Лабораторные работа. лаборат%20работы. Электролитическая диссоциация
 Скачать 49.97 Kb.
|
|
Лабораторная работа «Электролитическая диссоциация» Приборы и реактивы. Прибор для сравнения электропроводности растворов. Криоскоп. Стакан емкостью 50 мл. Сахар (порошок). Хлорид натрия. Хлорид калия. Иодид калия. Нитрат калия. Нитрат натрия. Мрамор (мелкие кусочки). Ацетат натрия. Хлорид аммония. Цинк. Индикаторы: лакмусовая бумага, метиловый оранжевый, фенолфталеин. Растворы: соляной кислоты (2 н 0.1 н 0,5 н); уксусной кислоты (2 н; 0.1 н); едкого натра (2 н; 0,1 н; 0,5 н); аммиака (2 н.; 0,1 н); сульфата магния (0,5 н); силиката натрия (0,5 н); хлорида алюминия (0,5 н); сульфата никеля (0,5 н); сульфата цинка (0,5 н). Опыт 1. Сравнение электропроводности растворов некоторых электролитов Выполнение работы. Угольные электроды, укрепленные на деревянной дощечке, опустить в стакан емкостью 50 мл и включить их в цепь последовательно с электрической лампочкой. Вставить вилку в штепсель. Цель: экспериментально определить электропроводность растворов некоторых электролитов В стакан с электродами налить 20-30 мл дистиллированной воды. Загорается ли лампочка? Проводит ли вода электрический ток? Внести в стакан с водой 4-5 микрошпателей измельченного сахара. Является ли проводником раствор сахара? Перенести электроды в стакан с дистиллированной водой и промыть их В сухой стакан насыпать поваренную соль так, чтобы она покрыла дно стакана. Опустить в соль электроды. Проводит ли ток сухая соль? Прилить из промывалки 20-30 мл дистиллированной воды. Что наблюдается? Промыть электроды в стакане с дистиллированной водой. Объяснить, почему раствор соли является проводником тока, хотя чистая вода и сухая соль, взятые в отдельности, тока не проводят. В четыре стакана емкостью 50 мл каждый налить по 20-30 мл 0,1 н. растворов: в первый – соляной кислоты, во второй – едкого натра, в третий – уксусной кислоты, в четвертый – раствора аммиака. Испытать электропроводность этих растворов, погружая в них электроды. После каждого испытания промывать электроды в стакане с дистиллированной водой. Во время опыта следить за накалом лампочки и по степени ее накала сделать качественный вывод о силе исследуемых кислот и оснований. Последние два раствора (уксусной кислоты и аммиака) слить вместе и испытать электропроводность полученного раствора. Объяснить разницу в степени накала лампочки в этом случае и в случае прохождения тока через уксусную кислоту и раствор аммиака, взятые отдельно. Описать наблюдаемые явления и объяснить их. Ход работы:
Выводы: Из результатов эксперимента приведенных в таблице, можно сделать следующий вывод: вещества, образованные сильнополярной ковалентной и ионной связью при растворении в воде способны проводить электрический ток, так как образуют ионы. Образование ионов в растворах электролитов с ковалентной полярной связью связан с процессом электролитической ионизации, трансформации полярной молекулы в ионную. Опыт 2. Характер диссоциации гидроксидов Цель: экспериментально изучить характер гидроксидов, результаты подтвердить уравнениями химических реакций. Выполнение работы. Пронумеровать 5 пробирок и внести по 4-5 капель 0,5 н. растворов: в первую пробирку МgCl 2 , во вторую - AlCl 3 в третью - Na 2 SiO 3 , в четвертую-NiSO 4 , в пятую – ZnSO 4 . Прибавить в пробирки 1, 2, 4, 5 по несколько капель (до начала выпадения осадков гидроксидов) 0,5 н. раствора щелочи, в пробирку 3-2 н. раствора соляной кислоты. Определить химический характер выпавших гидроксидов. Для этого половину суспензии гидроксида магния отлить в чистую пробирку и прибавить к ней 4-5 капель 0,5н. раствора HCl, к оставшейся части в первой пробирке дополнительно 6-8 капель 0,5 н. раствора щелочи. В обоих ли случаях растворился осадок? Кислотными, основными или амфотерными свойствами обладает Mg(OH)2 ?
Аналогичным образом исследовать свойства гидроксидов алюминия, кремния, никеля (II) и цинка. В чем они растворяются? Каковы их химические свойства? Запись данных опыта и обсуждение некоторых факторов, оказывающих влияние на различный характер диссоциации гидроксидов. 1. Записать в виде таблицы данные, относящиеся к характеру диссоциации гидроксидов магния, алюминия и кремния.
Сколько электронов находится на внешнем электронном уровне ионов Mg 2 , Al 3 и атома кремния в степени окисления + IV? На внешнем энергетическом уровне ионов Mg2+ , Al 3+ и Si4+ электроны отсутствуют, кислотные свойства усиливаются в прямой зависимости от увеличения степени окисления. В прямой или обратной зависимости находится усиление кислотных свойств гидроксидов от увеличения заряда ионов (степени окисления атомов), гидроксиды которых рассматриваются? Радиусы ионов Mg 2 ,Al 3 и атома кремния в степени окисления +IV соответственно равны (по Полингу) 0,065; 0,050 и 0,041 нм. Как влияет изменение радиусов ионов на характер химических свойств гидроксидов? Радиус ионов влияет на характер химических свойств гидроксидов, чем меньше радиус тем сильнее кислотные свойства. 2. Составить вторую таблицу, относящуюся к диссоциации гидроксидов магния, никеля, цинка, когда ионы элементов имеют одинаковые заряды и близкие радиусы.
