca^2+ + 2PO4^3- → Ca3(PO4)2

Питання до захисту лабораторної роботи.

1. Основні положення теорії електролітичної дисоціації.

2. Визначення кислот з точки зору ТЕД.

3. Визначення основ з точки зору ТЕД.

4. Визначення солей з точки зору ТЕД.

5. Ступінь дисоціації.

6. Сильні електроліти. Приклади.

7. Слабкі електроліти. Приклади.

8. Умови проходження хімічних реакцій.

Лабораторна робота №4