Сборник лаб. раб по общей химии new. Методические указания по выполнению лабораторных работ и организации самостоятельной работы для студентов всех форм обучения
 Скачать 1.56 Mb.
|
|
Вариант 5 5.1. Распределите оксиды по группам и составьте их названия: N2O5, SiO2, MgO, Al2O3, Na2O, SnO, P2O5, ZnO, SO2, CrO, CO2. 5.2. Выведите формулы оксидов, отвечающих гидроксидам: HClO, Cu(OH)2, Th(OH)4, HClO4, Sr(OH)2. 5.3. Укажите степень окисления всех элементов в соединениях: K2CrO4, CaSiO3, SrCO3, HClO4, Al(OH)3. 5.4. Составьте структурные формулы следующих соединений: Cr2O3, H2CO3, Al(OH)3, Pb(NO3)2. 5.5. Осуществите цепочку превращений: Al2O3 → Al2(SO4)3 → Al(NO3)3 → Al(OH)2NO3 → Al(OH)3. Вариант 6 6.1. Составьте названия средних солей: LiBrO4, K2Cr2O7, PbI2, Na4P2O7, KClO, KClO3, KMnO4, Ca(ClO2)2. 6.2. Выведите формулы оксидов, отвечающих гидроксидам: H2SO4, Fe(OH)3, HClO4, HNO3, Ba(OH)2. 6.3. Укажите степень окисления всех элементов в соединениях: Ag2CO3, HClO3, Ni(NO3)2, SO2, SrS. 6.4. Составьте структурные формулы следующих соединений: SO3, H3PO4, KOH, Mg(ClO)2. 6.5. Осуществите цепочку превращений: Ca → CaO → Ca(OH)2 → Ca(NO3)2 → Ca3(PO4)2. Вариант 7 7.1. Распределите соли по группам и составьте их названия: Ca(H2PO4)2, Mn(NO3)2, (CoOH)2SO4, FeCl3,(CdOH)2CO3, FePO4, CrI3. 7.2. Выведите формулы оксидов, отвечающих гидроксидам: H2SeO4, LiOH, HNO3, H3PO4, Fe(OH)3. 7.3. Укажите степень окисления всех элементов в соединениях: H2CrO4, CuS2O7, NaMnO4, HPO3, MgCr2O7. 7.4. Составьте структурные формулы следующих соединений: CO2, HNO3, Ca(OH)2, K2FeO4. 7.5. Осуществите цепочку превращений: P → P2O5 → H3PO4 → CaHPO4 → Ca3(PO4)2. Вариант 8 8.1. Составьте названия средних солей: BaCO3, Mg(NO2)2, K2MnO4, Cr2(SO4)3, Ni3(PO4)2, K2CrO4, SrCO3. 8.2. Выведите формулы оксидов, отвечающих гидроксидам: H2SO3, Cd(OH)2, HClO, HNO2, NaOH. 8.3. Укажите степень окисления всех элементов в соединениях: Na2ZnO2, KClO3, AgNO3, CO, H2S. 8.4. Составьте структурные формулы следующих соединений: Al2O3, H2SO3, Pb(OH)2, K2O. 8.5. Осуществите цепочку превращений: Al2O3 → AlCl3 → AlOHCl2 → Al(OH)2Cl → Al(OH)3. Вариант 9 9.1. Распределите оксиды по группам и составьте их названия: MgO, SO3, CaO, N2O5, P2O5, Na2O, ZnO, ZnO, CO2, Cr2O3, Al2O3. 9.2. Выведите формулы и назовите ангидриды следующих кислот: H2SO3, H3PO4, HNO3, H2CrO4, H2SiO3, HMnO4. 9.3. Укажите степень окисления всех элементов в соединениях: KMnO4, Na2CrO4, NH4NO3, ZnSO4, H2S. 9.4. Составьте структурные формулы следующих соединений: Mn2O7, H2SiO3, Al(OH)3, MgSO4. 9.5. Осуществите цепочку превращений: H2SO4 → CuSO4 → Cu → CuO → CuCl2. Вариант 10 10.1. Классифицируйте следующие кислоты: HCl, H2CO3, H2S, HBr, H2SiO3, HNO2, HClO4, HMnO4. 10.2. Выведите формулы и назовите ангидриды следующих кислот: H2CO3, H2SO4, HNO3, H3PO4, H2SO3, HNO2. 10.3. Укажите степень окисления всех элементов в соединениях: BaCO3, Cr(OH)2, CaSO3, NaNO2, HClO4. 10.4. Составьте структурные формулы следующих соединений: CaSO4, K2SO3, Mg(OH)2, HMnO4. 10.5. Осуществите цепочку превращений: S → SO3 →H2SO4 → CuSO4 → Cu(OH)2. Вариант 11 11.1. Распределите соли по группам и составьте их названия: NaHCO3, FeOHCl, K2SO4, AgNO3, CaHPO4, Fe3(PO4)2, Ba(HCO3)2. 11.2. Выведите формулы оксидов, отвечающих гидроксидам: H2SO3, Sr(OH)2, HNO3, H3PO4, Cr(OH)3. 11.3. Укажите степень окисления всех элементов в соединениях: H4SiO4, BaSO3, Mn(NO3)2, Fe3(PO4)2, Pb(NO3)2. 11.4. Составьте структурные формулы следующих соединений: Cl2O7, HMnO4, Mg(OH)2, K2Cr2O7. 11.5. Осуществите цепочку превращений: CuCl2 → Cu(OH)2 → CuSO4 → ZnSO4 → Na2ZnO2. Вариант 12 12.1. Составьте названия средних солей: LiBr, Na2Cr2O7, Pb(NO3)2, Na3PO4, K2CO3, K2MnO4, CaS, BaSO4. 12.2. Выведите формулы оксидов, отвечающих гидроксидам: H2SO4, Ba(OH)2, H3PO4, HNO2, Sr(OH)2. 