1. Efectul concentrației asupra vitezei de reacție a tiosulfatului de sodiu cu acidul sulfuric . Se toarnă 0,1 N în trei eprubete. soluție de tiosulfat de sodiu: primul - 5 ml, al doilea - 10 ml și al treilea - 15 ml. După aceasta, adăugați 10 ml în prima eprubetă și 5 ml apă distilată în a doua. Apoi turnați 5 ml de 0,1 N în alte trei eprubete. soluție de acid sulfuric. Scurgeți soluțiile preparate în perechi, rezultând o reacție
Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 + SO 2 + H 2 O+S
Folosind un cronometru, observați cât timp durează până când sulful apare în fiecare eprubetă. Înregistrați rezultatele în următorul tabel:
Tabelul 9.1
Ce concluzie se poate trage din datele obținute?
2. Dependența vitezei de reacție de temperatură . Influența temperaturii asupra vitezei de reacție a interacțiunii tiosulfatului de sodiu cu acidul sulfuric. Pregătiți șase pahare identice. Se toarnă 15 ml de 0,1 N în trei pahare. soluție de tiosulfat de sodiu, iar în celelalte trei pahare - 15 ml de 0,1 N. soluție de acid sulfuric. Se încălzește o pereche de pahare cu soluții de tiosulfat de sodiu și acid sulfuric într-o baie de apă la o temperatură cu 10°C mai mare, iar cealaltă pereche de pahare cu 20°C mai mare decât temperatura camerei timp de 15-20 de minute, monitorizând temperatura apei cu un termometru. În timp ce soluțiile se încălzesc, scurgeți soluțiile rămase de tiosulfat de sodiu și acid sulfuric la temperatura camerei. Observați momentul când sulful apare în pahare. Faceți același lucru cu soluțiile încălzite. Scrieți datele obținute în tabel:
Tabelul 9.2
Ce concluzii se pot trage cu privire la efectul temperaturii asupra vitezei de reacție din rezultatele obținute?
3. Studierea vitezei de reacție de descompunere a peroxidului de hidrogen . Peroxidul de hidrogen se descompune lent în mod spontan conform ecuației: H 2 O 2 =H 2 O + 1/2O 2. Viteza acestui proces poate fi crescută prin introducerea unui catalizator și evaluată prin cantitatea de oxigen eliberată într-o anumită perioadă de timp. Experimentul se desfășoară în dispozitivul prezentat în fig. 2. Turnați apă în biuretă printr-o pâlnie până la aproximativ marcajul zero, închideți ermetic orificiul biuretei cu un dop cu un tub de sticlă. Folosind o pâlnie, turnați 1 ml dintr-o soluție de clorură de fier III - catalizator într-un cot al vasului Landolt. Folosind o pâlnie, turnați peroxid de hidrogen la concentrația specificată de profesor în celălalt genunchi. Apoi conectați balonul Landolt la biuretă folosind un dop cu un tub de evacuare a gazului. Verificați etanșeitatea dispozitivului. Puneți vasul Landolt într-un termostat la temperatura setată și mențineți timp de 10-15 minute. Setați același nivel de apă în pâlnia de egalizare și biuretă, notați valoarea nivelului. Înclinați balonul Landolt pentru a aduce peroxidul de hidrogen în contact cu catalizatorul. La fiecare 1-2 minute timp de 30 de minute, măsurați volumul de oxigen eliberat V τ . Înregistrați rezultatele măsurătorilor în tabel. 9.3.
Tabelul 9.3
După descompunerea completă a peroxidului de hidrogen, răciți vasul Landolt la temperatura inițială a termostatului și măsurați din nou volumul de oxigen complet eliberat V ∞. Conform tabelului. 9.3 și conform formulei
calculați constanta vitezei de reacție. Construiți un grafic de dependență:
Se determină constanta vitezei de reacție de la tangenta unghiului de înclinare al dreptei la axa absciselor și se compară cu valoarea medie aritmetică (9.17). Este recomandabil să se efectueze experimente la două temperaturi: 15–25°C și 30–40°C.
Pe baza valorilor constantei vitezei de reacție pentru două temperaturi folosind formula:
unde R=8,314 J/mol∙K, se calculează energia de activare a reacției de descompunere a peroxidului de hidrogen.
4.Influența concentrațiilor de reactiv asupra echilibrului chimic . Când o soluție de clorură de fier (III) reacționează cu tiocianatul de potasiu, se formează substanțe solubile și culoarea soluțiilor se schimbă. Reacția este reversibilă:
FeCI3+3KCNS Fe(CNS)3+3KCI
Notați în tabel culorile soluțiilor tuturor substanțelor din sistem:
Tabelul 9.4.
