Лабораторный практикум по химии: Учебное пособие для учащихся центров довузовской подготовки иностранных граждан

ВО РО Н Е Ж С К И Й ГО С У Д А РС Т ВЕН Н Ы Й У Н И ВЕ РС И Т Е Т И Н С Т И Т У Т М Е Ж Д У Н А РО Д Н О ГО О Б РА ЗО ВА Н И Я ВГУ

Л А Б О РА Т О РН Ы Й П РА К Т И К У М П О ХИМ ИИ УЧЕБН О Е П О СО БИ Е Д Л Я У Ч А Щ И Х С Я Ц Е Н Т РО В Д О ВУ ЗО ВС К О Й П О Д ГО Т О ВК И И Н О С Т РА Н Н Ы Х ГРА Ж Д А Н

ВО РО Н ЕЖ 2002 1

За да ние 1. П озна к о мьт есь с п ра в ила ми ра бот ы в химическ ой ла бора т ории. За да ние2. П рочит а йт еиза п омнит ена зв а ния п редмет ов , к от орые нуж ны для п ров едения ла бора т орной ра бот ы № 1. Л або рато рный практикум по х имии. У ч еб. пос обие дл я у ч ащ ихс я центров дов у з ов с кой подготов ки инос транны х граждан. Воронеж: Воронеж. гос . у н-т, 2002. -32 с . Ав торы : Л .А .С бит нев а , Т .В .П оляк ов а Редактор Р .Д.Козырев а

а ) п роб и рка

б ) ка п ел ьни цы (д л я ра ст в оров и нд и ка т оров )

в ) ш т а т и в д л я п роб и рок

г) скл я нка (д л я ра ст в оров в ещ ест в )

© Инс титу т м ежду народного образ ов ания ВГ У , 2002 2

3

Л а бора т орн а я ра бот а № 1.

О п ред ел ен и ец в ет а и н д и кат оров в раст в орах ки сл от и щ ел оч ей И ндик а т оры - это в ещ ес тв а, которы е из м еня ют цв ет в рас тв орах кис л от и щ ел оч ей. В этой л абораторной работе м ы бу дем из у ч ать три индикатора: фенол фтал еин, м етил оранж и л акм у с . Ц ель ра бот ы: определ ение цв ета каждого индикатора в в оде, в рас тв оре кис л оты и в рас тв оре щ ел оч и. За да ние3. На п ишит е в в а шихт ет ра дяхномер ина зв а ние ла бора т орной ра бот ы. С дел айте табл ицу дл я рез у л ьтатов опы тов . Та блица 1. Ц в ет индик а т оров в ра зныхра ст в ора х. И нд и к а т ор

Ц в ет в нейт ра л ьном ра ст в оре (в в од е)

Ц в ет в ки сл ом ра ст в оре (в ки сл от е)

Ц в ет в щ ел очном ра ст в оре (в щ ел очи )

Фенол ф т а л еи н М ет и л ора нж Ла км ус

О пы т 1. О пр е де л е н и е цве та и н ди катор ов в воде 1. Нал ейте в три пробирки по 2 мл дис тил л иров анной в оды . 2. Прибав ьте : а) в перв у ю пробирку - 2-3 капл и рас тв ора фенол фтал е ина, б ) в о в тору ю пр об ир ку - 2-3 капл и р ас тв ор а м етил оранжа. 4

3. В третью пробирку опу с тите небол ьшой ку с оч ек л акм у с ов ой бу м аги. В нима ние! Не кас айтес ь конч иком капел ьницы с индикатором с тенок пробирки (С м отри рис у нок!):

неп ра в и л ьное и п ра в и л ьное п ри б а в л ени е и нд и ка т ора в п роб и рку

4. Определ ите, какой цв ет им еет кажды й индикатор в в оде. 5. Рез у л ьтат опы та з апишите в табл ицу , котору ю в ы с дел ал и в тетради.

О пы т 2. О пр е де л е н и е цве та и н ди катор ов в р аствор е ки сл оты 1. Ос торожно нал ейте в три пробирки по 2 мл рас тв ора хл оров одородной кис л оты ( HCl) . 2. Прибав ьте: а) в перв у ю пробирку – 2-3 капл и фенол фтал еина, б ) в о в тору ю пр об ир ку – 2-3 капл и р ас тв ор а м етил оранжа. 3. В третью пробирку опу с тите небол ьшой ку с оч ек л акм у с ов ой бу м аги. 4. Определ ите, какой цв ет им еют индикаторы в рас тв оре кис л оты . 5. Рез у л ьтат опы та з апишите в табл ицу , котору ю в ы с дел ал и в тетради. 5

О пы т 3. О пр е де л е н и е цве та и н ди катор ов в р аствор е щ е л оч и 1. Ос торожно нал ейте в три пробирки по 2 мл рас тв ора щ ел оч и ( NaOH ) . 2. Д обав ьте в кажду ю пробирку индикатор, как в опы тах 1 и 2. 3. Определ ите, какой цв ет им еют индикаторы в рас тв оре щ ел оч и. 4. Рез у л ьтат опы та з апишите в табл ицу , котору ю в ы с дел ал и в тетради. О т в ет ьт ена в оп росы: 1.Ч то такое ки с л ота? П ри в е ди те при м е ры кис л от (фор м у л ы и н аз в ан ия ). 2.Ч то такое щ ё л оч ь? Прив едите при м еры щ ел оч ей (фор м у л ы и н аз в ан ия ). 3.Ч то такое индикаторы ? 4.К акие индикаторы Вы з наете? 5.Д л я ч его ис пол ьз у ют индикаторы ? 6.К акой цв ет им еет фенол фтал еин: а) в нейтрал ьном рас тв оре, б) в кис л ом рас тв оре, в ) в щ ел оч ном рас тв оре?

