 |
Опыт 5. Условия образования осадков
|
|
|
|
В две пробирки налейте по 3 мл 0,005 М раствора нитрата свинца, в одну из них добавьте 3 мл 0,05 М раствора хлорида калия, а в другую – 3 мл 0,05 М раствора иодида калия. В какой из пробирок выпал осадок?
Объясните наблюдения, сделав необходимые расчеты.Получить системные знания по теории гетерогенных процессов:установить термодинамические условия образования и растворения твердой фазы.
Лабораторная работа №4
ЗАДАНИЕ а) Изучить условия образования осадков;б) Изучить влияние одноименного иона на растворимость малорастворимого электролита; в) Поставить опыт по конкуренции гетерогенных процессов; г) Изучить влияние природы растворителя на образование осадка;
д) Изучить условия растворения осадка.
Приборы, оборудование и реактивы:Пипетки 2 мл; измерительные пробирки; штатив для пробирок и пробирки (10); стеклянные палочки.Растворы изучаемых электролитов.Сущность метода заключается в визуальном наблюдении за изменениями происходящими в пробирках, при сливании растворов солей, способных образовывать осадки.
ХОД РАБОТЫ
ЗАДАНИЕ 1 Условия образования осадков
В две пробирки отбирают пипеткой по 2 мл раствора соли кальция с концентрацией 0,01 моль/л. Пипеткой добавляют в одну из пробирок 2 мл раствора оксалата натрия(или аммония), в другую - сульфата натрия. Концентрации обоих растворов равны также 0,01 моль/л.
CaCl2+ (NH4)2C2O4DCaC2O4+ NH4Cl
CaC2O4+HClDCaCl2+H2C2O4
Наблюдения заносят в таблицу:
катион с анион с концентрация Пс КS Наблюдения
моль/л моль/л после смещения, с=
Ca 2+ C2O42-
0,01 0,01
Ca 2+ SO42-
0,01 0,01
Оформление результатов опыта: Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.Написать уравнение гетерогенного равновесия, выражение и численное значение произведения растворимости – ПР (константа растворимости - Кs) малорастворимых соединений. Рассчитать произведение концентраций (ПС) для малорастворимых веществ в полученных растворах. Объяснить наблюдения сопоставив значения ПР и ПС. Вывод.
|
|
|
ЗАДАНИЕ 2 Изучение влияния концентрации одного из ионов труднорастворимого осадка.
Взять в пробирку 3-4 капли раствора нитрата свинца /0,2 моль/л/ и добавить 2-3 капли раствора хлорида натрия /0,2 моль/л/ для образования осадка.Разбавить содержимое пробирки дистиллированной водой /по каплям/ до растворения осадка. Вновь прибавить к разбавленному раствору 1-2 капли насыщенного раствора хлорида натрия. Наблюдать образование осадка.
Оформление результатов опыта: Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.Написать уравнение гетерогенного равновесия, выражение и численное значение произведения растворимости – ПР (константа растворимости - Кs) малорастворимых соединений. Дать объяснения растворению осадка при добавлении воды и дальнейшего образования осадка. ЗАДАНИЕ 3 Смещение равновесия химической реакции в сторону образования менее растворимого соединения (демонстрационный)
Налить в пробирку 2-3 капли раствора нитрата серебра и прибавить к нему 2-3 капли раствора хромата калия. Записать цвет полученного осадка, после чего добавить в пробирку 2-3 капли раствора хлорида натрия. Как изменяется цвет осадка? Затем прибавить к содержимому пробирки 2-3 капли раствора сульфида натрия и опять записать цвет осадка. Составить молекулярные и ионные уравнения всех превращений:
AgNO3 + K2CrO4 → Ag2CrO4¯ + KNO3
Ag2CrO4¯ + NaCl → AgCl¯ + Na2CrO4
AgCl¯+ Na2S → Ag2S¯+ NaCl
Используя значения констант растворимости, вычислить растворимости полученных соединений и константы равновесия для наблюдаемых процессов. Сделать вывод о направлении реакций.
ЗАДАНИЕ 4 Изучение влияния природы растворителя на растворимость осадка
|
|
|
В две пробирки помещают по 3-4 капли раствора хлорида кальция с концентрацией 1 моль/л, в одну из пробирок добавляют столько же капель этанола, затем одновременно в обе- по 2-3 капли раствора сульфата натрия с концентрацией 1 моль/л. Отмечают изменения, происходящие в пробирках.
Оформление результатов опыта:Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.
