Рабочая тетрадь для лабораторных

ХИМИЯ

 

 

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ

РАБОТ ПО ХИМИИ

 

 

Красноярск 2004

УДК 546/(076.1)

Г52

 

Химия: Рабочая тетрадь по лабораторным работам для студентов всех специальностей / Сост. Н. Я. Гладкова, Е. В. Грачева, Л. В. Фоменко. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002 49 с.

 

Рекомендуется студентам заочного факультета, обучающимся по дистанционным технологиям.

 

 

Печатается по решению

Редакционно-издательского совета университета

 

 

© КГТУ, 2002

 

Лабораторная работа № 1

РАСТВОРЫ, СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ ИХ КОНЦЕНТРАЦИИ

 

ОПЫТ 1. Приготовление серной кислоты заданной концентрации.

 

Расчет количества серной кислоты, необходимой для приготовления 100 мл 0,1н. раствора H₂SO₄ из 9% раствора H₂SO₄ с плотностью =1,059 г/см³.

В 1л. однонормального (1н.) раствора содержится один эквивалент вещества.

m_э (H₂SO₄) = = –––––––– = г/моль.

Для приготовления 100 мл раствора потребуется соответственно 0,01 эквивалент H₂SO₄, что составит _________г.

Расчет массы 9%-ного раствора H₂SO₄, содержащейся в _______г. безводной H₂SO₄.

В 100 г. 9% раствора H₂SO₄ содержится _________ г H₂SO₄,

 

в Х г. 9% раствора H₂SO₄ содержится ___________ г H₂SO₄.

 

Х = –––––––––––––– = г. H₂SO₄. (Масса 9%-ной серной кислоты).

 

Расчет объема H₂SO₄,который необходимо отмерить пипеткой для проведения опыта:

 

V = = ––––––– = мл.

 

ОПЫТ 2. Проверка концентрации приготовленной кислоты.

 

Проверку соответствия концентрации приготовленного раствора значе–нию 0,1н проводят методом титрованя, в основе которого лежит закон экви–валентов:

––––––– = ––––––– = ––––––––––––.

 

Концентрация приготовленной кислоты определяется по реакции нейтрализации.

 

H₂SO₄ + 2NaOH = 2H₂O + Na₂SO₄.

 

Точку эквивалентности устанавливают с помощью индикатора метило–вого-оранжевого. В кислой среде он имеет ____________________окраши–вание, а в щелочной _______________________.

 

Таблица результатов титрования

Таблица 1.1

№ опыта	Объем кислоты, мл	Объем щелочи, мл	Среднее значение объема щелочи, мл
	5,0
	5,0		Vщ.(ср) =
	5,0

 

Расчет концентрации приготовленного раствора серной кислоты по формуле:

 

С_к × V_к = С_щ × V_щ, отсюда С_к = ––––––––––––– = ––––––––––––– = н.

 

Расчет титра приготовленного раствора по формуле:

 

Т = ––––––––––––––––––– = –––––––––––––––––––– = г/мл.

 

Расчет относительной ошибки опыта в %:

 

C = –––––––––––––– × 100 = %.

 

Дата выполнения работы ______________________________

 

Подпись преподавателя _______________________________

 

 

Лабораторная работа № 2

ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ И МЕТОДЫ ЕЕ УМЯГЧЕНИЯ

 

ОПЫТ № 1. Определение временной жесткости воды.

 

Уравнение для определения жесткости воды титрованием раствором

 

HСl: ___________________________________________________________.

 

Таблица результатов опытов

Таблица 2.1

Номер опыта	Объем воды, мл.	Объем израсхо–дованной кисло–ты, мл	Среднее значение объема кислоты, мл
			Vк(ср.) =

 

Цвет индикатора метилового-оранжевого до титрования ____________________, после титрования __________________.

 

Расчет величины временной жесткости по формуле:

 

Ж_вр. = ––––––––––––––––––– = ––––––––––––––––– = мэкв/л. (1)

 

ОПЫТ 2. Определение общей жесткости воды комплексонометрическим методом.

 

Таблица результатов опытов

Таблица 2.2

№ опыта	Объем кислоты, мл.	Объем трилона Б мл,	Среднее значение объе–ма трилона Б, мл.
			V(ср.) =

 

Цвет индикатора трилона Б до титрования _________________________,

после титрования ________________________.

 

Расчет величины общей жесткости воды по формуле:

 

Ж_общ. = –––––––––––––––––––– = ––––––––––––––– = мэкв/л. (2)

 

ОПЫТ 3. Устранение временной жесткости и определение постоянной.