Se amestecă 5 ml de soluții de clorură de fier (III) și tiocianat de potasiu într-o eprubetă. Observați culoarea soluției rezultate. Indicați substanța care conferă culoare sistemului. Se toarnă soluția rezultată în patru eprubete în părți cât mai egale posibil. Adăugați puțină soluție concentrată de clorură ferică în prima eprubetă, o soluție de tiocianat de potasiu în a doua și puțină clorură de potasiu cristalină în a treia. Lăsați a patra eprubetă pentru comparație. Comparați culoarea soluțiilor din eprubete și indicați în ce direcție s-a deplasat echilibrul când s-au adăugat FeCl3, KSCN și KCl. Scrieți o ecuație pentru constanta de echilibru a reacției studiate.
5. Efectul schimbărilor de temperatură asupra echilibrului chimic . Când iodul acționează asupra amidonului, se formează un compus slab de compoziție complexă, colorat în albastru. Echilibrul sistemului poate fi reprezentat aproximativ prin următoarea ecuație:
Amidon + iod amidon complex iod
Se toarnă 2-3 ml de soluție de amidon într-o eprubetă și se adaugă câteva picături de apă iodată până când soluția devine albastră. Se încălzește eprubeta până când soluția devine limpede, apoi se răcește până când culoarea albastră revine. Determinați care reacție (directă sau inversă) este exotermă și care este endotermă. Explicați schimbarea culorii atunci când este încălzit și răcit.
2.1. Scopul lucrării: a determina influența diferiților factori asupra vitezei unei reacții chimice, a se familiariza cu metodele de determinare a constantei de viteză medie, a ordinii de reacție și a energiei de activare.
2.2. Obiecte și mijloace de cercetare: soluții 0,1 M de tiosulfat de sodiu și acid sulfuric, apă distilată, eprubete, două biurete, pipetă de 2 ml, termostat, cronometru.
2.3. Program de lucru
2.3.1. Efectul concentrației asupra vitezei de reacție .
Ca urmare a reacției dintre acidul sulfuric și tiosulfatul de sodiu, se formează sulf, care este eliberat sub formă de turbiditate. Timpul de la începutul reacției până la momentul turbidității (opalescență albăstruie) depinde de viteza reacției. Acest lucru face posibilă evaluarea vitezei medii de reacție.
Reacția are loc în trei etape:
1) Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 S 2 O 3
2) H2S2O3 = H2SO3 + S¯
3) H2S03 = H2O + SO2
Ecuație rezumată:
Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + SO 2 + S¯ + H 2 O
Etapa cea mai lentă, care determină viteza este a doua, prin urmare, viteza întregului proces depinde numai de concentrația de acid tiosulfuric. Deoarece acidul tiosulfuric se obține ca urmare a unei reacții de schimb ionic, care are loc aproape instantaneu, putem presupune că concentrația de acid tiosulfuric este egală cu concentrația de tiosulfat de sodiu și viteza întregului proces depinde de concentrația de tiosulfat de sodiu. .
Progres.
Se prepară patru soluții de tiosulfat de sodiu de diferite concentrații conform tabelului 3. Se adaugă alternativ 2 ml de soluție de acid sulfuric 0,1 M la fiecare soluție și se măsoară timpul de la momentul în care se adaugă acidul până la apariția tulburării. Introduceți rezultatele în tabelul 3, ținând cont de faptul că ΔС este o valoare constantă egală cu 4×10 -3 mol/l.
Tabelul 3
Pe baza datelor obținute, construiți un grafic logV = f (logC) pentru a determina ordinea de reacție la temperatura T 1 (K). Graficele sunt desenate manual pe hârtie milimetrică la scara corespunzătoare sau în Microsoft Excel 2007.
Pentru a construi grafice în Microsoft Excel 2007, trebuie să introduceți datele sursă într-o foaie de calcul.
Apoi trebuie să selectați intervalul de celule A2:B5 cu date și să selectați din meniu Inserare - Diagrame - Scatter și, evidențiind punctele obținute pe grafic, selectați în meniul contextual Adăugați o linie de tendință – Linear – Afișați ecuația pe diagramă X) și este n – ordinea reacției. De exemplu, n = 0,9919 ≈ 1
Pentru a determina constanta vitezei de reacție k 1 la temperatura camerei, reprezentați grafic dependența V = f(C) de asemenea, manual sau folosind Microsoft Excel 2007.
Pentru a crea grafice în Microsoft Excel 2007, introduceți datele sursă într-o foaie de calcul. Rețineți că pentru viteza coloanei ( V) trebuie selectat Formatul celulei exponențial . Ca rezultat, obținem un grafic al unei relații liniare, în ecuația căreia multiplicatorul pentru variabila independentă ( X) este constanta vitezei de reacție.
De exemplu, k = 1,6 10 -3
2.3.2. Efectul temperaturii asupra vitezei de reacție.
Experimentul se desfășoară în mod similar cu cel precedent. Cu toate acestea, soluțiile de tiosulfat de sodiu și acid sulfuric trebuie preîncălzite într-un termostat timp de 5 minute înainte de amestecare.
Înregistrați rezultatele în tabelul 3 (T 2).