12.3. Укажите степень окисления всех элементов в соединениях: AgNO3, HIO3, Ni(NO3)2, PbO2, La2O3. 12.4. Составьте структурные формулы следующих соединений: MnO2, HPO3, CaCO3, Mg(ClO)2. 12.5. Осуществите цепочку превращений: P2O5 → H3PO4 → Ca(H2PO4)2 → CaHPO4 → Ca3(PO4)2. Вариант 13 13.1. Распределите соли по группам и составьте их названия: Ca(H2PO4)2, Mg(NO3)2, (CoOH)2SO4, (CdOH)2CO3, FeCl3, FePO4, Cr2S3. 13.2. Выведите формулы оксидов, отвечающих гидроксидам: H4SiO4, Be(OH)2, H3PO4, Cr(OH)3, H2SO3. 13.3. Укажите степень окисления всех элементов в соединениях: K2Cr2O7, CaSO3, SrCO3, HClO, Cr(OH)2. 13.4. Составьте структурные формулы следующих соединений: Mn2O7, Ba(OCl)2, H2MnO4, Cu(OH)2, ZnSO4. 13.5. Осуществите цепочку превращений: Mg → MgSO4 → Mg(OH)2 → MgO → MgCl2. Вариант 14 14.1. Распределите оксиды по группам и составьте их названия: BaO, BeO, Cl2O7, CrO3, SrO, Na2O, Mn2O7, PbO, SO2, Cr2O3. 14.2. Выведите формулы оксидов, отвечающих гидроксидам: Cu(OH)2, HClO3, HBrO3, Si(OH)4, Sr(OH)2. 14.3. Укажите степень окисления всех элементов в соединениях: H4SiO4, BaSO3, Mn(NO3)2, FePO4, SrO. 14.4. Составьте структурные формулы следующих соединений: Mg(OH)2, Cl2O7, H2SO3, AgNO3, NaHCO3. 14.5. Осуществите цепочку превращений: S → SO2 → SO3 → H2SO4 → ZnSO4. Вариант 15 15.1. Составьте названия средних солей: Al2(SO4)3, Ba(NO3)2, NaAlO2, K2CO3, FeCl3, Na3AsO4, AgI, Na2SiO3. 15.2. Выведите формулы оксидов, отвечающих гидроксидам: HNO2, Be(OH)2, HIO3, H2CrO4, Cr(OH)3. 15.3. Укажите степень окисления всех элементов в соединениях: H2CrO4, HPO3, CuS2O7, NaMnO4, MgCr2O7. 15.4. Составьте структурные формулы следующих соединений: Al2O3, MgSO4, HNO2, SnO2, Cr(OH)3. 15.5. Осуществите цепочку превращений: ZnSO4 → Zn(OH)2 → ZnCl2 → AlCl3 → Al(OH)3. Лабораторная работа № 2 Приготовление раствора кислоты заданной концентрации Введение Растворы имеют важное значение в жизни и практической деятельности человека. Сложные физико-химические процессы, происходящие в организмах человека и животных, также протекают в растворах. Так, процессы усвоения пищи связаны с переводом питательных веществ в раствор. Растворами являются все важнейшие физиологические жидкости (кровь, лимфа). Природные растворы участвуют в процессе почвообразования, снабжают растения питательными веществами. Многие технологические процессы в разных отраслях промышленности протекают в растворах (получение соды, удобрений, кислот, металлов, бумаги и т.д.). В методическом пособии даны указания к лабораторной работе по приготовлению раствора заданной концентрации, а также вопросы для самоконтроля. 1. Цели и задачи 1.1. Усвоить основные методы расчета концентрации раствора. 1.2. Определить процентную концентрацию раствора по плотности. 1.3. Приготовить раствор заданной концентрации путем разбавления. 2. Теоретическая часть Раствор – это гомогенная (однородная) система переменного состава, состоящая из двух или нескольких компонентов. Раствор состоит из растворенного вещества и растворителя. Растворителем считают тот компонент, который в чистом виде существует в таком же агрегатном состоянии, что и полученный раствор (например, в случае водного раствора соли растворителем является вода). Если оба компонента до растворения находились в одинаковом состоянии (например, вода и спирт), то растворителем считается компонент, находящийся в большем количестве. Растворы бывают в трех агрегатных состояниях: жидкие (раствор серной кислоты), газообразные (воздух), твердые (сплавы металлов) – физическая причина такого растворения – внедрение атомов одного металла в кристаллическую решетку другого и построение общей кристаллической решетки. Для этого атомы металлов должны быть близки по объему, как, например, атомы меди и золота. Отличие раствора от других смесей в том, что