 

Реакция устранения временной жесткости воды кипячением:

 

Ca(HCO₃)₂

 

Расчет величины постоянной жесткости титрованием трилоном Б по формуле I:

 

Ж_пост. = –––––––––––––––– = ––––––––––––––––––– = мэкв/л (3)

 

Расчет величины временной жесткости воды по формуле:

 

Ж_вр.. = Ж_общ. (2) – Ж_пост. (3) = = мэкв/л (4)

 

Сравнение результаты Ж_вр., рассчитанной по формулам (1) и (4):

 

ОПЫТ 4. Умягчение воды катионированием.

 

Реакции протекающие на катионите в ионообменных колонках при пропускании через них воды:

 

 

 

Расчет жесткости воды титрованием трилоном Б после пропускания через колонку с катионитом:

 

Ж = –––––––––––––– = ––––––––––––––––––– = мэкв/л.

 

Вывод: после пропускания воды через колонку с катионитом жесткость воды ____________________________________.

 

Дата выполнения работы ______________________________

 

Подпись преподавателя ________________________________

 

 

Лабораторная работа № 3

Лабораторная работа № 4

ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

 

ОПЫТ 1. Определение реакции среды различных солей с помощью универсального индикатора.

 

Результаты опытов по определению реакции среды растворов солей.

 

Таблица 4.1

№ п/п	Испытуемая соль	Реакция среды (написать: кислая, щелочная или нейтральная)	рН раствора (написать рН > 7 или рН < 7)
1.	Na2CO3
2.	Al2(SO4)3
3.	(NH4)2CO3
4.	CH3COONa
5.	KСl

 

Уравнения реакций гидролиза солей в молекулярной (1) и ионной (2) формах:

 

1.а) Na₂CO₃ + H₂O =

 

б)

 

2.а) Al₂(SO₄)₃ + H₂O =

 

б)

 

3.а) (NH₄)₂CO₃ + H₂O =

 

б)

 

4.а) CH₃COONa + H₂O =

 

б)

 

Вывод: раствор соли KCl гидролизу ____________________________,

так как эта соль образована _________________________________________.

 

При гидролизе карбоната натрия углекислый газ не выделяется, так как _________________________________________________________________.

 

ОПЫТ 2. Влияние температуры на степень гидролиза.

 

А.а) CH₃COONa + фенолфталеин. Цвет раствора ___________________.

 

б) CH₃COONa + фенолфталеин + нагрев. Цвет раствора____________.

 

Уравнение реакции гидролиза в молекулярной (1) и ионной (2) формах:

 

1) CH₃COONa + H₂O =

 

2)

 

Вывод: при нагревании раствора интенсивность окраски _____________, так как_________________________________________________.

 

Б. Уравнение реакции в молекулярной форме:

 

Al₂(SO₄)₃ + CH₃COONa =

 

Уравнения реакции гидролиза образующейся соли в молекулярной (1) и ионной (2) формах:

 

1)

 

2)

 

Вывод: появление осадка ___________, обусловлено __________ _________________________________________________________________.

 

ОПЫТ 3. Влияние разбавление раствора на степень гидролиза.

 

Уравнения реакций в молекулярной (1) и ионной (2) формах:

 

1.SnCl₂ + H₂O =

 

2.

 

Выпадает осадок ____________.

 

1. SnOHCl + HСl_(к) =

 

2.

 

При подкислении концентрированной HCl осадок растворяется.

 

Вывод: согласно принципу Ле Шателье при разбавлении раствора и добавлении концентрированной HСl гидролиз _________________________.

 

ОПЫТ 4. Влияние силы кислоты и основания, образующих соль на степень ее гидролиза.

 

I пробирка: Na₂SO₃ + фенолфталеин. Цвет _________________________.

 

II пробирка: Na₂CO₃ + фенолфталеин. Цвет ________________________.

 

К_д (H₂CO₃) по I ступени = 4,5 × 10^–7

 

К_д(H₂SO₃) по I cтупени = 1,7 × 10^–2.

 

Вывод: интенсивность окраски в I-й пробирке ________________,чем во II-й. Это можно объяснить __________________________________________.

 

Уравнения гидролиза в молекулярной (1) и ионной (2) формах:

 

1. Na₂SO₃ + H₂O =

 

2.

 

ОПЫТ 5. Полный (необратимый) гидролиз.