Pe baza rezultatelor calculelor și măsurătorilor, construiți un grafic V = f(C) și determinați constanta vitezei de reacție k 2 la temperatură ridicată (T 2), folosind și capabilitățile Microsoft Excel 2007. Aflați coeficientul de temperatură al reacției rată:
Pe baza datelor experimentale 3.1.1. și 3.1.2. calculați energia de activare a reacției E act. dupa formula:
unde R = 8,31 J/(mol K) este constanta universală a gazului;
T1 şi T2 - temperatura, K;
k1 şi k2 sunt constante ale vitezei de reacţie la temperaturile T1 şi respectiv T2, s -1.
Sfârșitul lucrării -
Acest subiect aparține secțiunii:
Chimie anorganică
Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse.. Bugetul federal de stat.. Instituția de învățământ profesional superior..
Dacă aveți nevoie de material suplimentar pe această temă, sau nu ați găsit ceea ce căutați, vă recomandăm să utilizați căutarea în baza noastră de date de lucrări:
Ce vom face cu materialul primit:
Dacă acest material ți-a fost util, îl poți salva pe pagina ta de pe rețelele sociale:
| Tweet |
Toate subiectele din această secțiune:
Vase chimice
1.1. Scopul lucrării: Pentru a studia tipurile și scopurile articolelor din sticlă chimică. 1.2. Informații teoretice Sticla chimică utilizată în laboratoare poate fi împărțită în mai multe
Măsurarea articolelor din sticlă chimică și metodele de lucru cu acestea
Vasele de măsurare sunt utilizate pentru măsurarea volumelor de lichide. Acestea includ: baloane volumetrice, cilindri, pipete și biurete (Fig. 3). Vă rugăm să acordați atenție regulilor de lucru cu ustensilele de măsurat
Cântare și reguli de cântărire
1.1. Scopul muncii: Să se familiarizeze cu instrumentele de cântărire. Învață să cântărești la cântare tehnice de laborator. 1.2. Informații teoretice. Pentru a determina m
Nu depășiți capacitatea maximă de ridicare a cântarului.
Înainte de cântărire, verificați dacă cântarul este gata de utilizare: 1. setați-o la nivel, 2. verificați poziția zero a săgeții. Obiectul de cântărit este așezat pe tava din stânga
Purificarea apei naturale
3.1. Scopul lucrării: să se familiarizeze cu metodele de purificare a apei naturale. 3.2. Obiecte și mijloace de cercetare: două pahare de 300-500 ml, o pâlnie conică, un balon Wuhr
Purificarea dicromatului de potasiu prin recristalizare
4.1. Scopul lucrării: stăpânirea metodei de purificare a substanțelor prin recristalizare. 4.2. Obiecte și mijloace de cercetare: pâlnie conică, pahare de 100 ml, cilindru dozator
Purificarea iodului prin sublimare
5.1. Scopul lucrării: stăpânirea metodei de purificare a solidelor prin sublimare. 5.2. Obiecte și mijloace de cercetare: un pahar fără bec de 200-300 ml, un balon cu fund rotund
Determinarea densității lichidelor, a punctului de topire și a punctului de fierbere al substanțelor
6.1. Scopul lucrării: familiarizarea cu caracteristicile fizice ale substanțelor și metodele de determinare a acestora. 6.2. Obiecte și mijloace de cercetare: substanțe individuale lichide (hexan, heptan, octan
Prepararea oxidului de plumb și a plumbului metalic din sarea acestuia
9.1. Scopul lucrării: familiarizarea cu metodele de precipitare, filtrare, uscare și calcinare a sedimentelor, precum și cu recuperarea metalelor și a oxizilor acestora. 9.2. Obiecte și medii
Determinarea masei molare a substantelor usor de evaporat
1.1. Scopul lucrării: stăpânirea metodelor de determinare a maselor molare a substanțelor care se evaporă ușor și calcule folosind ecuația Mendeleev-Clapeyron. 1.2. Obiecte şi mijloace de cercetare: cu
Determinarea masei molare a dioxidului de carbon
2.1. Scopul lucrării: stăpânirea metodelor de determinare a maselor molare ale substanțelor gazoase folosind ecuația Mendeleev-Clapeyron și densitățile relative ale gazelor. 2.2. Obiecte și mijloace
Determinarea masei molare a echivalenților de metal
3.1. Scopul lucrării: să se familiarizeze cu metoda de determinare a masei molare a echivalenților de metal în reacția metalelor cu acizii diluați.
Proprietățile hidroxizilor
1.1. Scopul lucrării: studierea reacțiilor de preparare și a proprietăților hidroxizilor 1.2. Obiecte și mijloace de cercetare: soluții 0,5 M de sulfat de cupru(II), sulfat de aluminiu, clorură de crom(I).