***

За да ние1. П рочит а йт еиза п омнит ена зв а ния п редмет ов , к от орые нуж ны для п ров едения ла бора т орной ра бот ы № 2.

хи м и чески й ст а ка н

кол б ы

В хим ич ес ких с таканах, пробирках и кол бах пров одя т хим ич ес кие реакции.

ча совое ст екл о

ст екл я нна я п а л очка

ф а рф оров а я л ожечка

С пом ощ ью с текл я нной пал оч ки перем ешив ают рас тв оры . С пом ощ ью фарфоров ой л ожеч ки беру т тв ерды е реактив ы из банки.

м ет а л л и чески й т и гел ь с кры ш кой

м ет а л л и ческ а я л ожечка

д ержа тел ь д л я п роб и рок

М етал л ич ес кий тигел ь с кры ш кой, м етал л ич ес ку ю л ожеч ку и держател ь дл я пробирок ис пол ьз у ют в опы тах с нагрев анием в ещ ес тв .

***

6

7

Л а бора т орн а я ра бот а № 2.

О пы т 2. Ги др атаци я осн овн ы х окси дов

О кси д ы . И х п ол уч ен и еи св ой ст в а

Г идра т а ция - это реакция с оединения в ещ ес тв с в одой. Вс пом ните, ос нов ны е окс иды каких м етал л ов реагиру ют с в одой и ч то при этом пол у ч аетс я . 1. В одну пробирку пол ожите нем ного окс ида кал ьция , а в дру гу ю - нем ного окс ида м еди (2), которы й Вы пол у ч ил и в опы те 1. 2. В кажду ю пробирку нал ейте по 2-3 мл в оды . Перем ешайте в ещ ес тв а с текл я нной пал оч кой в перв ой пробирке. З атем пал оч ку пом ойте в одой, в ы трите бу м агой и перем еш айте в ещ ес тв а в дру гой пробирке. 3. Скажите, ч то Вы набл юдаете. К акой из ос нов ны х окс идов реагиру ет с в одой? 4. Напишите у рав нения в оз м ожны х реакций. 5. В кажду ю пробирку прибав ьте по 2-3 капл и индикатора фенол фтал еина. 6. Скажите, в какой пробирке из м енил с я цв ет. Определ ите, поч ем у .

Окс иды пол у ч аютс я : – при в з аим одейс тв ии прос ты х ил и с л ожны х в ещ ес тв с кис л ородом , – при терм ич ес ком раз л ожении с л ожны х в ещ ес тв . Ц ель ра бот ы: 1. Пол у ч ение дв у х окс идов дв у м я раз ны м и м етодам и. 2. Знаком с тв о с хим ич ес ким и с в ойс тв ам и ос нов ны х и кис л отны х окс идов .

О пы т 1. П ол уч е н и е осн овн ого окси да в р е акци и те р м и ч е ского р азл ож е н и я 1. Небол ьш ое кол ич ес тв о с ол и (CuOH )2 CO пол ожи3

те в пробирку . 2. Пробирку у крепите в пробиркодержател е и ос торожно нагрейте. Ч то Вы набл юдаете? 3. С кажите, какой цв ет им ел о в ещ ес тв о в пробирке до реакции и пол у ч ил о пос л е реакции. Поч ем у ? 4. Напишите у рав нение реакции раз л ожения карбоната гидрокс ом еди: t X  → Y + Z +? 0

( ц в ет )

( ц в ет )

( ц в ет )

О т в ет ьт ена в оп росы: 1. К акое в ещ ес тв о ос тал ос ь в пробирке пос л е реакции? 2. К акое в ещ ес тв о у ш л о из пробирки в в иде газ а? 3. К акое из этих в ещ ес тв - ос нов ной окс ид?

8

О пы т 3. Взаи м оде й стви е осн овн ы х окси дов с ки сл отам и 1. В одну пробирку пол ожите нем ного окс ида м еди (2), которы й Вы пол у ч ил и в опы те 1, а в дру гу ю - нем ного окс ида кал ьция . 2. В обе пробирки ос торожно нал ейте по 2-3 мл хл оров одородной кис л оты . 3. Скажите, ч то Вы в идите. Ч то проис ходит с тв ерды м и окс идам и? К ак из м еня етс я цв ет рас тв оров в пробирках? 4. Напиш ите у рав нения хим ич ес ких реакций. 5. Наз ов ите в ещ ес тв а, которы е пол у ч ил ис ь в рез у л ьтате реакций. К акой цв ет им еют рас тв оры этих в ещ ес тв ?

9

О пы т 4. П ол уч е н и е ки сл отн ого окси да пр и взаи м оде й стви и пр остого ве щ е ства с ки сл ор одом Реакция в ещ ес тв а с кис л ородом - это ок исление. Е с л и в ре з у л ьтате р еакц ии оки с л ен ия в ы дел я е тс я эн ер ги я (с в е т и те пл о) , то такая р еакц ия н аз ы в ае тс я реа к цией горения.