 

Реакция взаимодействия солей в молекулярной форме:

 

Al₂(SO₃)₃ + Na₂CO₃ =

 

 

Уравнения гидролиза соли, которая подвергается полному гидролизу в молекулярной (1) и ионной (2) формах:

 

1.

 

2.

 

Выделяется ____________________ газ и выпадает осадок ___________.

 

Вывод: при реакции не образуется карбонат алюминия, так как. __________________________________________________________________________________________________________________________________.

 

Дата выполнения работы _________________________________

 

Подпись преподавателя ___________________________________

 

 

Лабораторная работа № 5

Лабораторная работа № 6

Лабораторная № 7

Лабораторная работа № 8

Лабораторная работа №9

ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

 

ОПЫТ 1. Составление медно-цинкового элемента.

 

 

Рис. 9.1. Гальванический элемент Даниэля-Якоби:

1 - растворы ZnSO₄ и CuSO₄;

2 - электролитический мостик;

3 - гальванометр

 

 

Электрохимическая схема медно-цинкового гальванического элемента:

 

 

Анодом является пластина ____________, катодом – пластина ________

 

Электронные уравнения электродных процессов:

 

Анод (–) Процесс ______________________,

 

Катод (+) Процесс ______________________.

 

Уравнение химической реакции, протекающей в гальваническом элементе:

 

В ионной форме –

 

В молекулярной форме –

 

Расчет ЭДС гальванического элемента по формуле:

 

ЭДС = Е⁰_катода – Е⁰_анода = Е⁰_Cu²⁺_/Cu – E⁰_Zn²⁺_/Zn.

 

Значения стандартных потенциалов анода и катода выпишите из ряда стандартных электродных потенциалов металлов (рад напряжений):

 

Е⁰_Zn²⁺_/Zn = ___________ Е⁰_Cu²⁺_/Cu = _____________.

 

ЭДС =

 

 

Алюминий-цинковый гальванический элемент.

 

Электрохимическая схема алюминий-цинкового гальванического элемента:

 

 

Анодом является пластина ____________, катодом – пластина ________.

 

Электронные уравнения электродных процессов:

 

Анод (–) Процесс ______________________,

 

Катод (+) Процесс ______________________.

 

Уравнение химической реакции, протекающей в гальваническом элементе:

 

В ионной форме –

 

В молекулярной форме –

 

Расчет ЭДС гальванического элемента по формуле:

 

ЭДС = Е⁰_катода – Е⁰_анода = E⁰_Zn²⁺_/Zn – E⁰_Al³⁺_/Al.

Значения стандартных потенциалов анода и катода из ряда стандартных электродных потенциалов металлов (рад напряжений):

 

Е⁰_Al³⁺_/Al = ___________, Е⁰_Zn²⁺_/Zn = _____________.

 

ЭДС =

 

ОПЫТ 2. Составление концентрационного гальванического элемента

 

Электрохимическая схема концентрационного гальванического элемента:

 

(–) Анод Zn ½ ZnSO₄ ½½ ZnSO₄ ½ Zn Катод (+)

0,01М 1М

 

Электронные уравнения электродных процессов:

 

Анод (–) Процесс _____________________,

 

Катод (+) Процесс ______________________.

 

Расчет электродного потенциала по уравнению Нернста.

 

E_Zn²⁺_/Zn (анода) = E⁰_Zn²⁺_/Zn +0,059/n × lg [Zn²⁺] =

 

E_Zn²⁺_/Zn (катода) = E⁰_Zn²⁺_/Zn =

 

Расчет ЭДС концентрационного гальванического элемента по формуле:

 

ЭДС_кгэ = E_Zn²⁺_/Zn (катода) – E_Zn²⁺_/Zn (анода) =

 

 

ОПЫТ 3. Изготовление свинцового аккумулятора

 

 

Рис. 9.2. Свинцовый аккумулятор:

 

1 - широкогорлая склянка, 2 - пробка,

3 - пластины из свинцовой фольги,

4 - отверстие для выхода газа,

5 - проводники, 6 - фильтровальная бумага

 

 

При зарядке аккумулятора электрическая энергия превращается в химическую. Протекающие при этом химические процессы выражаются ионными уравнениями:

на катоде:

Катод (-) PbSO₄ + 2 = Pb⁰ + SO₄^2-, или

Pb²⁺ + 2 = Pb⁰;

 

на аноде:

Анод (+) Pb²SO₄ - 2 + 2 H₂O = PbO₂ + 4H⁺ + SO₄^2-, или

Pb²⁺ - 2 = Pb⁴⁺.