Pregătirea și studiul proprietăților complexelor amino-, hidroxo-, acido- și acva
1.1. Scopul lucrării: să se familiarizeze cu metodele de preparare, proprietățile chimice și stabilitatea compușilor complecși. 1.2. Obiecte şi mijloace de cercetare: soluţii de iod 0,5 M
Măsurarea efectelor termice ale reacțiilor chimice
1.1. Scopul lucrării: efectuarea de măsurători calorimetrice și calcule termodinamice legate de energia reacțiilor chimice. 1.2. Obiecte şi mijloace de cercetare: fecale
Efectul modificării concentrației de reactanți asupra echilibrului chimic
3.1. Scopul lucrării: stabilirea modului în care modificările concentrației substanțelor care reacţionează afectează echilibrul chimic. 3.2. Obiecte și mijloace de cercetare: soluție 0,1 M de clorură de fier (III), sat.
Metode de exprimare a concentrației soluțiilor
Metoda de exprimare a concentrației Formula Denumire și definiție Simboluri și unitate de măsură
Fenomene observate în timpul dizolvării
1.1. Scopul lucrării: studierea fenomenelor care apar în timpul dizolvării substanţelor solide, lichide şi gazoase în apă, explicarea fenomenelor observate din punctul de vedere al teoriei hidratării soluţiei.
Determinarea solubilității substanțelor în apă
2.1. Scopul lucrării: să studieze proprietățile soluțiilor saturate și suprasaturate, să învețe să se determine solubilitatea substanțelor, să studieze dependența solubilității diferitelor substanțe de temperaturi
Formarea și dizolvarea sedimentelor
3.1. Scopul lucrării: studierea condițiilor de formare și dizolvare a sedimentelor. 3.2. Obiecte și mijloace de cercetare: soluții 1N de azotat de plumb (II), clorură de sodiu, clorură de magneziu, clorură de bariu, b
Prepararea si titrarea solutiilor
4.1. Scopul lucrării: familiarizarea cu metodele de preparare a soluțiilor și de determinare a concentrației acestora, exprimate în diverse unități. Stăpânește metoda de titrare a soluțiilor. Stabiliți ora
Determinarea durității apei de la robinet
5.1. Scopul lucrării: studierea metodei de analiză volumetrică a soluțiilor (titrare) în determinarea durității temporare a apei de la robinet. Învață să faci calcule bazate pe concentrația de electroni
Determinarea conductivității electrice a unei soluții și a constantei de disociere a unui electrolit slab
6.1. Scopul și obiectivele lucrării: studierea metodei conductometrice de analiză. Stabiliți dependența conductivității electrice specifice și echivalente de concentrația soluției. Studiați legea diluției Ostwald
Hidroliza sărurilor
7.1. Scopul și obiectivele lucrării: studierea proceselor de hidroliză a sărurilor de diferite tipuri. Stabilirea influenței temperaturii, diluției, reacției mediului, încărcării ionului de complexare pe suprafață
Scopul lecției: determinarea experimentală a factorilor care afectează viteza unei reacții chimice (catalizatori, zona de contact) și echilibrul chimic.
Planul lecției:
Materiale si echipamente: suport cu eprubete, bagheta de sticla, dieta, apa, pulbere: aluminiu, iod, clorura de potasiu, solutii: clorura de fier (III), tiocianat de potasiu, clorura de potasiu.
Atelier de laborator
Opgg 1. Influența unui catalizator asupra vitezei unei reacții chimice.
Adăugați o cantitate mică de pulbere de aluminiu și iod măcinat fin într-o eprubetă uscată cu o spatulă. Se amestecă conținutul eprubetei cu o tijă de sticlă și se adaugă o picătură de apă. Cum afectează apa viteza de reacție? Pe baza experimentelor 1-3, trageți o concluzie despre influența concentrației, temperaturii și catalizatorului asupra vitezei reacțiilor chimice.
Experimentul 2. Schimbarea echilibrului chimic la modificarea concentraţiilor substanţelor care reacţionează.
Se toarnă aproximativ 1 ml de soluție 0,0025 M de clorură de fier (III) într-o eprubetă și se adaugă același volum de soluție 0,0025 M de tiocianat de potasiu. Cum se schimbă culoarea soluției? Se toarnă soluția rezultată în mod egal în patru eprubete. Lăsați o eprubetă drept control. Adăugați câteva picături dintr-o soluție saturată de clorură de fier (III) în a doua eprubetă, câteva picături dintr-o soluție saturată de tiocianat de potasiu în a treia și câteva cristale de clorură de potasiu în a patra. Comparați culoarea soluțiilor din eprubete. Scrieți o ecuație pentru reacția reversibilă care are loc. Scrieți o expresie matematică pentru constanta de echilibru chimic a acestui proces.Ce substanțe sunt în soluție în stare de echilibru chimic? Ce substanță dă soluției culoarea roșie? Cum se schimbă intensitatea culorii soluției atunci când se adaugă clorură de fier (III), tiocianat de potasiu și clorură de potasiu? În ce direcție se deplasează echilibrul sistemului studiat în acest caz? Concentrația a căror substanțe și cum ar trebui modificată pentru a deplasa echilibrul chimic la dreapta? Stânga?
Întrebări și sarcini
1. Care este motivul modificării vitezei de reacție atunci când este introdus un catalizator?
2. Ce reacții se numesc reversibile? Ce caracterizează starea de echilibru chimic? Ce se numește constantă de echilibru, de ce factori depinde aceasta?