1. Небол ьш ое кол и ч ес тв о с еры ( S) пол ожите в м етал л ич ес ку ю л ожеч ку и нагрейте. Снач ал а с ера рас пл ав итс я (с танет жидкой), а з атем нач нет гореть. 2. Л ожеч ку с горя щ ей с ерой опу с тите в кол бу и набл юдайте горение с еры (реакцию с еры с кис л ородом в оз ду ха) .

За п омнит е! В этой р еакци и с ер а из м еня ет с тепень окис л ения от 0 до +4. 3. Пос л е того, как кол ба напол нитс я бел ы м газ ом , л ожеч ку с с ерой ос торожно дос таньте и опу с тите в банку с в одой. К ол бу накройте ч ас ов ы м с текл ом . Г аз в кол бе с охраните дл я с л еду ющ его опы та. 4. Напиш ите у рав нение реакции с еры с кис л ородом . С кажите, какой окс ид (кис л отны й ил и ос нов ной) пол у ч аетс я в рез у л ьтате реакции.

О пы т 5. Ги др атаци я окси да се р ы (4) 1. В с такане с ≈ 50 мл в оды рас тв орите нес кол ько капел ь индикатора м етил оранжа. 2. Пол ов ину этой в оды с индикатором в ы л ейте в кол бу с газ ом , пол у ч енны м в опы те 4. 3. К ол бу опя ть накройте ч ас ов ы м с текл ом и нес кол ько раз в с тря хните. 4. Скажите, ч то Вы в идите. Ч то проис ходит с бел ы м газ ом ? 5. С рав ните теперь цв ет рас тв оров в кол бе и в с такане. Поч ем у цв ет индикатора в кол бе из м енил с я ? К акое в ещ ес тв о образ ов ал ос ь в кол бе? (Пос м отрите в табл ице, какой цв ет им еет м етил оранж в нейтрал ьном , щ ел оч ном и кис л ом рас тв оре). 6. Напиш ите у рав нение реакции. О т в ет ьт ена в оп росы: 1. Ч то такое реакция окис л ения ? 2. К акой окс ид в этой л абораторной работе м ы пол у ч ил и с пом ощ ью реакции окис л ения ? 3. К акой окс ид в этой л абораторной работе м ы пол у ч ил и с пом ощ ью реакции терм ич ес кого раз л ожения ? 4. Ч то такое реакция гидратации? 5. К акое в ещ ес тв о образ у етс я в рез у л ьтате гидратации: - ос нов ного окс ида, - кис л отного окс ида? Прив едите прим ер ос нов ного окс ида, которы й не с оединя етс я с в одой. 6. К акие в е щ ес тв а об раз у ютс я при в з аим одейс тв ии ос нов ны х окс идов с кис л отам и?

***

10

11

Л а бора т орн а я ра бот а № 3.

О сн ов ан и я. И х п ол уч ен и еи св ой ст в а Вс е ос нов ания дел я тс я на рас тв орим ы е в в оде (щ ё л оч и) и нерас тв орим ы е в в оде. Щ ё л оч и пол у ч аютс я при в з аи м одейс тв ии акти в ны х м етал л ов ил и их окс идов с в одой. Нерас тв орим ы е ос нов ания пол у ч аютс я при в з аим одейс тв ии рас тв орим ы х с ол ей с о щ ел оч ам и. Ц ель ра бот ы: пол у ч ение дв у х нерас тв орим ы х ос нов аний (одно ос нов ани е - ам фотерное ) и опр едел ени е их с в ойс тв .

О пы т 1. П ол уч е н и е н е р аствор и м ого осн ован и я пр и взаи м оде й стви и сол и со щ ёл оч ью В нима ние! Собл юдайте ос торожнос ть, работая с о щ ел оч ам и! 1. Нал ейте в проби рку 3- 5 мл рас тв ор а с у л ьфата м е ди (2) - CuSO 4 . 2. Прибав ьте к нем у нем ного рас тв ора гидрокс ида натрия ( NaOH) до образ ов ания ос адка. 3. Напишите у рав нение реакции. Пров ерьте по табл ице рас тв орим ос ти, какое из образ ов ав ш ихс я в ещ ес тв в ы пал о в ос адок. 4. Ос торожно с л ейте рас тв ор из пробирки, а ос адок ос тав ьте в пробирке дл я опы та 2.

О пы т 2. Хи м и ч е ски е свой ства н е р аствор и м ы х осн ован и й 1. Ос адок гидрокс ида м еди (2), пол у ч енны й в опы те 1, раз м ешайте пал оч кой и пол ов ину в ещ ес тв а перел ейте в дру гу ю пробирку . 12

2. Одну пробирку с ос адком Cu(OH) 2 ос торожно нагрейте (пробирку з акрепите в пробиркодержател е). 3. С кажите, ч то Вы в идите. К ак из м енил с я цв ет в ещ ес тв а? Поч ем у ? Ч то образ ов ал ос ь на с тенках пробирки? К акое это в ещ ес тв о? 4. Напишите у рав нение реакции и наз ов ите тип этой реакции. 5. Во в тору ю пробирку с ос адком Cu(OH) нал ейте 2

2-3 мл хл оров одородной кис л оты . 6.Скажите, ч то Вы в идите. Ч то проис ходит с ос адком Cu(OH) 2 ? Поч ем у ? 7. Напишите у рав нение реакции и наз ов ите тип этой реакции. 8. Напишите в тетради в ы в оды , которы е м ожно с дел ать из опы та 2 по с хем е: – нера ст в оримыеоснов а ния ра зла га ю т ся п ри....... на ............., – нера ст в оримыеоснов а ния реа гирую т с......, в результ а т е реа к цииобра зует ся ....... .

