Лабораторная работа. “Ионные равновесия в растворах электролитов”

“Ионные равновесия в растворах электролитов”

Опыт 1. Влияние растворителя на степень диссоциации.

1. Налейте в пробирку из капельницы 8 – 10 капель спиртового раствора хлорида меди и прибавьте несколько капель воды до изменения окраски раствора. Объясните это явление. Какую окраску вызывают ассоциированные ионы и какую гидратированные ионы меди?

2.Напишите уравнение диссоциации CuCl₂ с учетом установившегося равновесия. Покажите, в какую сторону сместится ионное равновесие при разбавлении.

Сделайте вывод о том, как влияет природа растворителя на степень диссоциации электролита.

Опыт 2. Влияние одноименно иона на степень диссоциации электролита.

1.Возьмите пробирку с водным раствором CuCl₂ и прибавьте к нему из капельницы концентрированной соляной кислоты до изменения окраски раствора. Чем вызвано это изменение?

2. Учитывая результаты первого опыта, определите, как влияет добавление HCl на ионное равновесие в растворе хлорида меди. Покажите на уравнении диссоциации, в какую сторону смещается равновесие между свободными и ассоциированными в молекулу ионами в растворе при введении в него одноименного иона. Сделайте вывод о том, как изменяется степень диссоциации электролита при введении в его раствор одноименного иона.

Опыт 3. Уменьшение степени диссоциации основания при добавлении одноименного катиона.

1. Налейте 1 / 4 объема пробирки дистиллированной воды, прибавьте 1-2 капли фенолфталеина и 1 каплю раствора гидроксида аммония NH₄OH. Что наблюдается? Какие ионы вызывают окрашивание раствора? Напишите уравнение диссоциации NH₄OH с учетом установившегося равновесия и выражение константы его диссоциации.

2. Прибавляйте кристаллики соли NH₄Cl до обесцвечивания раствора. Покажите на уравнении диссоциации NH₄OH, в какую сторону смещается равновесие между ионами и молекулами в растворе NH₄OH при введении одноименного иона (NH₄⁺).

Сделайте вывод о том, как изменяется степень диссоциации основания при введении в его раствор одноименного иона.

Опыт 4. Влияние одноименного иона на растворимость соли

1. Налейте 1 / 4 объема пробирки насыщенного раствора поваренной соли (NaCl), прибавьте из капельницы концентрированной соляной кислоты. Что наблюдается?

2. Составьте уравнение диссоциации хлорида натрия в насыщенном растворе. Покажите стрелкой, как смещается ионное равновесие в присутствии одноименных ионов в гетерогенной системе.

Сделайте вывод о том, как влияет на растворимость соли введение в ее раствор одноименных ионов.

Опыт 5. Амфотерные свойства гидроксида алюминия Al(OH)₃

1. Налейте 1 / 3 пробирки раствора соли алюминия и прибавьте несколько капель раствора NH₄OH. Какое вещество выпадает в осадок? Напишите уравнение реакции в молекулярной и ионной формах.

2. Половину содержимого пробирки перелейте в другую пробирку. После этого в первую пробирку прилейте кислоты, а во вторую - щелочи до растворения осадка. Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

3. Напишите уравнение диссоциации гидроксида алюминия по щелочному и кислотному типу и составьте выражения соответствующих констант диссоциации. Определите, как влияет на установившееся в растворе равновесие прибавление кислоты, щелочи. Как изменяется при этом степень диссоциации Al(OH)₃ по кислотному и щелочному типам? Сделайте вывод о том, какими свойствами обладают амфотерные электролиты в кислой и щелочной средах.

Опыт 6. Определение рН водопроводной и дистиллированной воды.

1. Нанесите каплю водопроводной воды на полоску индикаторной бумаги.

2. Нанесите каплю дистиллированной воды на полоску индикаторной бумаги.

3. Сравните окраску индикаторной бумаги с эталонной, определите значения рН и запишите их в таблицу:

Водородный показатель	Водопроводная вода	Дистиллированная вода
pН

Чем объясняется изменение величины рН?

Опыт 7. Определение рН сильной и слабой кислот

1. С помощью индикаторной бумаги определите рН раствора соляной кислоты (С_эк = 0,1) и раствора уксусной кислоты (С_эк = 0,1).