3. Ce influențe externe pot perturba echilibrul chimic? În ce direcție se va amesteca echilibrul când se schimbă temperatura? Presiune?
Lucrări de laborator № 11
Subiect: Modele de bază ale reacțiilor chimice.
Scopul lecției: Obținerea și studierea proprietăților celor mai comune substanțe și compuși simpli.
Planul lecției:
1. Revedeți întrebările de bază ale cineticii chimice.
2. La instrucțiunile profesorului, desfășurați un experiment de laborator.
Tacâmuri și ustensile: 1) Ceas cu mâna a doua sau cronometru. 2) Măsurarea capacităţii cilindrului. 20 ml.3) Termometru la 100°. 4) Tub de sticlă etanș cu dioxid de azot 5) Trepied cu clemă și inel. 6) Arzător. 7) Capacitatea paharelor chimice. 200 ml 2 buc. 8) Plasă de azbest. 9) Raft cu eprubete.
Reactivi: clorură de potasiu KS1.
Soluție: 1) Acid sulfuric H 2 S0 4 (1:200). - 2) Sulfat de sodiu Na2S203 (N 1:200).
Atelier de laborator
Experiența 1.
Dependența vitezei de reacție de concentrația reactanților
a) Se adaugă puţin H 2 SO 4 la soluţia de Na 2 S 2 0 3. Observați turbiditatea rezultată a soluției. Turul este cauzat de interacțiunea dintre hiposulfit și acid sulfuric, rezultând eliberarea de sulf liber. Reacția urmează ecuația
Na 2 S 2 0 3 + H 2 S0 4 = Na 2 S0 4 + SO 2 + H 3 0 + S
Timpul care trece de la începutul reacției până când soluția devine vizibil tulbure depinde de viteza reacției.
b) Se toarnă diluat (1:200) în trei eprubete mari
soluție de Na 2 S 2 O 3 în primul - 5 ml, în al doilea - 10 ml,
în al treilea - 15 ml. Apoi adăugați 10 ml apă la conținutul primei eprubete și 5 ml apă la conținutul celei de-a doua.
Se toarnă 5 ml de acid sulfuric diluat (1:200) în alte trei eprubete.
Se toarnă 5 ml de soluție de H2SO4 în fiecare eprubetă cu Na 2 S 2 0s în timp ce se agită și se marchează exact pe ceasul secund al ceasului în câte secunde după adăugarea acidului se observă formarea turbidității în fiecare eprubetă.
Formulați o concluzie despre dependența vitezei de reacție de concentrațiile reactanților pentru acest experiment.
Experiența 2. Dependența vitezei de reacție de temperatură
Pentru experiment, luați soluții de Na 2 S 2 0 3 și H 2 S0 4 cu aceleași concentrații ca în experimentul anterior.
Turnați 10 ml de soluție de hiposulfit în trei eprubete mari, 10 ml de acid sulfuric în celelalte trei eprubete și împărțiți-le în trei perechi: o eprubetă cu Na 2 S 2 0 3 și o eprubetă cu H 2 S0 4 in. fiecare pereche.
Notati temperatura aerului in laborator si ora din ceasul secund al ceasului, uniti solutiile primei perechi de eprubete si notati dupa cate secunde apare turbiditatea.
Puneți a doua pereche de eprubete într-un pahar cu apă și încălziți la o temperatură cu 10° peste temperatura camerei. Monitorizați temperatura folosind un termometru coborât în apă. Scurgeți conținutul eprubetelor și notați după câte secunde apare tulbureala.
Repetați experimentul cu o a treia pereche de eprubete, încălzindu-le într-un pahar cu apă la o temperatură cu 20° peste temperatura camerei.
Înregistrați rezultatele în forma următoare:
Realizați un grafic care ilustrează dependența vitezei de reacție de temperatură pentru acest experiment. Pentru a face acest lucru, graficați temperatura experimentelor pe axa absciselor pe o anumită scară, iar pe axa ordonatelor valorile reciproce cu timpul de apariție a turbidității (unitate împărțită la numărul de secunde).
Lucrare de laborator nr 8
Subiect: Soluții. Prepararea solutiilor de concentratie procentuala
Scopul lecției: pregătirea soluțiilor cu o concentrație procentuală dată.
Planul lecției:
1. Revedeți întrebările de bază ale cineticii chimice.
2. La instrucțiunile profesorului, desfășurați un experiment de laborator.
Atelier de laborator
Experiența 1. Prepararea unei soluții 10% de clorură de sodiu cu o greutate de 50 g.
Calculați ce masă de clorură de sodiu este necesară pentru a prepara o soluție 10% care cântărește 50 g. Se cântărește această masă de sare într-o sticlă pre-cântăritată pe o cântar tehnochimic cu o precizie de 0,01 g. Calculați ce volum de apă este necesar pentru a dizolva proba luată. Măsurați acest volum de apă cu un pahar și dizolvați sarea cântărită în el. Se toarnă soluția rezultată într-un cilindru de măsurare și se folosește un hidrometru pentru a determina densitatea soluției și apoi fracția de masă a clorurii de sodiu. Calculați eroarea experimentală
Testați întrebări și sarcini.
