Равновесия в растворах электролитов

    Важнейшие понятия: кислоты и основания с точки зрения электролитической диссоциации, константа и степень диссоциации, сильные и слабые электролиты, реакции обмена в растворах электролитов, ионные уравнения (смысл и порядок написания).

1. Напишите уравнение диссоциации уксусной кислоты.

2. Запишите выражение константы диссоциации, найдите в справочнике числовое значение константы.

3. Исходя из математического выражения константы диссоциации уксусной кислоты, покажите, как влияет на ее состояние равновесия введение в раствор ацетата натрия.

 

Опыт 1

Влияние одноименного иона на диссоциацию слабой кислоты

а) В две пробирки поместите по 2-3 капли уксусной кислоты, добавьте по одной капле индикатора метилоранжа. Одну пробирку оставьте в качестве контрольной, а в другую внесите несколько кристаллов ацетата натрия. Сравните окраску индикатора в обеих пробирках. Объясните наблюдаемое.

Что надо добавить к раствору слабой кислоты, чтобы подавить ее диссоциацию?

 

б) Возьмите в две пробирки по 2-3 капли раствора аммиака и добавьте по одной капле индикатора фенолфталеина. В одну пробирку поместите несколько кристаллов соли хлорида аммония. Сравните окраску растворов в обеих пробирках и объясните причину ее изменения.

1. Напишите уравнение диссоциации гидроксида аммония.

2. Представьте выражение константы диссоциации гидроксида аммония и запишите ее числовое значение.

З. Используя выражение константы диссоциации, покажите, как влияет на диссоциацию гидроксида аммония NН₄ОН введение в его раствор хлорида аммония NH₄Cl.

 

Опыт 2

Реакции обмена в растворах электролитов

1. Сформулируйте и запишите в тетрадь условия одностороннего протекания ионных реакций.

2. Опишите порядок составления ионных уравнений реакции.

 

Вариант 1

а) Поместите в две пробирки по 3-5 капель растворов: в одну сульфата меди (ІІ), в другую сульфата никеля (ІІ). Затем в каждую добавьте по 2-3 капли раствора сульфида натрия.

1. Отметьте цвет полученных осадков.

2. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций.

3. Протекают ли данные реакции необратимо?

 

б) Внесите по отдельности в пробирку немного кристаллов карбоната натрия, калия и кальция; в каждую пробирку прилейте по 5-6 капель раствора соляной кислоты.

1. Между какими ионами идут реакции?

2. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций.

 

в) В одну пробирку поместите 2 капли раствора СН₃СООNа, в другую столько же NH₄Cl. В первую пробирку прилейте 2-3 капли раствора соляной кислоты, во вторую 2-3 капли раствора гидроксида натрия. Испытайте на запах содержимое пробирок.

1. Протекают ли проделанные реакции до конца?

2. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций.

 

г) По данным ионным уравнениям экспериментально осуществите превращения: Ва²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄

 Co²⁺ + 2OH^- = Co(OH)₂

 

1. Отметьте цвет осадков.

2. Запишите молекулярные уравнения

 

Вариант 2

а) В две пробирки возьмите соответственно растворы солей никеля (ІІ) и меди (ІІ) и добавьте в каждую раствор гидроксида натрия.

 

1. Отметьте цвет осадков.

2. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций.

3.  Протекают ли данные превращения до конца?

 

б) В пробирку поместите немного твердого хлорида натрия (опыт проводить под тягой), прилейте 0,5 см³ концентрированной серной кислоты и слегка нагрейте.

1. Исследуйте выделяющийся газ влажной синей лакмусовой бумажкой. Как и почему изменился ее цвет?

2. Напишите молекулярное и ионное уравнение процесса.

 

в) С помощью имеющихся реактивов проведите реакцию нейтрализации (две реакции).

1. Какую реакцию называют реакцией нейтрализации?

2. Представьте проделанные взаимодействия молекулярными и ионными уравнениями.

 

Опыт 3

Определение реакции сред с помощью индикаторов

1. Напишите уравнение электролитической диссоциации воды.

2. Что такое ионное произведение воды и чему оно равно при 25⁰С?

3. Что такое водородный и гидроксильный показатели? В каких пределах они могут изменяться?

4. Укажите предел изменения концентрации ионов ОН^- в кислых средах.

5. Укажите предел изменения концентрации ионов Н⁺ в щелочных средах.

6. Что такое индикаторы? Какие индикаторы вам известны?

 

а) В четыре пробирки налейте по 5-6 капель раствора любой кислоты, имеющейся на реактивном столе. Прибавьте в каждую пробирку один из следующих индикаторов: метилоранж, лакмус, фенолфталеин, универсальный индикатор*. Отметьте изменение окраски индикаторов в пробирках. (Универсальный индикатор – цветные полоски в барабане со шкалой-эталоном.)

б) Изменение окраски указанных в «а» индикаторов проследите в растворе любой имеющейся на реактивном столе щелочи.

Результаты наблюдений запишите в таблицу:

 

Среда	Окраска индикатора			рН
	лакмус	фенолфталеин	метилоранж	универсальный
нейтральная
кислая
щелочная

        

 

Лабораторная работа

Свойства буферных растворов

1. Какие растворы называются буферными?

2. Приведите примеры искусственных и  естественных буферных систем.

3. Сформулируйте механизм действия буферных растворов.

4. Представьте формулы для расчета рН буферных растворов.

5.