молекулы веществ распределяются в нем равномерно и в любом микрообъеме такой смеси состав ее одинаков. Такая смесь называется однофазной. Отличие раствора от чистого вещества состоит в том, что индивидуальное вещество имеет определенные физические константы, например, температуры плавления, кипения, определенный химический состав, в то время как физические константы и состав растворов зависят от соотношения их компонентов. Так, плотность раствора соли в воде растет, а температура замерзания падает с увеличением содержания соли. Чистые вещества при изменении их фазового состояния не изменяют своего химического состава, а при возвращении в исходное фазовое состояние приобретают исходные характеристики. Компоненты же растворов могут разделиться при изменении фазового состояния системы. Так, испарение воды из солевого раствора (издавна применяемое при добычи соли) приводит, с одной стороны, к увеличению содержания (концентрации) соли в оставшемся растворе, а с другой стороны, сконденсировавшаяся вода представляет собой чистое вещество. Дальнейшее испарение воды приведет к выпадению твердой фазы – кристаллов соли. Процесс образования раствора – растворение – заключается в разрушении взаимодействия между молекулами индивидуальных веществ и образовании новых межмолекулярных связей между компонентами раствора. При растворении многие молекулы связываются с молекулами растворителя, образуя соединения – сольваты (от лат. растворять). Этот процесс называется сольватацией. Когда в качестве растворителя служит вода, соединения называются гидратами. Важными свойствами раствора являются: плотность (ρ), осмотическое давление, температура замерзания, температура кипения. Классификация растворов По степени разбавленности: а) разбавленный – раствор с небольшим содержанием растворенного вещества по сравнению с содержанием растворителя; б) концентрированный – раствор с большим содержанием растворенного вещества по сравнению с растворителем. По степени насыщаемости: а) насыщенный – раствор, в котором при данной температуре вещество больше не растворяется, т.е. раствор, находящийся в равновесии с избыточным количеством растворенного вещества; б) ненасыщенный – раствор, в котором при данной температуре находится меньше растворенного вещества, чем в его насыщенном растворе; в) пересыщенный – раствор, в котором при данной температуре в растворенном состоянии находится больше вещества, чем в его насыщенном растворе при тех же условиях. Истинные растворы характеризуются гомогенностью, т.е. наличием частиц менее 1 нм (растворы низкомолекулярных веществ: спиртов, сахаров, кислот, щелочей, солей). Коллоидные растворы характеризуются наличием частиц от 1 до 100 нм (растворы белков, полисахаридов). Грубодисперсные системы характеризуются размерами частиц от 100 нм (суспензии твердых и жидких веществ). Истинные растворы называют гомогенными, так как размеры частиц растворенного вещества близки к размерам молекул растворителя. Коллоидные растворы и грубодисперсные системы являются гетерогенными. Степень дисперсности растворенного вещества зависит от соответствия строения в структуре растворителя:"Подобное растворяется в подобном". При образовании дисперсных систем наблюдается взаимодействие дисперсных систем и молекул растворителя. Растворяемые вещества воздействуют на структуру растворителя. Часть его молекул переориентируется и образуется сольватная (гидратная) оболочка, что сопровождается выделением энергии, которая компенсирует энергию разрушаемых межмолекулярных связей. Тепловой эффект растворения обусловлен соотношением энергий молекулярных связей и сольватных оболочек. В случае большей прочности межмолекулярных связей происходит понижение температуры при растворении (эндоэффект). В случае меньшей их прочности происходит повышение