Написать уравнение гетерогенного равновесия, выражение и численное значение произведения растворимости – ПР (константа растворимости - Кs) малорастворимых соединений. Какую роль играет этанол? В какой пробирке осадок образуется быстрее? Вывод.
ЗАДАНИЕ 5 Полнота осаждения осадка
Получить хлорид свинца взаимодействием растворов нитрата свинца (0,5Н) и соляной кислоты (2 Н). Дать раствору отстояться. Внести раствор в две пробирки по несколько капель в каждую. В одну из пробирок добавить несколько капель соляной кислоты, а в другую – такой же объем 0,5 Н
раствора йодида калия. Какая соль выпадет в осадок?
Оформление результатов опыта:Написать уравнения реакций образования полученных солей свинца в молекулярном и ионно-молекулярном виде. Записать выражения и численные значения произведений растворимости хлорида и йодида свинца. И объяснить образование осадка PbI2. В каком случае ионы свинца удаляются из раствора наиболее полно? Вывод.
ЗАДАНИЕ 6 Условия растворимости осадка; влияние величины произведения растворимости на растворение осадка
Внести в одну пробирку несколько капель 0,5 Н раствора сульфата железа (II), в другую – несколько капель 0,5 Н раствора сульфата меди. В каждую пробирку добавить по несколько капель 0,5 Н раствора сульфида натрия. Прилить к осадкам сульфидов по 1 мл 2 Н раствора соляной
кислоты. Какой из сульфидов растворяется?
Оформление результатов опыта:Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения всех реакций. Написать выражения произведений растворимости сульфидов железа (II) и меди, сравнить их численные значения. Объяснить наблюдения, исходя из условия растворения осадка. Вывод.
ЗАДАНИЕ 7 Условия растворения осадка; влияние концентрации ионов растворителя на растворение осадка
|
|
|
В двух пробирках получить осадок оксалата кальция взаимодействием 0,5Н растворов хлорида кальция и оксалата аммония (несколько капель).Добавить в одну пробирку несколько капель 2 Н раствора соляной кислоты до полного растворения осадка, в другую пробирку – столько же 2 Н
раствора уксусной кислоты. Отметить практическую нерастворимость оксалата кальция в последнем случае.
Оформление результатов опыта: Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения протекающих реакций. Написать выражение и численное значение произведения растворимости оксалата кальция. Объяснить, почему осадок оксалата кальция растворяется в соляной кислоте и практически нерастворим в уксусной. Концентрация какого иона влияет на растворение оксалата кальция в кислотах? Вывод.
Теоретическая часть
Растворимость веществ в воде различна. Однако абсолютно нерастворимых веществ не существует. Любое вещество, хотя бы в ничтожной степени, обладает растворимостью. Например, равновесие в насыщенном растворе трудно растворимой соли CaSO4между твердым осадком и ионами, выражается следующим уравнением:
CaSO4 ⇌ Ca2+ + SO42-
в осадке в растворе
Константа равновесия данного процесса имеет вид:
K= [Ca2+] ∙ [SO42-]/[CaSO4]
Знаменатель этой дроби является постоянной величиной, поэтому при данной температуре К ∙ [CaSO4] = const. Следовательно, и произведение концентраций ионов Ca2+ и SO42- представляет собой постоянную величину, называемую произведением растворимости (ПР) или константой растворимости Кs:
Ks CaSO4 = [Ca2+] ∙ [SO42-].
Для уравнения, записаного в общем виде:
s ms ns
AmBn(тв.) ⇌ mAn+ + nBm-
константа растворимости имеет вид:
Кs AmBn = [An+]m ∙ [Bm- ]n.
Так как растворимость (s) равна молярной концентрации малорастворимого вещества AmBn в растворе, константа растворимости выражается следующим образом:
Кs AmBn = [ms]m ∙ [ns ]n = mm ∙ nn ∙ sm+n. Следовательно,
sm+n = Кs AmBn/(mm ∙ nn)
Константа растворимости, как и растворимость, зависит от температуры.
Хотя Кs при данной температуре величина постоянная, растворимость вещества может меняться в зависимости от ряда условий:
|
|
|
1. Присутствие в растворе электролита, не имеющего общих ионов с осадком (солевой эффект). В этом случае растворимость увеличивается из-за изменения коэффициентов активности в сторону понижения.
2. Присутствие в растворе электролита, имеющего общий ион с осадком (эффект одноименного иона). В этом случае растворимость резко уменьшается.
3. Присутствие в растворе вещества, способного образовывать комплексные соединения с ионами осадка. В этом случае растворимость резко возрастает.
|
|
|
