1. В три колбы емкостью по 150 мл залейте по 50 мл отобранной воды с помощью мерного цилиндра.
2. Добавьте в каждую по 1 капле индикатора метилоранжа.
3. Заполните 1 бюретку 0.01 N раствором НС1.
4. Титруйте воду в первой колбе 0.01 Н раствором НС1, постоянно взбалтывая раствор. Прекратить титрование при переходе желтого цвета в оранжевый (сравнить со «свидетелем»). Объем прибавленной кислоты записать.
5. Оттитруйте в двух оставшихся колбах воду до цвета «свидетеля», учитывая при этом объем раствора кислоты, пошедший на первое титрование; последние 1 - 2 мл добавлять по каплям. Объем прибавленной кислоты записать.
6. Найти средний объем (Vср, мл) раствора кислоты пошедший на два последних титрования. Рассчитать карбонатную жесткость:
Жк = 1000 × СN(НС1) × Vср/50,
где СN(НС1) - нормальность раствора НС1, моль/л; 50 - объем исследуемого раствора, мл.
Б. Общая жесткость
1. В 3 вымытые дистиллированной водой колбы на 150 мл каждая влить по 50 мл исследуемой воды с помощью мерного цилиндра.
2. В каждую колбу с помощью мерного стаканчика добавить по» 6 мл буферной смеси и 4 капли индикатора ЭТ - 00.
|
|
3. Заполните вторую бюретку 0.02 N раствором комплексона III.
4. Титруйте воду в первой колбе раствором комплексона III до перехода красно-фиолетового цвета в синий («свидетель»!). Объем раствора записать.
5. Оттитруйте содержимое двух оставшихся колб с учетом результата первого титрования. Объемы растворов комплексона III записать.
6. Найти средний объем (Vср, мл) раствора комплексона III, пошедший на титрование двух последних растворов. Рассчитать общую жесткость:
Жо = 1000 × СN(Na2H2ЭДТА) × Vср/50.
В. Некарбонатная жесткость
ЖН.К. = Жо - Жк
Контрольные вопросы
1. Какую воду называют жесткой?
2. Почему карбонатную жесткость называют временной?
3. Чем обусловлена некарбонатная жесткость и почему ее называют постоянной?
4. Приведите уравнения реакций термического разложения гидрокарбонатов кальция и магния.
5. Напишите уравнения взаимодействия гидрокарбонатов и хлоридов кальция и магния с гашеной известью и Na2CO3.
6. В каких единицах выражается жесткость?
7. Объясните строение комплексных соединений.
8. Что такое дентантность?
9. Приведите схему диссоциации комплексного соединения [Cu(NH3)2]Cl. Что такое константа нестойкости? Константа устойчивости?
10.Объясните сущность химических процессов, лежащих в основе метода определения общей жесткости воды.
Основы электрохимии. Гальванические элементы
Лабораторная работа
Цель работы
Определение ЭДС гальванических элементов и расчет работы, изменения свободной энергии Гиббса и константы равновесия реакций, протекающих в гальванических элементах.
|
|
Оборудование и реактивы
Милливольтметр. U-образный электролитический мостик. Химические стаканы. Пробирки. Пластинки меди, цинка, железа, свинца. Растворы: хлорида калия (насыщ.), сульфата меди(II) (1 М), сульфата цинка (1 М, 0,1 М, 0,01 М), сульфата железа(II) (1 М), хлорида олова(II) (1 М), хлорида кадмия (1 М), нитрата серебра (0,1 М).
ОПЫТ 1. Сравнительная активность металлов
Налить в отдельные пробирки по 1 мл растворов солей цинка, железа(П), олова, кадмия, меди(П) и серебра. Опустить в растворы (кроме раствора с одноименными ионами) пластинки металлического цинка. Отметить наблюдения. Повторить опыты с пластинками железа, свинца и меди. Из каких растворов вытесняются металлы? Написать уравнения соответствующих реакций. Записать металлы по убыванию их восстановительной способности, определенной экспериментально. Выписать значения их стандартных электродных потенциалов. Соответствует ли экспериментальный ряд металлов их положению в электрохимическом ряду напряжений?