О пы т 3. П ол уч е н и е и свой ства ам ф оте р н ого ги др окси да 1. Нал ейте в пробирку 2-3 мл рас тв ора гидрокс ида натрия и прибав л я йте к нем у по капл я м рас тв ор с у л ьфата ал юм иния (в с ё в рем я в с тря хив ая пробирку ) до образ ов ания ос адка. 2. Напишите у рав нение реакции. Определ ите по табл ице рас тв орим ос ти, какое в ещ ес тв о в ы пал о в ос адок. 3. Пол у ч енны й ос адок гидрокс ида ал юм иния перем еш айте и пол ов ину в ещ ес тв а перел ейте в дру гу ю пробирку . 4. В одну пробирку с ос адком Al (OH) 3 нал ейте нем ного рас тв ора HCl . 13

5. Во в тору ю пробирку с ос адком Al (OH) 3 нал ейте нем ного рас тв ора NaOH . 6. Скажите, ч то Вы в идите. В какой пробирке ос адок рас тв оря етс я ? Напиш ите у рав нения реакций. 7. Напишите в тетради в ы в оды , которы е м ожно с дел ать из опы та 3 по с хем е: – а мф от ерныегидроксидынера ст в оряю т ся в в оде, п оэт ому ихп олуча ю т в реа к ции...... с............. ; – а мф от ерныегидроксидыимею т св ойст в а основ а ний. О ни реа гирую т с.......... к а к основ а ния. О бра зует ся..... ; – а мф от ерныегидрок сидыимею т св ойст в а к ислот . О ниреа гирую т с.......... к а к к ислот ы. О бра зует ся ............ . О т в ет ьт ена в оп росы: 1.Ч то такое ос нов ания ? 2.Ч то такое щ ё л оч и? 3.К ак пол у ч ают щ ё л оч и? 4.К ак пол у ч ают нерас тв орим ы е ос нов ания ? 5.К ак пол у ч ают ам фотерны е гидрокс иды ? 6.Ч то такое реакция нейтрал из ации? 7.К акие реакции характерны дл я нерас тв орим ы х ос нов аний? 8.К акие с в ойс тв а - с в ойс тв а кис л от ил и с в ойс тв а ос нов аний - характерны дл я ам фотерны х гидрокс идов ? 9.К акие в ещ ес тв а образ у ютс я при терм ич ес ком раз л ожении ос нов аний?

***

14

Л а бора т орн а я ра бот а № 4.

Зав и си мост ь скорост и хи ми ч ески х реакц и й от разл и ч н ы х ф акт оров С к орост ь химическ ой реа к ции (υ ) - это кол ич ес тв о в з аим одейс тв ий м ежду ч ас тицам и реагиру ющ их в ещ ес тв в единице объ ем а з а единицу в рем ени. (Единица из м ерения -

мол ь л ⋅ сек

).

Определ я ют с корос тьхим ич ес кой реакции по из м енемол ь

нию м ол я рной концентрации (Cм − л ) з а единицу в рем е ни (τ − сек ) одного и з в е щ е с тв , у ч ас тв у ющ и х ил и образ у ющ ихс я в реакции:

υ=±

∆ CМ ∆τ

С корос ть хим ич ес ких реакций з ав ис ит от тем перату ры , концентрации, пл ощ ади пов ерхнос ти и природы реагиру ющ их в ещ ес тв , а также от катал из атора. Ц ель ра бот ы: з наком с тв о с некоторы м и факторам и, из м еня ющ им и с корос ть хим ич ес ких реакций. П ри в ы пол не ни и работы м ы не б у дем опр едел я ть м атем атич ес кие з нач ения с корос ти реакций, так как это с л ожно и не я в л я етс я наш ей цел ью. В каждом опы те данной работы м ы бу дем однов рем енно пров одить дв е реакции, которы е отл ич аютс я дру г от дру га одним фактором , и определ я ть, как этот фактор из м еня ет (у в ел ич ив ает ил и у м еньшает) с корос ть реакции. Срав нив ать с корос ти реакции м ы бу дем в из у ал ьно, по интенс ив нос ти в ы дел ения газ а. Ч ем интенс ив нее в ы дел я етс я газ , тем бол ьше газ а образ у етс я з а единицу в рем ени и тем бол ьше с корос ть реакции.

15

О пы т 1 1. Пол ожите (ос торожно, ч тобы не раз бить) в дв е пробирки по дв а ку с оч ка цинка. 2. В перв у ю пробирку нал ейте 2 мл 15% рас тв ора хл оров одородной кис л оты ( HCl ), а в о в тору ю пробирку – 2 мл 15% р ас тв ор а этан ов ой ( у кс у с н ой) ки с л оты (CH 3CО О Н ) . 3. Скажите, ч то Вы в идите. Ч то в ы дел я етс я в рез у л ьтате реакции? В какой из пробирок реакция идет энергич нее (где в ы дел я етс я бол ьш е газ а з а единицу в рем ени и где бол ьш е с корос ть хим ич ес кой реакции?). 4. Напиш ите у рав нения ре акций цинка с данны м и в опы те кис л отам и. С кажите, поч ем у эти реакции иду т с раз ной с корос тью.