1. Ce este o soluție? Ce este un solvent?
2. Cum puteți accelera procesul de dizolvare? Ce fenomene însoțesc dizolvarea?
3. Ce sunt hidrații cristalini și apa de cristalizare? Cum exprimă dependența solubilității solidelor de temperatură? Cum se modifică solubilitatea gazelor odată cu creșterea temperaturii și presiunii?
4. Cum se numește concentrația unei soluții? Ce soluții se numesc molare, normale?
Lucrare de laborator nr 9
Subiect: Prepararea soluțiilor de concentrații molare și normale.
Scopul lecției: se prepară soluții cu o concentrație molară și normală dată.
Planul lecției:
1. Revedeți întrebările de bază ale cineticii chimice.
2. La instrucțiunile profesorului, desfășurați un experiment de laborator.
Materiale și echipamente: un set de hidrometre, un cilindru gradat de 500 ml, clorură de sodiu cristalină, clorură de bariu hidrat cristalin, soluții: acid sulfuric, acid clorhidric.
Atelier de laborator
Acid tiosulfuric. Tiosulfat de sodiu. Preparare, proprietăți, aplicare.
Esterii acidului sulfuric includ sulfații de dialchil (RO2)SO2. Acestea sunt lichide cu punct de fierbere ridicat; cele inferioare sunt solubile în apă; în prezenţa alcalinelor formează săruri de alcool şi acid sulfuric. Sulfații de dialchil inferior sunt agenți de alchilare.
Sulfat de dietil (C2H5)2SO4. Punct de topire -26°C, punctul de fierbere 210°C, solubil în alcooli, insolubil în apă. Obținut prin reacția acidului sulfuric cu etanol. Este un agent de etilare în sinteza organică. Pătrunde prin piele.
Sulfat de dimetil (CH3)2SO4. Punct de topire -26,8°C, punctul de fierbere 188,5°C. Solubil în alcooli, slab solubil în apă. Reactioneaza cu amoniacul in absenta solventului (exploziv); sulfonează unii compuși aromatici, cum ar fi esterii fenolici. Obținut prin reacția a 60% oleum cu metanol la 150° C. Este un agent de metilare în sinteza organică. Cancerigen, afectează ochii, pielea, organele respiratorii.
Tiosulfat de sodiu Na2S2O3
O sare a acidului tiosulfuric în care cei doi atomi de sulf au stări de oxidare diferite: +6 și -2. Substanță cristalină, foarte solubilă în apă. Este produs sub formă de hidrat cristalin Na2S2O3 5H2O, numit în mod obișnuit hiposulfit. Preparat prin reacția sulfitului de sodiu cu sulf prin fierbere:
Na2SO3+S=Na2S2O3
La fel ca acidul tiosulfuric, este un agent reducător puternic.Se oxidează ușor de clor în acid sulfuric:
Na2S2O3+4Сl2+5Н2О=2H2SO4+2NaCl+6НCl
Utilizarea tiosulfatului de sodiu pentru a absorbi clorul (în primele măști de gaz) s-a bazat pe această reacție.
Oxidarea tiosulfatului de sodiu de către agenți oxidanți slabi are loc oarecum diferit. În acest caz, se formează săruri ale acidului tetrationic, de exemplu:
2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI
Tiosulfatul de sodiu este un produs secundar în producerea de NaHSO3, coloranți cu sulf, în timpul epurării gazelor industriale din sulf. Folosit pentru îndepărtarea urmelor de clor după albirea țesăturilor, pentru extragerea argintului din minereuri; Este un fixativ în fotografie, un reactiv în iodometrie, un antidot pentru otrăvirea cu compuși de arsenic și mercur și un agent antiinflamator.
Acid tiosulfuric- un compus anorganic, un acid tare dibazic cu formula H 2 SO 3 S. Un lichid vascos incolor care reactioneaza cu apa. Formează săruri - tiosulfați anorganici. Acidul tiosulfuric conține doi atomi de sulf, dintre care unul are o stare de oxidare de +4, iar al doilea este neutru din punct de vedere electric.
Chitanță
Reacția hidrogenului sulfurat și a trioxidului de sulf în eterul etilic la temperaturi scăzute:
· Efectul acidului clorhidric gazos asupra tiosulfatului de sodiu:
Proprietăți fizice
Acidul tiosulfuric formează un lichid vâscos incolor care nu îngheață nici la temperaturi foarte scăzute. Instabil termic - se descompune deja la temperatura camerei.
Se descompune rapid, dar nu instantaneu, în soluții apoase. În prezența acidului sulfuric se descompune instantaneu.
Proprietăți chimice
· Foarte instabil termic:
· În prezența acidului sulfuric se descompune:
· Reacţionează cu alcalii:
· Reacţionează cu halogenii:
Formează esteri - tiosulfați organici.