температуры за счет избытка энергии при сольватации в процессе растворения (экзоэффект). Растворитель также влияет на растворенное вещество. Гидратные оболочки понижают прочность полярных связей и обуславливают явление электролитической диссоциации. Таким образом, раствором называется гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов, соотношения между которыми могут меняться, а также продуктов взаимодействия компонентов. Раствор – это переход на следующий уровень иерархии химической организации вещества: от атомов, молекул, агрегатов молекул к смесям веществ. Концентрация раствора – содержание растворенного вещества в определенной массе или объеме раствора или растворителя Существуют следующие способы выражения концентрации растворов: 1. Массовая доля (ω) – это соотношение массы растворенного вещества к массе раствора: Например, ω = 30% (в 100 г раствора содержится 30 г растворенного вещества и 70 г растворителя). 2. Молярная концентрация или молярность (См) – это число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора: Например, См = 2М или См = 2 моль/л (в 1 литре раствора содержится 2 растворенного вещества). 1М NaOH – одномолярный раствор гидроксида натрия, 1 л такого раствора содержит 40 г NaOH; 0,01М NaOH – сантимолярный раствор, 1 л такого раствора содержит 0,01 моль, т.е. 0,4 г NaOH и т.д. Чтобы приготовить, например, децимолярный раствор NaOH, надо взвесить 0,1 моль его, т.е. 4 г внести в литровую мерную колбу, на горлышке которой отмечен объем, точно равный 1 л, добавить воды до полного растворения вещества и затем раствор довести до метки (нижняя часть мениска должна касаться метки) и тщательно перемешать. Молярность раствора обозначается буквой М. 3. Моляльная концентрация (С) – это число молей растворенного вещества, приходящегося на 1 кг растворителя. Например, С = 2 моль/кг (в 1000 г Н2О содержится 2 моль растворенного вещества). 4. Эквивалентная концентрация эквивалентов, или нормальность (Сн) – это число г-эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 литре раствора: Например, Сн = 2Н или Сн = 2 г-экв/л (в 1 литре раствора содержится 2 г-эквивалента растворенного вещества). Раствор, в 1 литре которого содержится 1 эквивалент (экв) растворенного вещества, называется нормальным. Если в 1 литре раствора содержится 0,1 экв вещества, то он называется децинормальным; 0,01 экв – сантинормальным; 0,001 экв – миллинормальным. Нормальность обозначается буквой N. Нормальный раствор готовится аналогично молярному. Эквивалент вещества – это такое его количество, которое соединяется с одним молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Например, в соединениях HCl, H2S – эквивалент Cl и S соответственно равен 1 моль и 0,5 моль. Масса одного эквивалента называется эквивалентной массой. Так, в приведенных примерах эквивалентные массы Cl и S соответственно равны 35,5 г/моль и 32/2 = 16 г/моль. Закон эквивалентов: элементы всегда соединяются между собой в весовых количествах, соответствующих их эквивалентам: m1/m2 = Э1/Э2. На основании закона эквивалентов можно вывести следующие формулы для вычисления эквивалентных масс сложных веществ: Э (оксида) = М (оксида) / число атомов элемента валентность элемента; Э (основания) = М (основания) / кислотность основания; Э (кислоты) = М (кислоты) / основность кислоты; Э (соли) = М (соли) / число атомов металла · валентность металла; М – мольная масса соединения. 5. Мольная доля растворенного вещества (N2) – это отношение числа молей растворенного вещества (n2) к сумме числа молей растворителя (n1) и растворенного вещества: 6. Мольная доля растворителя (N1) – это отношение числа молей растворителя к сумме числа молей растворителя и растворенного вещества: 7. Титр раствора (Т) – это число граммов вещества, содержащегося в 1 мл раствора: |