Лабораторная работа. Реактивы и оборудование: 1) 3 н

Реактивы и оборудование: 1) 3 н. раствор уксусной кислоты СН₃СООН; 2) 0,05% раствор метилоранжа; 3) кристаллический ацетат натрия СН₃СООNa; 4) 0,5 н. раствор карбоната натрия (соды) Na₂CO₃; 5) 0,1 н. раствор серной кислоты; 6) 2 н. раствор хлороводородной кислоты; 7) 1 н. раствор ацетата натрия CH₃COONa; 8) 4н раствор хлорида аммония NH₄Cl; 9) штатив для пробирок; 10) 5 пробирок; 11) стеклянная палочка.

Опыт 1. Влияние одноименного иона на степень диссоциации слабых электролитов. В две пробирки внесите по 3-5 капель раствора уксусной кислоты и добавьте по одной капле индикатора метилоранжа. Одну пробирку оставьте для сравнения, а в другую внесите шпателем несколько кристаллов ацетата натрия и встряхните. Сравните окраску растворов в обеих пробирках и объясните ее изменение. Что надо добавить к раствору слабой кислоты, чтобы сместить равновесие в сторону образования ее молекул? Для объяснения напишите уравнения диссоциации слабого и сильного электролитов. Приведите примеры диссоциации электролитов во внутренней среде организма.

Опыт 2. Ионные реакции. а) Налейте в пробирку 3-5 капель раствора карбоната натрия и добавьте столько же раствора серной кислоты. Напишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде. Какие ионы и почему исчезают из раствора? Какие вещества образуются?

б) В пробирку внесите 3-5 капель раствора ацетата натрия и прибавьте столько же хлороводородной кислоты. Испытайте содержимое пробирки на запах. Напишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.

в) Налейте в пробирку 3-5 капель раствора хлорида аммония, прибавьте столько же раствора гидроксида натрия. Испытайте содержимое пробирки на запах. Напишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.

г) Налейте в пробирку 3-5 капель раствора хлорида железа(III), прибавьте столько же раствора гидроксида натрия. Обратите внимание на цвет осадка. Напишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.

Литература

1. П.М. Саргаев. Неорганическая химия. -М.: КолосС, 2004. С. 71-76; 107-108, 152-153; 171-179; 198-205.

Тема 8. Кислотно-щелочное равновесие. pH раствора

Содержание темы

1. Вода - слабый электролит. Уравнение диссоциации воды.

2. Применение закона действия масс к равновесию диссоциации воды. Ионное произведение воды.

3. Концентрация водородных ионов и гидроксид-ионов в чистой воде.

4. Влияние добавления кислоты и щелочи на ионное равновесие воды. Концентрация водородных ионов и гидроксид-ионов в растворах сильных кислот и щелочей.

5. Показатель pH как характеристика водных растворов.

6. Расчет pH в растворах кислот и щелочей.

7. Дистиллированная вода как ветеринарный препарат.

8. Внутренняя среда организма, pH крови и других тканей.

9. Примеры решения задач.

Пример 1. Вычислить концентрацию ионов водорода, гидроксид-ионов и pH 0,1 н. раствора H₂SO₄ (a = 1, т. е. 100%).

Решение.

Н₂SO₄ ® 2 Н⁺ + SO₄^2-

(1 моль Н₂SO₄ Þ 2 моль Н⁺)

Как видно из уравнения, диссоциации серной кислоты из одного моля кислоты образуется 2 моля ионов водорода. В свою очередь, 1 моль двухосновной кислоты содержит 2 моля эквивалентов. Значит, из 2 молей эквивалентов серной кислоты образуется 2 моля ионов водорода, то есть количество молей эквивалентов кислоты определяет количество молей ионов водорода Н⁺. Если отнести эти количества к 1 литру раствора, то можно сделать вывод, что концентрация ионов водорода [Н⁺] связана с нормальной концентрацией кислоты (N_кисл) простой формулой

[Н⁺] = a×N_кисл

В рассматриваемом случае a = 1, поэтому [Н⁺] = N_кисл. По условию задачи N_кисл = 0,1, откуда [Н⁺] = 10^-1 моль/л.

Из ионного произведения воды [Н⁺]×[ОН^-] =10^-14 (моль/л)² можно найти [ОН^-]:

[ОН^-] =10^-14 / [Н⁺] = 10^-14 / 10^-1 = 10^-13 моль/л.

Показатель pH находим по определению:

pH = -lg[Н⁺] = -lg 10^-1 = 1.

Ответ:[Н⁺] = 10^-1 моль/л; [ОН-] = 10^-13 моль/л; pH=1.

Пример 2. Определить нормальную концентрацию раствора гидроксида аммония, если pH этого раствора = 10, a = 0,01.

Решение. По условию задачи pH=10, откуда

[Н⁺] = 10^-pH =10^-10 моль/л.

Концентрацию гидроксид-ионов находим из ионного произведения воды

[ОН^-] =10^-14 / [Н⁺] = 10^-14 / 10^-10 = 10^-4 моль/л.

Концентрация [ОН^-] связана с нормальной концентрацией щелочи (N_щел) формулой

[ОН^-] = a×N_щел

По условию a = 0,01. Это значит, что не все молекулы NH₄OH продиссоциировали на ионы, а только одна сотая часть, которая и дает концентрацию ионов [ОН^-] =10^-4 моль/л. Соответственно, общая концентрация NH₄OH будет

N_щел = [ОН^-] / a = 10^-4/ 10^-2 = 10^-2 экв/л.

Ответ: 0,01 н. раствор NH₄OH.