Tiosulfat de sodiu (anticlor, hiposulfit, sulfidetrioxosulfat de sodiu) - Na 2 S 2 O 3 sau Na 2 SO 3 S, o sare de sodiu și acid tiosulfuric, formează hidratul cristalin Na 2 S 2 O 3 5H 2 O.
Chitanță
· oxidarea polisulfurilor de Na;
· fierbere excesul de sulf cu Na 2 SO 3:
· interacțiunea H 2 S și SO 2 cu NaOH (produs secundar în producerea de NaHSO 3, coloranți cu sulf, în timpul epurării gazelor industriale din S):
Fierberea excesului de sulf cu hidroxid de sodiu:
Apoi, în reacția de mai sus, sulfura de sodiu adaugă sulf pentru a forma tiosulfat de sodiu.
În același timp, în timpul acestei reacții, se formează polisulfuri de sodiu (ele dau soluției o culoare galbenă). Pentru a le distruge, SO 2 este trecut în soluție.
· Tiosulfatul de sodiu anhidru pur poate fi preparat prin reacția sulfului cu nitritul de sodiu în formamidă. Această reacție are loc cantitativ (la 80 °C timp de 30 de minute) conform ecuației:
· dizolvarea sulfurei de sodiu în apă în prezența oxigenului atmosferic:
Proprietati fizice si chimice
Cristale monoclinice incolore. Masa molara 248,17 g/mol (pentahidrat).
Solubil în apă (41,2% la 20 o C, 69,86% la 80 o C).
La 48,5 °C, hidratul cristalin se dizolvă în apa sa de cristalizare, formând o soluție suprasaturată; se deshidratează la aproximativ 100 o C.
Când este încălzit la 220 ° C, se descompune conform următoarei scheme:
Tiosulfatul de sodiu este un agent reducător puternic:
Cu agenți oxidanți puternici, cum ar fi clorul liber, este oxidat la sulfați sau acid sulfuric:
Cu agenți de oxidare mai slabi sau cu acțiune lentă, de exemplu, iod, este transformat în săruri ale acidului tetrationic:
Reacția de mai sus este foarte importantă, deoarece servește drept bază pentru iodometrie. Trebuie remarcat faptul că într-un mediu alcalin, oxidarea tiosulfatului de sodiu cu iod poate trece la sulfat.
Este imposibil să izolați acidul tiosulfuric (tiosulfat de hidrogen) prin reacția tiosulfatului de sodiu cu un acid puternic, deoarece este instabil și se descompune imediat:
Hidratul cristalin topit Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O este foarte predispus la suprarăcire.
Aplicație
· pentru îndepărtarea urmelor de clor după albirea țesăturilor
· pentru extragerea argintului din minereuri;
· fixare în fotografie;
reactiv în iodometrie
· antidot pentru otrăvire: As, Br, Hg și alte metale grele, cianuri (le transformă în tiocianați), etc.
· pentru dezinfecția intestinală;
· pentru tratamentul scabiei (împreună cu acid clorhidric);
· agent antiinflamator și antiars;
· poate fi folosit ca mediu pentru determinarea greutăților moleculare prin scăderea punctului de îngheț (constantă crioscopică 4,26°)
· înregistrat în industria alimentară ca aditiv alimentar E539.
· aditivi pentru beton.
· pentru curățarea țesuturilor de iod
· Pansamente de tifon înmuiate într-o soluție de tiosulfat de sodiu au fost folosite pentru a proteja sistemul respirator de substanța otrăvitoare clor în primul război mondial.
Problema 866.
Scrieți ecuația reacției pentru producerea de tiosulfat de sodiu. Care este starea de oxidare a sulfului în acest compus? Ionul tiosulfat prezintă proprietăți oxidante sau reducătoare? Dați exemple de reacții.
Soluţie:
Ecuații de reacție pentru producție tiosulfat de sodiu:
a) O soluție apoasă de sulfit de sodiu se fierbe în prezență de sulf și apoi se răcește, se eliberează hidratul cristalin tiosulfat de sodiu:
Na 2 SO 3 + S + 5H 2 O ↔ Na 2 S 2 O 3 . 5H2O.
O soluție apoasă de sulfit de sodiu se fierbe în prezență de sulf și apoi se răcește, se eliberează tiosulfat de sodiu cristalin.
b) Oxidarea polisulfurilor cu oxigenul atmosferic:
2Na 2 S 5 + 3O 2 ↔ 2Na 2 S 2 O 3 +6S.
c) Prepararea tiosulfatului de sodiu prin reacția sulfului cu alcalii. Reacția are loc cu oxidarea și reducerea simultană a sulfului:
4S + 6NaOH ↔ Na 2 S 2 O 3 + 2Na 2 S + 3H 2 O.