О пы т 2 1. В дв е пробирки нал ейте по 5 мл 15% рас тв ора хл оров одородной кис л оты . 2. Ос торожно пол ожите в перв у ю пробирку нес кол ько ку с оч ков м агни я , в о в тор у ю – н ес кол ько ку с оч ков жел ез а. 3. Скажите, ч то Вы в идите. В какой пробирке реакция идет энергич нее, с бу л ьш ей с корос тью? Поч ем у эти реакции иду т с раз ной с корос тью? Напишите в ы в од, которы й м ожно с дел ать из опы тов 1 и 2 по с хем е: – ск орост ьхимическ ойреа к цииза в исит от ........... .

О пы т 3 1. Пол ожите в одну пробирку нес кол ько м ал еньких ку с оч ков жел ез а, а в дру гу ю - нем ного порошка жел ез а. 2. В кажду ю пробирку нал ейте по 2 мл 15% рас тв ора хл оров одородной кис л оты . 3. Скажите, ч то Вы в идите. В какой пробирке реакция идет энергич нее, с бу л ьшей с корос тью? Поч ем у ? Напиши16

те в ы в од, которы й м ожно с дел ать из этого опы та, по с хем е: – ск орост ь химическойреа к цииза в исит от ........... .

О пы т 4 1. В дв е пробирки пол ожите по дв а ку с оч ка цинка. 2. В перв у ю пробирку нал ейте 2 мл 15% рас тв ора HCl , а в о в тору ю – 2 мл 5% рас тв ора HCl . 3. С кажите, ч то Вы в идите. С одинаков ой ил и с раз ной с корос тью иду т реакции в раз ны х пробирках? Поч ему? 4. Напишите в ы в од, которы й м ожно с дел ать из этого опы та.

О пы т 5 1. В дв е пробирки пол ожите по дв а ку с оч ка цинка. В обе пробирки нал ейте по 2 мл 5% рас тв ора HCl . 2. Одну пробирку с л егка нагрейте. Срав ните, в какой из пробирок цинк энергич нее реагиру ет с кис л отой. Поч ем у ? 3. Напишите в ы в од, которы й м ожно с дел ать из данного опы та. О т в ет ьт ена в оп росы: 1. Ч то такое с корос ть хим ич ес кой реакции? 2. В каких единицах из м еря ют с корос ть хим ич ес кой реакции? 3. К ак определ я ют с корос ть хим ич ес кой реакции? 4. От каких факторов з ав ис ит с корос ть хим и ч ес кой реакции? 5. К акой из факторов , из м еня ющ ий с корос ть реакций, м ы не из у ч ал и в данной л абораторной работе?

*** 17

За да ние8. П рочит а йт еиза п омнит еслов а ина зв а ния п редмет ов , к от орыенуж ны для п ров едения ла бора т орной ра бот ы№ 5 .

Л а бора т орн а я ра бот а № 5.

При гот ов л ен и ераст в оров разн ого сост ав а С ос тав рас тв оров в ы ражают раз ны м и с пос обам и.

М а ссов а я доля ра ст в оренного в ещ ест в а (ω %) - это отношение м ас с ы рас тв оренного в ещ ес тв а к м ас с е рас тв ора:

ω% = а ) м ерны й ци л и нд р

б ) м ерна я кол б а

в ) в оронка

ни жни й м енъ ск жи д кост и жи д кост ь

З апом ните также, ч то объ ем жидкос ти в м ерном цил индре ил и м ерной кол бе определ я ют по нижнем у м енис ку жидкос ти. При этом гл аз с ту дента дол жен находитьс я на одном у ров не с тем дел ением цил индра, которое показ ы в ает объ ем жидкос ти (С м отри рис у нок!).

mв − в а mр− р а

⋅ 100% , где

mр− р а = mв − в а + mH O . 2

М ас с ов ая дол я показ ы в ает, с кол ько грам м ов рас тв оренного в ещ ес тв а с одержитс я в 100 грам м ах рас тв ора. Наприм ер, ес л и ω = 20% , то в 100 г рас тв ора с одержитс я 20 г в ещ ес тв а.

М олярна я к онцент ра ция (СМ ) - это отнош ение кол ич ес тв а рас тв оренного в ещ ес тв а (в м ол ь) к объ ем у рас тв ора (в л итр ах):

СМ =

nв − в а Vр − р а (м ол ь/л ) .

Е диницу м ол я рнос ти (м ол ь/л ) обоз нач ают бу кв ой М . М ол я рная конц ентр ация показ ы в ает, с кол ько м ол ь рас тв оренного в ещ ес тв а с одержитс я в 1 л итре рас тв ора. Наприм ер, в 1 л итре 2М рас тв ора с одержитс я 2 м ол ь рас тв оренного в ещ ес тв а. Ц ель ра бот ы: нау ч итьс я готов ить рас тв оры раз ного с ос тав а: – из ч ис того в ещ ес тв а, – из дру гого рас тв ора.