Какое влияние оказывает внешняя оболочка ионов на характер диссоциации гидроксидов, если известно, что Mg(OH) 2 более сильное основание, чем Ni(OH) 2 ? Поляризующее действие ионов зависит от их типа, заряда и радиуса. Оно тем значительнее, чем больше заряд, чем меньше радиус и чем устойчивее электронная оболочка иона. Наибольшее поляризующее действие оказывают те ионы, которые сами слабо поляризуются. Поэтому если данный элемент образует ионы различного заряда, то их поляризующая сила резко возрастает с увеличением заряда, так как одновременно с увеличением заряда уменьщается их радиус. Наоборот, многоатомные (комплексные) ионы больших размеров, как правило, сильно деформируемые, обычно оказывают незначительное поляризующее действие. Сделать общий вывод о влиянии радиуса, заряда и внешней электронной оболочки ионов на характер диссоциации гидроксидов. При написании уравнений диссоциации амфотерных гидроксидов учесть, что в щелочных водных растворах они переходят в комплексные гидроксоионы. Например, уравнение диссоциации амфотерного гидроксида цинка записывается следующим образом: Zn 2 + 2OH↔ Zn(OH) 2 ↔ 2H+ [Zn(OH) 4 ] 2 Написать уравнения растворения Zn(OH) 2 и Al(OH) 3 в кислоте и щелочи. Zn(OH) 2 + 2HCl→ZnCl2 + 2H2OZn(OH)2 + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4]Al(OH)3 + 3HCl→AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + NaOH= Na[Al(OH)4] Вывод: На основе проведённых экспериментов можно сделать следующий вывод: на силу и характер гидроксида оказывает влияние радиус иона и строение внешней электронной оболочки. Чем больше радиус иона и чем больше электронов на внешней оболочке, тем слабее гидроксид, его свойства меняются от основных к амфотерным и затем кислотным. Опыт 3. Сравнение химической активности кислот/ Цель: экспериментально изучить свойства кислот, сравнить их химическую активность. а) Взаимодействие соляной и уксусной кислот с мрамором Выполнение работы. В одну пробирку внести 3-4 капли 2н. раствора уксусной кислоты, в другую столько же 2н. раствора соляной кислоты. Выбрать два приблизительно одинаковых по величине кусочка мрамора и бросить по одному в каждую пробирку. Какой газ выделяется?
Запись данных опыта. В пробирке процесс идет более энергично? Написать молекулярные и ионные уравнения реакций. От концентрации каких ионов зависит скорость выделения газа? В растворе какой кислоты концентрация этих ионов больше? Сделать вывод об относительной силе исследованных кислот. б) Взаимодействие соляной и уксусной кислоты с цинком. Цель: экспериментально изучить свойства кислот при взаимодействии с металлами. Выполнение работы. В одну пробирку до одной трети ее объема налить 2н. раствор соляной кислоты, в другую - столько же 2н. раствора уксусной кислоты. Выбрать два одинаковых по величине кусочка цинка. В каждую пробирку бросить по одному кусочку. Запись данных опыта. В каком случае водород выделяется более энергично? Написать ионные уравнения реакций. Объяснить наблюдаемое различие в скоростях реакций.
Опыт 4. Смещение равновесия диссоциации слабых электролитов Цель: экспериментально определить условия смещения равновесия диссоциации слабых электролитов. а) Влияние соли слабой кислоты на диссоциацию этой кислоты Выполнение работы. В две пробирки внести по 5-7 капель 0,1 н. раствора уксусной кислоты. В каждую пробирку прибавить одну каплю метилового оранжевого. Под влиянием каких ионов метиловый оранжевый принимает розовую окраску? Одну пробирку с уксусной кислотой оставить в качестве контрольной, а в другую внести 3-4 микрошпателя ацетата натрия и перемешать раствор стеклянной палочкой. Сравнить окраску полученного раствора с окраской раствора в контрольной пробирке. На изменение концентрации каких ионов указывает изменение окраски метилового оранжевого? Запись данных опыта. Написать уравнение диссоциации уксусной кислоты и выражение константы ее диссоциации. Объяснить, как смещается равновесие диссоциации кислоты при добавлении к ней ацетата натрия. Как меняются при этом степень диссоциации уксусной кислоты и концентрация ионов Н ?
Исходя из табличных данных можно сделать следующий вывод: При добавлении ацетата натрия к раствору уксусной кислоты образуется буферная смесь. Буферные системы, буферные растворы, буферные смеси, системы, поддерживающие определённую концентрацию ионов водорода Н+, то есть определённую кислотность среды. б) Влияние соли слабого основания на диссоциацию этого основания Цель: экспериментально определить влияние соли слабого основания на диссоциацию этого основания. Выполнение работы. В две пробирки внести по 5-7 капель 0,1н. раствора аммиака. В каждую пробирку прибавить одну каплю раствора фенолфталеина. Под влиянием каких ионов фенолфталеин принимает красную окраску? Одну пробирку с раствором аммиака оставить в качестве контрольной, а в другую добавить 3-4 микрошпателя хлорида аммония и перемешать раствор стеклянной палочкой. Сравнить окраску полученного раствора с окраской раствора в контрольной пробирке. Запись данных опыта. Написать схему равновесия в растворе аммиака. Как смещается равновесие в этом растворе при добавлении к нему хлорида аммония? Почему при этом окраска фенолфталеина бледнеет?
Вывод: гидроксид аммония - слабый электролит, в растворе частично диссоциирует на ионы: NН4ОН ↔ NН 4 + + ОН- При добавлении к раствору гидроксида аммония хлорида аммония, соль как сильный электролит практически полностью диссоциирует на ионы: NН 4С1↔ NН 4 + + С1- и подавляет диссоциацию основания, равновесие которого смещается в сторону обратной реакции. |
