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...
7 downloads
141 Views
281KB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
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