 

 

Суммируя эти одновременно протекающие процессы, получим уравнение химической реакции, протекающей при зарядке аккумулятора:

 

 

2PbSO₄ + 2H₂O = Pb + PbO₂ + 4H⁺ + 2SO₄^2-.

 

 

Заряженный аккумулятор представляет собой гальванический элемент, работающий на основе самопроизвольно протекающего окислительно-восстановительного процесса:

 

 

Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ = 2PbSO₄ + 2H₂O.

 

 

При разрядке аккумулятора химическая энергия превращается в элект-рическую,. Электродные процессы выражаются уравнениями:

на катоде:

Катод (+) PbO₂ + 2 + 4H⁺ + 2SO₄^2- + 2H₂O, или

Pb⁴⁺ + 2 = Pb²⁺;

 

на аноде:

Анод (-) Pb⁰ - 2 + SO₄^2- = PbSO₄ или

Pb⁰ - 2 = Pb²⁺.

 

 

Дата выполнения работы ___________________________,

 

Подпись преподавателя ____________________________.

 

 

Лабораторная работа №10

Лабораторная работа №11

Лабораторная работа №12

КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

 

ОПЫТ 1. Образование и диссоциация соединений с комплексным анионом.

 

Уравнения реакций образования K[BiJ₄] в молекулярной форме:

 

1.Bi(NO₃)₃ + KJ ® BiJ₃¯ +

 

2. BiJ₃ + KJ ®

 

в ионной форме:

 

1.

 

2.

 

Цвет осадка BiJ₃ _____________, цвет полученного раствора K[BiJ₄]

__________________ за счет присутствия иона ________________.

 

В полученном комплексном соединении K[BiJ₄] – тетраиодовисмутате калия комплексообразователем является ________, лигандами – ионы ______.

Уравнения электролитической диссоциации K[BiJ₄]:

 

1 ступень диссоциации – K[BiJ₄] ®

 

2 ступень диссоциации –

 

Выражение для константы нестойкости комплексного аниона:

 

К_н = –––––––––––––––––––––––––.

 

ОПЫТ 2. Образование и диссоциация соединений с комплексным катионом.

 

Молекулярные уравнения образования осадков гидроксидов:

 

1. NiSO₄ + NH₄OH ® Ni(OH)₂¯ +

 

2. ZnSO₄ + NH₄OH ® Zn(OH)₂¯ +

 

3. CuSO₄ + NH₄OH ® Cu(OH)₂¯ +

 

Уравнения реакций в сокращенной ионной форме:

 

1. __________________________________________________,

 

2. __________________________________________________,

 

3. __________________________________________________.

 

Молекулярные уравнения растворения гидроксидов и образования комплексных оснований, содержащих комплексный катион:

 

1. Ni(OH)₂¯+ NH₄OH ® [Ni(NH₃)₆](OH)₂ +

 

2. Zn(OH)₂¯+ NH₄OH ® [Zn(NH₃)₄](OH)₂ +

 

3. Cu(OH)₂¯+ NH₄OH ® [Cu(NH₃)₄](OH)₂ +

 

Цвет осадков гидроксидов и комплексных катионов полученных комплексных соединений:

 

1. Ni(OH)₂¯_________________ [Ni(NH₃)₆]²⁺ ______________________,

 

2. Zn(OH)₂¯_________________ [Zn(NH₃)₄]²⁺ ______________________,

 

2. Cu(OH)₂¯ ________________ [Cu(NH₃)₄]²⁺ ______________________.

 

Уравнения электролитической диссоциации комплексных оснований.

 

1 ступень диссоциации:

 

1. [Ni(NH₃)₆](OH)₂ ®

 

2. [Zn(NH₃)₄](OH)₂ ®

 

3. [Cu(NH₃)₄](OH)₂ ®

 

 

2 ступень диссоциации:

 

1. [Ni(NH₃)₆]²⁺ ®

 

2. [Zn(NH₃)₄]²⁺ ®

 

3. [Cu(NH₃)₄]²⁺ ®

 

Выражения для констант нестойкости комплексных катионов:

 

К₁ = ––––––––––––––––––––––––––––,

 

 

К₂ = ––––––––––––––––––––––––––––,

 

 

К₃ = ––––––––––––––––––––––––––––.

 

 

ОПЫТ 3. Образование соединения, содержащего комплексный катион и анион.