d) Interacțiunea directă a dioxidului de sulf cu hidrogenul sulfurat într-un mediu alcalin. Pentru a face acest lucru, un amestec din ambele gaze este trecut cu agitare puternică într-o soluție de hidroxid de sodiu până când este neutralizat, apoi se formează tiosulfat de sodiu:
4SO 2 + 2H 2 S + 6NaOH ↔ 3Na 2 S 2 O 3 + 5H 2
Atomii de sulf care alcătuiesc tiosulfații au grade diferite de oxidare; un atom are o stare de oxidare de +4, celălalt 0. Ionul tiosulfat S 2 O 3 2- prezintă proprietăţile unui agent reducător. Clorul, bromul și alți agenți oxidanți puternici îl oxidează la ionul sulfat SO 4 2-, de exemplu:
Interacţiune tiosulfat de sodiu cu clor (in exces):
Na 2 S 2 O 3 + 4Cl 2 + 5H 2 O ↔ 2H 2 SO 4 + 2NaCl + 6HCl
Ecuația ion-moleculară:
S2O 3 2- + 4Cl 2 0 + 5H 2 O ↔ 2SO 4 2- + 8Cl - +10H+
Forma moleculara:
Na 2 S 2 O 3 + 4Cl 2 + 5H 2 O ↔ 2H 2 SO 4 + 2NaCl + 6HCl l
În această reacție, tiosulfatul de sodiu acționează ca un agent reducător, crescând starea de oxidare a unui atom de sulf de la 0 la +4, iar celălalt de la +4 la +6.
Sub influența unui agent oxidant slab, tiosulfatul de sodiu este oxidat la sare acid tetrationic H2S4O6.
Interacțiunea tiosulfatului de sodiu cu iod:
2 Na 2 S 2 O 3 + I 2 ↔ Na 2 S 4 O 6 + 2NaI
Ecuații de echilibru ion-molecular:
Ecuația ion-moleculară:
2S 2 O 3 2- + I 2 0 ↔ S 4 O 6 2- + 2I -
Forma moleculara:
2Na 2 S 2 O 3 + I 2 ↔ Na 2 S 4 O 6 + 2NaI
În această reacție, tiosulfatul de sodiu acționează ca un agent reducător, crescând starea de oxidare a unui atom de sulf de la 0 la +4. Când este încălzit peste 200 0C, tiosulfatul de sodiu se descompune conform următoarei scheme:
4Na 2 S 2 O 3Na 2 SO 4 + Na 2 S + 4S↓
În acest caz, are loc o reacție de auto-oxidare-reducere.
Reacții cu acid sulfuric
Problema 867.
Întocmește ecuații pentru reacțiile: a) H 2 SO 4 concentrat cu magneziu și cu argint; b) H2SO4 diluat cu fier.
Soluţie:
a) 4Mg + 5H2S04 (conc.) → 4MgS04 + H2S) + 4H20;
b) 2Ag + 2H2SO (conc.) → Ag2SO4 + SO2 + 2H20;
c) Fe + H2SO4 (diluat) → FeSO4 + H2.
Problema 868.
Câte grame de acid sulfuric sunt necesare pentru a dizolva 50 g de mercur? Cât de mult va fi folosit pentru oxidarea mercurului? Este posibil să folosiți acid sulfuric diluat pentru a dizolva mercurul?
Soluţie:
Ecuația reacției:
Ecuații de echilibru ion-molecular:
Ecuația ion-moleculară:
Hg + SO 4 2- + 4H + ↔ Hg 2+ + SO 2 + 2H 2 O
Din ecuațiile de oxidare-reducere rezultă că 1 mol de H2SO4 este cheltuit pentru oxidarea a 1 mol de Hg, prin urmare,
200,5: 98 = 50: X; X = (98 . 50)/200,5 = 24,44 g.
Aflați masa H2SO4 din proporția:
200,5: (2 . 98) = 50: X; X = (2 . 98 . 50)/200,5 = 48,88 g.
Răspuns: 48,88 g; 24,44 g. Mercurul se află în seria tensiunii după hidrogen - prin urmare acidul sulfuric diluat nu acționează asupra mercurului. Prin urmare, pentru a dizolva mercurul, trebuie să luați acid sulfuric concentrat.
Problema 869.
Este nevoie de aceeași cantitate de acid sulfuric pentru a dizolva 40 g de nichel dacă într-un caz luăm acid concentrat și în celălalt diluat? Ce masă de acid sulfuric va fi folosită pentru a oxida nichelul în fiecare caz?
Soluţie:
Ecuații de reacție:
a) Ni + 2H2SO4 (conc.) → NiS04 + SO2 + 2H2O;
b) Ni + H 2 SO 4 (diluat) → NiSO4 + H2.
Să calculăm masa de acid sulfuric concentrat folosit pentru oxidarea a 40 g de nichel din proporția:
58,7: (2 . 98) = 40:X; X = (2 . 98 . 40)/58,7 = 133,56, g.
Acum să calculăm masa de acid sulfuric diluat folosită pentru a oxida 40 g de nichel din proporția:
58,7: 98 = 40: X; X = (98 . 40)/58,7 = 66,78 g.
Răspuns: 133,56 g; 66,78 g. Aceeași cantitate de acid sulfuric se consumă pentru oxidarea nichelului.
