Опыт 1. Смещение равновесия диссоциации слабых электролитов.

а) Влияние соли слабой кислоты на диссоциацию этой кислоты

Выполнение работы. В две пробирки внести по 5 капель 0,1 н раствора уксусной кислоты (СН₃СООН), которая распадается незначительно на ионы:

CH₃COOH ↔ CH₃COO⁻ + H⁺ (Ка = 1,8 ·10⁻⁵).

Затем в каждую пробирку прибавить по 1 капле индикатора - метилового оранжевого. Под влиянием, каких ионов метиловый оранжевый приобретает красный цвет? Одну пробирку с уксусной кислотой оставить в качестве контрольной, а в другую внести 3 капли насыщенного раствора ацетата натрия (CH₃COONa → CH₃COO ⁻ + Na⁺) и перемешать раствор. Сравнить окраску полученного раствора с окраской раствора в контрольной пробирке. На изменение концентрации, каких ионов указывает изменение цвета метилового оранжевого?

Запись данных опыта. Написать выражение константы диссоциации уксусной кислоты. Объяснить, как согласно принципу Ле Шателье смещается равновесие диссоциации кислоты при добавлении к ней ацетата натрия. Как меняются при этом степень диссоциации уксусной кислоты и концентрация ионов водорода [H⁺]?

б) Влияние соли слабого основания на диссоциацию этого основания

Выполнение работы. В две пробирки внести по 5 капель 0,1 н раствора аммиака NH₃∙H₂О (Кв=2,0∙10⁻⁵). В каждую пробирку прибавить по 1 капле индикатора - фенолфталеина. Под влиянием, каких ионов фенолфталеин приобретает малиновый цвет? Одну пробирку с раствором аммиака оставить в качестве контрольной, а в другую внести несколько кристалликов хлорида аммония (NH₄С1→NH₄⁺+С1⁻) и раствор тщательно перемешать. Сравнить окраску полученного раствора с окраской раствора в контрольной пробирке. На изменение концентрации, каких ионов указывает изменение цвета фенолфталеина?

Запись данных опыта. Схема равновесия в водном растворе аммиака: NH₃+H₂О↔ ↔NH₄⁺+ OH⁻. Объяснить, как смещается равновесие в этом растворе при добавлении к нему хлорида аммония. Почему при этом цвет фенолфталеина становится менее интенсивным (розовый)?

Опыт 2 Характер диссоциации гидроксидов

Выполнение работы. Поставить в два ряда 10 пробирок. Затем в две пробирки №1 внести по 2 капли 0,5 н раствора хлорида магния (MgCl₂), №2 – нитрата алюминия (Al(NO₃)₃), №3 – силиката натрия (Na₂SiO₃), №4 – сульфата никеля (NiSO₄), №5 – сульфата цинка (ZnSO₄). В две пробирки №№ 1,2,4,5 по каплям добавлять 2 н раствор гидроксида натрия (NaOH) до выпадения осадков гироксидов магния, алюминия, никеля и цинка. В две пробирки №3 добавлять до выпадения осадка гидроксида кремния (кремниевая кислота) 2 н раствор хлороводородной кислоты. Написать уравнения, протекающих реакций. Отметить цвет осадков.

Определить химический характер гидроксидов. Для этого в один ряд пробирок с осадками добавить по 4 капли раствора гидроксида натрия, а в другой – по 4 капли раствора хлороводородной кислоты. В каких случаях осадки растворились только в щелочи, только в кислоте, и какие осадки растворились и в щелочи и в кислоте? Написать уравнения соответствующих реакций. При этом следует учесть, что при растворении амфотерных гидроксидов в водных растворах щелочей образуются гидроксокомплексы. Например, при растворении гидроксида цинка в растворе гидроксида натрия образуется тетрагидроксоцинкат натрия:

Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂[Zn(OH)₄]

Запись данных опыта.

Указать кислотными, основными или амфотерными свойствами обладают гидроксиды магния, алюминия, кремния, никеля, цинка? Составить уравнения диссоциации (без ступеней), полученных гидроксидов, без учета процессов гидратации.

 

ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ

Гетерогенное равновесие: осадок ↔ насыщенный раствор

подчиняется правилу произведения растворимости – в насыщенном растворе трудно растворимого сильного электролита произведение концентраций (активностей) ионов, возведенных в степени стехиометрических коэффициентов, есть величина постоянная при данной температуре.