*** 18

19

О пы т 1. П р и готовл е н и е р аствор а сол и с м ассовой дол е й 5% и з ч и стого ве щ е ства На Ваш ем с тол е находитс я конич ес кая кол ба с с ол ью. Ф орм у л а и м ас с а с ол и напис аны на л ис точ ке бу м аги под кол бой. 1. Вы ч ис л и те, с кол ько мл в оды (ρH O = 1 г/мл ) н адо в з я тьдл я рас тв орения данной м ас с ы с ол и, ч тобы пол у ч ить 5% рас тв ор. 2. Покажите Ваши в ы ч ис л ения преподав ател ю. З апиш ите в тетрадь наз в ание л абораторной работы , наз в ание опы та и Ваши в ы ч ис л ения . Пос л е этого Вы м ожете продол жить работу . 3. С пом ощ ью м ерного цил индра отм ерьте ну жны й Вам объ ем в оды . 4. Вы л ейте в оду из цил индра в кол бу с с ол ью и, ос торожно в с ря хив ая кол бу , рас тв орите с ол ь. Т еперь в кол бе находитс я при готов л ен ны й Вам и из ч ис того в ещ е с тв а 5%-ы й рас тв ор. 2

О пы т 2. П р и готовл е н и е 5%-ого р аствор а сол и и з р аствор а с ω = 30% (п лот ност ь 30% ра ст в ора = 1,2 г/мл) , когда дан а м асса 5%-ого р аствор а 1. З апиш ите в тетрадь наз в ание опы та и Ваш е з адание: и з 30% рас тв ора (ρH O = 1,2 г/мл ) надо при готов ить ....?г 5% рас тв ора. (М ас с у 5% рас тв ора каждом у с ту денту наз ов ет преподав ател ь.) 2

ω = 30%

+ H O(?) 2

ω = 5% м ы з наем м ас с у рас тв ора

20

В Вашем опы те м ас с ов ая дол я рас тв оренного в ещ ес тв а у м еньш аетс я потом у , ч то к рас тв ору прибав л я ют в оду . М ас с а рас тв оренного в ещ ес тв а при этом не из м еня етс я . Э тот процес с наз ы в аетс я ра зба в лением рас тв ора. 2. Вы ч ис л ите: а) с кол ько г 30% рас тв ора надо в з я ть дл я Ваш его опы та и какой объ ем з аним ает этот рас тв ор., б) с кол ько мл (г) в оды надо приб ав ить к 30% рас тв ору , ч тобы пол у ч ить ....... г 5% рас тв ора. 3. З апишите рез у л ьтат Ваших в ы ч ис л ений по с хем е: для п ригот ов ления ........... г 5% ра ст в ора на до к ......... мл 30% ра ст в ора п риба в ит ь ......... мл в оды. 4. Покажите Ваш и в ы ч ис л ения преподав ател ю. Пос л е этого Вы м ожете продол жить работу . 5. C пом ощ ью м ал енького м ерного цил индра (дл я бол ьшей точ нос ти) отм ерьте ну жны й Вам объ ем 30% рас тв ора. С пом ощ ью м ал енького м ерного цил индра отм ерьте ну жны й Вам объ ем в оды . Вы л ейте с одержим ое цил индров в бол ьшу ю конич ес ку ю кол бу и, с л егка потря хив ая кол бу , перем еш айте рас тв ор. Т еперь в кол бе находитс я приготов л енны й Вам и из дру гого рас тв ора 5%-ы й рас тв ор с ол и.

О пы т 3. П р и готовл е н и е 5% р аствор а сол и и зр аствор а с ω = 30% (п лот ност ь 30% ра ст в ора = 1,2 г/м л), когда дан объе м 30% р аствор а 1. З апиш ите в тетрадь наз в ание опы та и Ваш е з адание по с хем е:

(

)

, г/ м л на до п ригот оиз ........ мл 30% ра ст в ора ρ р − р а = 12 в ит ь5% ра ст в ор. (О бъем 30% ра ст в ора В а м ска ж ет п реп ода в а т ель).

21

ω = 30%

+ H O(?) 2

ω = 5%

М ы з н ае м об ъ ё м рас тв ора В этом опы те м ы опя ть раз бав л я ем рас тв ор (у м еньш аем его концентрацию), м ас с а рас тв оренного в ещ ес тв а при этом не из м еня етс я . 2. Вы ч ис л ите: а) с кол ько г 5% рас тв ора м ожно приготов ить из ...... мл 30% рас тв ора (ρр - ра = 1,2 г/мл ) , б) каку ю м ас с у им еют ....... мл 30% рас тв ора, в ) с кол ько мл в оды надо прибав ить к 30% рас тв ору . 3. З апишите рез у л ьтат Ваш их в ы ч ис л ений по с хем е: для п ригот ов ления 5% ра ст в ора на до к .......... мл 30% ра ст в о, г/ мл ) п риба в ит ь............ мл в оды. ра ( ρ р − р а = 12

4. Покажите Ваш и в ы ч ис л ения преподав ател ю. 5. Приготов ьте ну жны й Вам рас тв ор. Поря док работы с м отрите в опы те 2 (пу нкты 5,6,7).

О пы т 4. П р и готовл е н и е 0,1 М (децимолярного) р аствор а и з ч и стого ве щ е ства 1. З апиш ите в тетрадь наз в ание опы та и Ваш е з адание: приготов ить 500 мл 0,1 М рас тв ора ....... (наз в ание и форм у л у в ещ ес тв а каждом у с ту денту с кажет преподав ател ь). 2. Вы ч ис л ите, с кол ько м ол ь и с кол ько грам м ов в ещ ес тв а надо в з я ть дл я пол у ч ения 500 мл 0,1 М рас тв ора.