2. Рассчитайте концентрацию ионов [Н⁺]. Результаты запишите в таблицу:

Концентрация	Сэк НCl = 0,1	Сэк СH3COOH = 0,1
pH
[H+]

Сделайте вывод о величинах степеней диссоциации в этих растворах соляной и уксусной кислот. Напишите уравнения электролитической диссоциации исследованных кислот.

Опыт 8. Определение влияния одноименного иона на степень диссоциации уксусной кислоты.

1. Налейте 1 / 4 пробирки раствора уксусной кислоты с молярной концентрацией эквивалента равной 0,1, определите его рН с помощью индикаторной бумаги.

2. Добавьте в пробирку с раствором уксусной кислоты несколько кристалликов уксуснокислого натрия CH₃COONa. Взболтайте пробирку до полного их растворения и снова определите рН. Как изменилась окраска? Рассчитайте концентрацию ионов [Н⁺] в обоих растворах. Результаты занесите в таблицу:

Концентрация	СэкСН3СООН =0,1	СH3СООН + СН3СООNa
pH
[H+]

Сделайте вывод о том, как влияет добавление одноименного иона на степень диссоциации кислоты. Напишите уравнения электролитической диссоциации уксусной кислоты и ее соли.

Опыт 9. Гидролиз солей.

Определить рН растворов следующих солей: NaCl; Na₂CO₃; Al₂(SO₄)₃; CH₃COONH₄. Результаты занесите в таблицу:

Соль	рН	Соль	рН
NaCl		Al2(SO4)3
Na2CO3		CH3COONH4

Напишите в молекулярной и ионно-молекулярных формах уравнения гидролиза указанных солей. Сделайте вывод о том, какие соли подвергаются гидролизу.

Опыт 10. Совместный гидролиз солей.

В пробирку с раствором сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃ добавьте раствор карбоната натрия Na₂CO₃. Что наблюдается? Измерьте величину рН раствора. Напишите в молекулярной и ионно-молекулярных формах уравнения совместного гидролиза указанных солей. Сделайте вывод о том, как влияет совместное присутствие солей на гидролиз каждой из них.

Приложения.

Таблица 1. Сильные и слабые электролиты

Сильные	Слабые
Название	Формула	a(%) в р-ре, Сэк=0,1	Название	Формула	a(%) в р-ре Сэк=0,1
Соляная	HСl		Сернистая	H2SO3
Бромисто-водородная	HВr		Фосфорная	Н3РО4
Иодисто-водородная	HI		Фтористо-водородная	HF	8,5
Азотная	HNO3		Уксусная	СН3СООН	1,3
Серная	H2SO4		Угольная	Н2СО3	0,17
Хлорная	HНlO4	»100	Сероводо-родная	H2S	0,07
Марганцевая	HMnO4	-	Синильная	HCN	0,1
Гидроксид натрия	NaOH		Гидроксид аммония	NH4OH	1,3
Гидроксид Калия	КОН		Все нерастворимые основания
Гидроксид бария	Ва(ОН)2
Почти все соли – сильные электролиты (a» 100%)

Таблица 2. Кажущаяся степень диссоциации (a каж.) электролитов в водных растворах с С_эк = 0,1 при 18 ^оС

Электролит	Формула	a, каж., %		Электролит	Формула	a каж., %
Кислоты	Соли
Азотная	HNO3		Хлорид натрия	NaCl
Соляная	HCl
Серная	H2SO4		Хлорид калия	KCl
Щавелевая	H2C2O4		Сульфат натрия	Na2SO4
Фосфорная	H3PO4		Хлорид магния	MgCl2
Сернистая	H2SO3		Хлорид алюминия	AlCl3
Плавиковая	HF		Сульфат меди	CuSO4
Основания	Основания
Гидроксид калия	KOH		Гидроксид натрия	NaOH

Таблица 3. Константы диссоциации (К_д) слабых электролитов в водных растворах (при 25^OC)