Если малорастворимый электролит распадается на ионы по уравнению:

Ca₃(PO₄)₂ = 3Ca²⁺ + 2PO₄³⁻,

то выражение для произведения растворимости будет иметь вид:

ПР(Ca₃(PO₄)₂) = a³(Ca²⁺) · a² (PO₄³⁻) = fa(Ca²⁺)·[Ca²⁺]³· fa(PO₄³⁻)·[PO₄³⁻]².

В разбавленных растворах, какими являются насыщенные растворы трудно растворимых электролитов, при fа =1, а =С, тогда: ПР(Ca₃(PO₄)₂)= [Ca²⁺]³·[PO₄³⁻]².

Отсюда вытекают два следствия:

1. Условие растворения осадка: произведение концентраций ионов возведенных в степень стехиометрических коэффициентов, должно быть меньше величины произведения растворимости ПР(Ca₃(PO₄)₂) > [Ca²⁺]³·[PO₄³⁻]².

2. Условие образования осадка: произведение концентраций ионов возведенных в степень стехиометрических коэффициентов, должно быть больше величины произведения растворимости ПР(Ca₃(PO₄)₂)< [Ca²⁺]³·[PO₄³⁻]².

Пример 1. Растворимость (S) карбоната кальция в воде при температуре 25⁰ С составляет 6,9 ·10 ⁻⁵ моль/л. Найти ПР(CaCO₃). S S S

Решение. В насыщенном растворе карбоната кальция: CaCO₃ ↔ Ca²⁺+CO₃²⁻,

[Ca²⁺] = [CO₃²⁻] = S = 6,9 ·10 ⁻⁵ моль/л. Отсюда, ПР(CaCO₃) =[Ca²⁺]·[CO₃²⁻]=S·S= S².

Подставляем числовые значения: ПР(CaCO₃) = (6,9 ·10 ⁻⁵)² = 4,8·10 ⁻⁹.

Пример 2. Произведение растворимости йодида свинца ПР(PbI₂) = 1,1·10−⁹. Чему равна S (растворимость) йодида свинца? S S 2S

Решение. Запишем уравнение диссоциации: PbI₂ ↔ Pb²⁺ + 2I⁻. Из каждой молекулы йодида свинца образуется один ион Pb²⁺ и два иона I⁻. Следовательно, в насыщенном растворе PbI₂, растворимость ионов свинца [Pb²⁺] = S, а йодид –ионов [I⁻] = 2S. Отсюда получаем: ПР(PbI₂) = [Pb²⁺]·[I⁻]² = S·(2S)² = 4S³. Растворимость йодида свинца

___________ __________

[PbI₂]= S = ³√ ПР(PbI₂) / 4; S= ³√ 1,1·10⁻⁹ / 4 = 6,5·10⁻⁴ моль/л.

 

Лабораторная работа № 4

Произведение растворимости

Опыт 1. Дробное осаждение.

Выполнение работы. В две пробирки внести по 1 капле 0,5 н раствора нитрата серебра (AgNO₃). В пробирку №1 добавить 2 капли 0,5 н раствора хлорида калия (AgNO₃+КС1→AgCl↓+KNO₃), №2 -2 капли 0,5 н раствора хромата калия (2AgNO₃+K₂CrO₄→Ag₂CrO₄↓+2KNO₃).

Написать ионные уравнения реакций, отметить цвет осадков хлорида и хромата серебра.

Какое вещество будет выпадать в осадок первым из раствора, содержащего ионы Cl⁻, CrO₄²⁻ и Ag⁺ в равных концентрациях?

ПР(AgCl)=1,8∙10⁻¹⁰; ПР(Ag₂CrO₄) = 4∙ 10⁻¹²

Проверить предположение опытом, для чего в пробирку №3 внести сначала

2 капли 0,5 н раствора хлорида калия (КС1), затем 2 капли 0,5 н раствора хромата калия (K₂CrO₄), добавить 3 капли дистиллированной воды. Раствор тщательно перемешать. Осторожно прибавить к нему 1 каплю 0,5 н раствора нитрата серебра (AgNO₃), перемешать. Какое вещество при этом образуется? Добавить ещё несколько капель раствора нитрата серебра, тщательно перемешать. Наблюдается ли образование хромата серебра? Отметить его образование при дальнейшем увеличении концентрации катионов серебра.

Запись данных опыта. Описать наблюдаемые явления. Написать выражения, произведений растворимости хлорида и хромата серебра. Объяснить, применив следствие правила произведения растворимости, последовательность образования осадков в данном опыте (пробирка №3), учитывая величины произведений растворимости хлорида и хромата серебра. На все вопросы ответить письменно.