 

Уравнение реакции образования осадка гексацианоферрата (II) никеля:

 

K₄[Fe(CN)₆] + NiSO₄ ® Ni₂[Fe(CN)₆]¯ +

 

Уравнение реакции растворения образовавшегося осадка гексациано-

феррата (II) никеля в 25%-ном растворе аммиака:

 

Ni₂[Fe(CN)₆]¯ + NH₄OH ® [Ni(NH₃)₆]₂[Fe(CN)₆]¯ +

 

 

ОПЫТ 4. Обменная реакция гексацианоферрата (II) калия с солью меди

 

Уравнение реакции образования гексацианоферрата (II) меди:

 

K₄[Fe(CN)₆] + CuSO₄ ® Cu₂[Fe(CN)₆]¯ +

 

Цвет образовавшегося осадка Cu₂[Fe(CN)₆]¯ _________________.

 

 

ОПЫТ 5. Различие между простыми и комплексными ионами железа

 

А. Уравнение качественной реакции на ион Fe³⁺.

 

Молекулярное уравнение:

 

FeCl₃ + KCNS ®

 

 

Б. Исследование раствора K₃[Fe(CN)₆] на присутствие ионов Fe³⁺.

 

K₃[Fe(CN)₆] + KCNS ®

 

Раствор __________________ цвет. Следовательно ион ______ в растворе

 

K₃[Fe(CN)₆] _____________________________.

 

В. Качественная реакция на комплексный ион [Fe(CN)₆]^3–.

 

Первая пробирка:

 

FeCl₃ + FeSO₄ ®

 

Окраска раствора _______________________, так как в нем ____________________ ион [Fe(CN)₆]^3–.

 

Вторая пробирка:

 

K₃[Fe(CN)₆] + FeSO₄ ® Fe₃[Fe(CN)₆]₂¯ +

 

Образовался осадок __________________________. Это качественная реакция на комплексный ион _______________.

 

ОПЫТ 6. Диссоциация двойных и комплексных солей

 

А. Диссоциация в растворе соли Мора:

 

(NH₄)₂SO₄ × FeSO₄ × 6H₂O = 2NH₄⁺ + 2SO₄^2– + Fe²⁺ + 6 H₂O.

 

Молекулярные уравнения качественных реакций на ионы:

 

1. FeSO₄ + (NH₄)₂S ® FeS¯ +

 

2. FeSO₄ + BaCl₂ ® BaSO₄¯ +

 

3. (NH₄)₂SO₄ + NaOH ® NH₃­ + H₂O +

 

Краткие ионные уравнения качественных реакций:

 

1.

 

2.

 

3.

Эти реакции указывают на присутствие в растворе соли Мора следующих ионов:

 

1. ионов __________, 2. ионов ____________, 3. ионов ____________.

 

Б. Диссоциация в растворе гексацианоферрата (II) калия:

 

K₄[Fe(CN)₆] ® 4K⁺ +[Fe(CN)₆]^4–.

 

При добавлении в пробирку с раствором K₄[Fe(CN)₆] раствора (NH₄)₂S черный осадок ___________________, следовательно ион _______ в растворе _____________________.

 

Процессы диссоциации двойных и комплексных солей отличаются ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Дата выполнения работы ________________________.

 

Подпись преподавателя _________________________.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Лабораторная работа № 1. 3

РАСТВОРЫ, СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ ИХ КОНЦЕНТРАЦИИ.. 3

Лабораторная работа № 2. 4

ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ И МЕТОДЫ ЕЕ УМЯГЧЕНИЯ.. 4

Лабораторная работа № 3. 6

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ.. 6

Лабораторная работа № 4. 10

ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ.. 10

Лабораторная работа № 5. 13

ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ И НАПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ.. 13

Лабораторная работа № 6. 18

ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ. 18

Лабораторная № 7. 21

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ.. 21

Лабораторная работа № 8. 26

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ.. 26

Лабораторная работа №9. 32

ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ.. 32

Лабораторная работа №10. 36

ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЕДИНЕНИЙ.. 36

Лабораторная работа №11. 39

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ И ЗАЩИТА ОТ НЕЕ. 39

Лабораторная работа №12. 44

КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ.. 44

 

ХИМИЯ

 

 

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ

РАБОТ ПО ХИМИИ

 

 

Красноярск 2004

УДК 546/(076.1)

Г52

 

Химия: Рабочая тетрадь по лабораторным работам для студентов всех специальностей / Сост. Н. Я. Гладкова, Е. В. Грачева, Л. В. Фоменко. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002 49 с.

 

Рекомендуется студентам заочного факультета, обучающимся по дистанционным технологиям.

 

 

Печатается по решению

Редакционно-издательского совета университета

 

 

© КГТУ, 2002

 

Лабораторная работа № 1