22

3. З апишите рез у л ьтат Ваш их в ы ч ис л ений по с хем е: для п ригот ов ления 500 мл 0,1 М ра ст в ора на до в зят ь ...... моль или......... гра ммов в ещ ест в а ......... . 4. Покажите Ваш и в ы ч ис л ения преподав ател ю и пол у ч ите у него ну жну ю в ам м ас с у в ещ ес тв а. 5. Приготов ьте ну жны й Вам рас тв ор. Д л я этого: - в с тав ьте в оронку в м ерну ю кол бу , - перес ы пьте пол у ч енное в ещ ес тв о в кол бу ч ерез в оронку , - акку ратно с м ойте в одой в с ё в ещ ес тв о с в оронки в

( )

кол бу , з апол нив ≈ одну треть 13 кол бы . 6. У берите в оронку и рас тв орите в ещ ес тв о, в с тря хив ая кол бу . З атем добав ьте в кол бу в оды , ч тобы объ ем пол у ч енного рас тв ора бы л рав ен 500 мл (нижний м енис к жидкос ти дол жен находитьс я на отм етке, которая нанес ена на горл ы ш ко кол бы ). Т еперь у Вас в кол бе находитс я 500 мл 0,1М рас тв ора данного в ещ ес тв а. О т в ет ьт ена в оп росы: 1. К ак наз ы в аетс я л абораторная работа № 5? 2. К аку ю пос у ду Вы ис пол ьз ов ал и при пров е ден ии данной работы ? 3. Ч то такое раз бав л ение рас тв ора?

***

Л а бора т орн а я ра бот а № 6.

О п ред ел ен и ерН раст в оров с п омощ ью ун и в ерсал ьн ого и н д и кат ора Вода - это с л абы й эл ектрол ит, которы й дис с оцииру ет по у рав нению: H 2 O ↔ H + + OH − . 23

Из этого у рав нения в идно, ч то в в оде ч ис л о катионов Н рав но ч ис л у анионов OH − . Пр акти ка показ ы в ае т, ч то при 22° С рав н ов ес ны е м ол я рн ы е кон це нтраци и этих и он ов в в оде рав н ы 10 -7 м ол ь/л : H + = OH − = 10 −7 м ол ь/ л +

[ ] [

]

Ра ст воры, в к от орых [H ] = [OH ] , наз ы в аютс я нейт +

ра льными.

−

[ ] [

]

Рас тв оры , в которы х H + > OH − , наз ы в аютс я к ислы-

Д л я характерис тики рас тв оров ис пол ьз у ют в одородны й показ ател ь - рН:

[ ]

р Н = − lg H + . Ч ем бол ьше концентрация катионов в одорода в рас тв о-

[ ] = 10

ре, тем м еньше з нач ение рН. Наприм ер, ес л и Н

+

−9

,

то рН=9, а ес л и [ Н + ] = 10 −3 , то рН=3. Водородны й показ ател ь м ожет приним ать з нач ения ч ис ел в интерв ал е м ежду 0 и 14:

+

ми (кис л оты образ у ют при дис с оциации катионы Н ). Рас тв оры , в которы х [OH − ] > [H + ] , наз ы в аютс я щ елочными (щ ел оч и об раз у ют при дис с оци ац ии ани он ы OH − ) . Произ в едение [H + ] ⋅ [OH − ], наз ы в аетс я ионным п роиз-

в едением в оды - КВ :

[ ][

]

K B = H + ⋅ OH − Ионное произ в едение в оды - это в ел ич ина пос тоя нная дл я в оды и в одны х рас тв оров при данной тем перату ре. При t o = 22 o C K B = H + ⋅ OH − = 10 −14 . Э то у рав нение пом огает определ ить реакцию (характер) рас тв ора по концентрации одного из ионов . Наприм ер, ес л и м ы з наем , ч то [ Н + ] = 10 −3 м ол ь/л , то м оже м найти OH − :

[ ][

]

[

]

= 10 . Рас тв ор им еет кис л у ю реакцию, так [OH ] = 10 10 как [H ] > [OH ] ⇒ 10 > 10 . −14

−

−11

−3

+

24

−

−3

−11

Вел ич ину рН м ожно определ ить с пом ощ ью индикаторов . Раз ны е индикаторы из м еня ют с в ой цв ет при раз ны х з нач е ния х рН. В данной работе м ы поз наком им с я с у нив ерс ал ьны м индикатором (у нив ерс ал ьной индикаторной бу м агой). У н ив ерс ал ьны й и нди катор - это с м ес ь нес кол ьких индикаторов , подобранны х так, ч то каждом у з нач ению рН с оотв етс тв у ет определ енны й цв ет. Ч тобы определ ить рН рас тв ора, надо с рав нить цв ет, которы й им еет у нив ерс ал ьны й индикатор в данном рас тв оре, с о с тандартной ш кал ой. Ц ель ра бот ы: з наком с тв о с м етодикой определ ения рН с пом ощ ью у нив ерс ал ьного индикатора, а также с о з нач ения м и рН в рас тв орах раз ны х эл ектрол итов .