Электролит	Уравнение диссоциации	Кд, моль/л
Азотистая кислота	HNO2 H+ + NO2-	4,0 10-4
Борная кислота	H3BO3 H+ + H2BO3- H2BO3- H+ + HBO32- HBO32- H+ + BO33-	5,8 10-10 1,8 10-13 1,6 10-14
Вода	H2O H+ + OH-	1,8 10-16
Кремниевая кислота	H2SiO3 H+ + HSiO3- HSiO3- H+ + SiO32-	2,2 10-10 1,6 10-12
Муравьиная кислота	HCOOH H+ + HCOO-	1,8 10-4
Ортофосфорная кислота	H3PO4 H+ + H2PO4- H2PO4- H+ + HPO42- HPO42- H+ + PO43-	7,5 10-3 6,2 10-8 2,2 10-13
Сернистая кислота	H2SO3 H+ + HSO3- HSO3- H+ + SO32-	1,3 10-2 5,0 10-6
Сероводородная кислота	H2S H+ + HS- HS- H+ + S2-	5,7 10-8 1,2 10-15
Синильная кислота	HCN H+ + CN-	7,2 10-10
Угольная кислота	H2CO3 H+ + HCO3- HCO3- H+ + CO32-	4,3 10-7 5,6 10-11
Уксусная кислота	CH3COOH H+ + CH3COO-	1,8 10-5
Фтороводородная кислота	HF H+ + F-	7,4 10-4
Щавелевая кислота	H2C2O4 H+ + HC2O4- HC2O4- H+ + C2O42-	5,9 10-2 6,4 10-5
Электролит	Уравнение диссоциации	Кд, моль/л
Гидроксид алюминия	Al(OH)3 Al(OH)2+ + OH- Al(OH)2+ AlOH2+ + OH- AlOH2+ Al3+ + OH-	7,4 10-9 2,1 10-9 1,4 10-9
Гидроксид аммония	NH4OH NH4+ + OH-	1,8 10-5
Гидроксид железа - III	Fe(OH)3 Fe(OH)2+ + OH- Fe(OH)2+ FeOH2+ + OH- FeOH2+ Fe3+ + OH-	4,8 10-11 1,8 10-11 1,4 10-12
Гидроксид олова – II	Sn(OH)2 SnOH+ + OH- SnOH+ Sn2+ + OH-	3,5 10-10 1,3 10-12
Гидроксид серебра	AgOH Ag+ + OH-	9,6 10-4
Гидроксид свинца	Pb(OH)2 PbOH+ + OH- PbOH+ Pb2+ + OH-	9,5 10-4 3,0 10-8
Гидроксид цинка	Zn(OH)2 ZnOH+ + OH- ZnOH+ Zn2+ + OH-	5,0 10-5 1,5 10-9

Таблица 4. Произведение растворимости (ПР)

малорастворимых электролитов в воде (при t = 25^ОС)

A^m+_n B^n-_{m (тв)} n A^m+_(p-р) + m B^n-_(p-р);

ПР = [A^m+]ⁿ [B^n-]^m, моль^n+m/л ^n+m,

[ ] – равновесная концентрация иона, моль/л

Вещество (электролит)	ПР	Вещество (электролит)	ПР
AgCl	1,6 10-10	MnS	2,0 10-15
AgBr	4,4 10-13	NiS	1,1 10-27
AgI	9,7 10-17	PbCl2	2,1 10-5
Ag2CO3	8,2 10-12	PbI2	9,8 10-9
Ag2C2O4	1,1 10-11	PbSO4	1,6 10-8
Ag2SO4	4,4 10-5	PbS	3,6 10-29
Ag2S	1,6 10-49	ZnS	7,4 10-27
BaCO3	8,1 10-9	AgOH	1,9 10-8
BaSO4	1,1 10-10	Al(OH)3	5,1 10-33
MgCO3	1,0 10-5	Cr(OH)3	6,7 10-31
CaCO3	4,8 10-9	Cu(OH)2	5,0 10-19
CaF2	4,0 10-11	Fe(OH)2	1,6 10-15
CaSO4	4,4 10-5	Fe(OH)3	3,8 10-38
Ca3(PO4)2	1,0 10-25	Mg(OH)2	5,5 10-12
CdS	1,2 10-28	Ni(OH)2	1,6 10-14
CuS	4,0 10-38	Pb(OH)2	1,0 10-15
FeS	3,7 10-19	Zn(OH)2	1,3 10-17