ОПЫТ 2. Измерение ЭДС гальванического элемента и определение ΔG в окислительно-восстановительной реакции
Собрать гальванический элемент по схеме:
(-) Zn|ZnSO4 || CuSO4|Cu(+)
1M 1M
при заданных концентрациях солей ZnS04 и CuS04.
В указанном гальваническом элементе протекает процесс:
Zn + Сu2+ = Zn2+ + Сu
Для этого в стаканы с растворами солей металлов опустить пластины соответствующих металлов, замкнуть полуэлементы солевым мостиком и соединить электроды с помощью проводников с милливольтметром. Измерить ЭДС после установления стационарного значения напряжения на шкале прибора.
Сравнить опытные данные с теоретически вычисленными. Определить процент ошибки.
По найденному значению ЭДС гальванического элемента рассчитать изменение энергии Гиббса в окислительно-восстановительной реакции.
Результаты измерений и рассчитанные данные представить в форме протокола:
Концентрация раствора ZnSO4, моль/л...
Концентрация раствора CuSO4, моль/л...
ЭДСэксп медно-цинкового элемента, В...
ΔGэксп, Дж …
ЭДСтеор, медно-цинкового элемента, В...
Погрешность П, %...
ΔGтеор, Дж....
Погрешность П, %...
ОПЫТ 3. Исследование зависимости ЭДС гальванического элемента от концентрации соли
Работу проводят с гальваническим элементом
Zn° | Zn2+|| Си2+ | Си0
В стакан налить -10—20 мл 1 М раствора CuSO4, концентрация которого в ходе измерений не изменяется. В остальные стаканы налить растворы ZnSO4 в порядке возрастания концентрации (0,01, 0,1 и 1 М). В раствор CuSO4 опустить медный электрод; цинковый электрод опустить в раствор ZnSO4 наименьшей концентрации. Полуэлементы соединить солевым мостиком и измерить ЭДС гальванического элемента с помощью милливольтметра.
Не отключая милливольтметр, перенести цинковый электрод и соответствующий конец солевого мостика в более концентрированный раствор ZnSO4 и снова измерить ЭДС, затем тоже проделать с 1 М раствором ZnSO4.
Результаты измерений и рассчитанные данные записать в таблицу по форме:
C Cu2' моль/л | C Zn2+' моль/л | ΔЕэксп, В | ΔGэксп, В | ΔЕтеор, В | ΔGтеор, В | П, % |
1 | 1 | |||||
0,1 | ||||||
0,01 |
Какой из факторов — природа металла или концентрация его ионов в растворе в большей мере определяет значение электродного потенциала металла и, следовательно, ЭДС гальванического элемента?
Контрольные вопросы и упражнения
1. Вычислить электродный потенциал серебра, опущенного в раствор его соли концентрацией 0,001 моль/л.
|
|
2. Составить схему работы гальванического элемента, составленного из пластин железа и свинца, опущенных в растворы их солей концентрацией 0,002 моль/л. Рассчитать ЭДС элемента и изменение свободной энергии Гиббса.
3. В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней цепи следующих гальванических элементов: a) Mg | Mg2+' || Pb2+ | Pb;
б) Сu | Сu2+ || Ag+ | Ag, если все растворы электролитов одномолярные? Какой металл будет растворяться в каждом из этих случаев?
4. Вычислить потенциал водородного электрода, погруженного:
а) в дистиллированную воду; б) в раствор с рН 4; в) в раствор с рН11.
5. Электродвижущая сила элемента, состоящего из медного и свинцового электродов, опущенных в молярные растворы соответствующих солей, равна 0,47 В. Изменится ли ЭДС, если взять растворы с концентрацией 0,001 моль/л? Ответы подтвердить расчетом.
6. В гальваническом элементе, состоящем из нормального медного полуэлемента и нормального цинкового полуэлемента, растворилось 0,65 г цинка. Определить работу А (Дж) данного гальванического элемента.
ПРИЛОЖЕНИЯ