Опыт 1

Приготовление буферных растворов

    Приготовьте по 4 мл буферных растворов:

ацетатного (2 см³ раствора СН₃СООН, С(СН₃СООН) = 0,1 моль/л и 2 см³ раствора СН₃СООNa, С(СН₃СООNa) = 0,1 моль/л)

аммонийного (2 см³ раствора NH₄OH, С(NH₄OH) = 0,1 моль/л и 2 см³ раствора NH₄Cl, С(NH₄Cl) = 0,1 моль/л)

1. Определите экспериментально рН обеих буферных смесей.

3. Рассчитайте значения рН указанных буферных растворов и сравните их с экспериментальными.

 

Опыт 2

Буферное действие

В две пробирки налейте по 1 мл ацетатного и аммонийного буферов порознь. В первый буфер внесите 1 каплю одномолярного раствора соляной кислоты, во вторую – 1 каплю одномолярного раствора гидроксида натрия. Растворы перемешать стеклянной палочкой.

 

1. Определите рН каждого раствора экспериментально.

2. Изменится ли рН растворов?

3. Объясните механизм буферного действия.

 

Опыт 3

Влияние разбавления на рН буферного раствора

Поместите в пробирку 5 капель приготовленного ацетатного буфера и разбавьте его в 25 раз (добавьте примерно 25 см³ воды). Затем разбавьте смесь еще в 10 раз.

1. Определите экспериментально рН после каждого разбавления и сравните с рН исходного буфера.

2. Используя формулы для расчета рН буферных смесей, объясните полученные результаты.

Опыт 4

Потеря буферного действия

Налейте в 4 пробирки по 0,5 см³ приготовленного аммонийного буферного раствора, затем добавьте соляной кислоты концентрацией 0,1 моль/л: в первую – 1 каплю, во вторую – 2 капли, в третью – 3 капли, в четвертую – 4 капли.

 

1. Определите рН каждого раствора.

2. Постройте график в координатах: объем кислоты – рН буферного раствора (объем капли принять равным 0,05 см³).

3. Что такое буферная емкость?

4. Как рассчитывается буферная емкость?

5. При каком объеме (концентрации) кислоты прекращается действие приготовленного буфера?

 

 

Лабораторная работа

Гидролиз солей

1. За счет каких сил (типа) удерживают свою гидратную оболочку катионы?

2. Охарактеризуйте способность катионов к взаимодействию с молекулами воды в зависимости от заряда и размера катиона.

3. Используя значения констант ионизации гидроксидов, расположите соли в порядке возрастания склонности к гидролизу:

           АlCl₃           NH₄Cl             FeCl₃            CuCl₂

         Al(OH)₃       NH₄OH           Fe(OH)₃       Cu(OH)₂

         1,4·10^-9       1,76·10^-5        1,82·10^-11      3,410^-7 

 

Опыт 1

Гидролиз солей по катиону

    Налейте в две пробирки по 1-2 см³ воды, затем шпателем добавьте несколько кристалликов солей хлорида аммония, хлорида цинка. После перемешивания добавьте по 2-3 капли универсального индикатора или полоски индикаторной бумаги.

1. Определите рН растворов (используя шкалу-эталон).

2. В молекулярном и ионном виде представьте уравнения гидролиза этих солей.

3. Чем отличается процесс гидролиза этих солей?

4. Напишите выражение для расчета константы гидролиза солей по катиону.

 

Опыт 2

Гидролиз солей по аниону

1. За счет какого типа химической связи анионы удерживают свою гидратную оболочку?

2. Энергия водородной связи между анионом АnО_х^n- и молекулами воды возрастает в ряду SO₄^2-, PO₄^3-, SiO₃^2-  от 7,1 до 35,6 кДж. Какой анион в большей степени подвергается гидролизу?

 

В две пробирки налейте по 1-2 см³ воды, внесите в них по несколько кристаллов сульфида натрия и карбоната натрия. После растворения солей в пробирки налейте по 2-3 капли индикатора универсального.

1. Определите рН полученных растворов.

2. В  молекулярном и ионном виде запишите уравнения гидролиза солей.

3. Какая соль гидролизуется в большей степени (примите во внимание константы диссоциации кислот, образующих соли)?

4. Напишите выражение для расчета константы гидролиза солей по аниону.

 

Опыт 3

Гидролиз солей по катиону и аниону (необратимый гидролиз)

    К 4-5 каплям раствора сульфата алюминия прибавьте столько же раствора сульфида натрия.

 

1. Определите рН среды.

2. Напишите уравнения реакций обмена между этими солями.

3. Докажите, что образовавшийся осадок не является солью сероводородной кислоты (подействуйте щелочью).

4. Какая же соль подверглась гидролизу?

 

Опыт 4

Отсутствие гидролиза солей

    Выберите на реактивной полке соли, не подвергающиеся гидролизу.

1. Экспериментально докажите это, определив рН каждого раствора.

2. Почему эти соли не подвергаются гидролизу?

 

Опыт 5

Смещение равновесия гидролиза

    а) Влияние одноименного иона:

Кристаллический нитрат свинца растворите в воде. К раствору добавьте несколько капель концентрированной азотной кислоты.

1. Почему раствор мутный?

2. Почему раствор становится прозрачным?

3. В молекулярном и ионном виде представьте уравнения реакции гидролиза.

 

б) Влияние нагревания:

К раствору ацетата натрия добавьте 1-2 капли фенолфталеина и нагрейте смесь до кипения.

1. Как влияет на состояние равновесия Н₂О      Н⁺ + ОН^- температура?

2. Влияет ли нагревание на степень гидролиза соли?

3. Напишите уравнение гидролиза ацетата натрия.

4. Объясните различие окраски раствора при нагревании и охлаждении раствора?

 

Программы ПК