25

О пы т 1. О пр е де л е н и е р Н в р аствор ах си л ьн ы х и сл абы х ки сл от и щ е л оч е й 1. С дел айте в тетради табл ицу 2, в котору ю Вы бу дете з апис ы в ать рез у л ьтаты опы та. Та блица 2 Э л ект ро- Н 2О л иты

0,1М ра ст в ор

CH 3COOH

0,1М ра ст в ор

HCl

0,1М ра ст в ор

0,1М ра ст вор

NH 4 OH

NaOH

зна чени я

рН

2. Нал ейте в пробирку 1 мл в оды и опу с тите ту да пол ов ину пол ос ки индикаторной бу м аги. 3. С рав ните цв ет индикаторной бу м аги в пробирке с о с тандартной шкал ой рН и з апиш ите з нач ение рН в табл и цу . 4. Анал огич но определ ите рН в децим ол я рны х (0,1М ) рас тв орах кис л от - HCl и CH3COOH и з апишите рез у л ьтат в табл ицу . 5. Определ ите рН в децим ол я рны х (0,1М ) рас тв орах щ ел оч ей - NaOH и NH4 OH и з апишите рез у л ьтат в Ваш у табл ицу . 6.Пос м отрите в табл ицу 2, котору ю Вы с дел ал и в тетради, и наз ов ите: - нейтрал ьны й рас тв ор, - с л абокис л ы й рас тв ор, - с ил ьнокис л ы й рас тв ор, - с л абощ ел оч ной рас тв ор, - с ил ьнощ ел оч ной рас тв ор. 26

7. Наз ов ите рас тв ор, в котором : - с ам ая бол ьш ая концентрация катионов Н + , - с ам ая м ал енькая концентрация катионов Н + , - с ам ая бол ьш ая концентрация анионов OH - , - с ам ая м ал енькая концентрация анионов OH - , - рав ная концентрация катионов Н + и анионов OH - . 8. С кажите, какая и з ки с л от - HCl и л и CH3COOH с ил ьнее. 9. С кажите, какая из щ ел оч ей - NaOH ил и NH 4 OH - с ил ьнее.

О пы т 2. О пр е де л е н и е р Н в р аствор ах со л е й 1. Cдел айте в тетради табл ицу 3, в котору ю Вы бу дете з апис ы в ать рез у л ьтаты опы та. Та блица 3 ра ст в оры сол ей

KCl

CuSO4

K 2 CO 3

реа кци и д и ссоци а ци и сол ей рН реа кци и ги д рол и за сол ей

2. Напиш ите реакции дис с оциации с ол ей. 3. Нас ы пьте в пробирку нем ного (нес кол ько крис тал л ов сол и KCl , прибав ьте ≈ 2 мл в оды и, ос торожно в с тря хив ая пробирку , рас тв орите с ол ь. 4. Определ ите рН рас тв ора с ол и с пом ощ ью у нив ерс ал ьн ой индикаторной бу м аги и з апиш ите рез у л ьтат в табл ицу .

27

5. Анал огич ноопредел ите рН в рас тв орах с ол ей CuSO 4 и K 2 CO3 . 6.Пос м отрите в табл ицу 3 и с кажите, какой из рас тв оров им еет: - нейтрал ьну ю реакцию, - кис л у ю реакцию, - щ ел оч ну ю реакцию. 7. Напиш ите в табл ицу 3 реакции гидрол из а дл я данны х в опы те с ол ей.

Сод ержа ни е Л а бора торн а я ра бота № 1. Оп ред ел ени е цв ет а и нд и ка т оров в ра ст в ора х ки сл от и щ ел очей .................................... 4 Л а бора торн а я ра бота № 2. Окси д ы . И хп ол учени е и св ойст в а ............................... 8 Л а бора торн а я ра бота № 3. Основ а ни я . И хп ол учени е и св ойст в а ....................... 12

О т в ет ьт ена в оп росы: 1. В каком из рас тв оров (с м . табл ицу 3): - с ам ая бол ьшая концентрация катионов Н + , - с ам ая бол ьш ая концентрация анионов OH − ,

Л а бора торн а я ра бота № 4. За в и си мост ь скорост и хи ми чески х реа кци й от ра зл и чны х ф а кт оров ............................................. 15

- рав ная концентрация ионов Н + и OH − ? 2. Скажите, какая из с ол ей - KCl , CuSO 4 , K 2 CO3 образ у ет при дис с оциации:

Л а бора торн а я ра бота № 6. Оп ред ел ени е рН ра ст в оров с п омощ ью уни в ерса л ьногои нд и ка т ора ...................................... 23

Л а бора торн а я ра бота № 5. При гот ов л ени е ра ст воров ра зногосост а в а .............. 19

- катионы Н + , - анионы OH − ? 3.Поч ем у в рас тв орах этих с ол ей рН им ее т раз ны е з нач ения ? 4. Ч то такое гидрол из ? 5. К акое з нач ение бу дет им еть рН (>7, =7 ил и <7) в рас тв оре с ол и AlCl 3 ? 6. С кажите, какие с ол и не гидрол из у ютс я .

28

29

Э л ектронное обес печ ение Ю .М .Бу ркина Н/К С ерия У Д № 00437 от 10.11.1999. С данов набор 30.09.02. Подп. в печ . 13.10.02. Бу м ага офс етная . Печ . л . 1,5. Т ираж300 экз .

Воронежс кий гос у дарств енны й у нив ерс итет. 394063, Воронеж, У нив ерс итетс кая пл ., 1. Отпеч атанона типографс кой технике Инс титу та м ежду народногообраз ов ания ВГ У . 394068, Воронеж, у л .Х ол ьз у нов а, 40а.

30

31

32