книги / Методические указания к лабораторным работам по общей химии (1 семестр) для студентов нехимических специальностей
..pdfуравнение в сокращенном тонном виде. ыж сокращенное тонное уравнение
|
|
2+ |
S 0* |
2“ |
ВotSOW . |
|
|
||||
|
Ва |
+ |
|
’ *= |
|
|
|||||
Протеканже реахцнн между электролитами возможно в трех слу |
|||||||||||
чаях: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I» |
Волж жонн9 |
соединяясь, |
образуют труднорастворжмое |
соеди- |
|||||||
жажже: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СивОч + 2 NaОН = |
Cu(0H)2 i |
NasSOк 9 |
|
|||||||
Cu2++ S0*f +2Ha |
+ 20H~** |
C u(0H )zt |
+ 2Na+ |
SO^ |
|
||||||
|
Си** + 20ff = |
Ca(ÛH)2<. |
|
|
|
||||||
2 . Еслж щш взаимодействии тонов образуется летучее |
ве |
||||||||||
щество: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nop S + |
2НСе |
= |
2NaCt |
+ H 2S f , |
|
|
||||
2W0+ + S2' + 2H* + 2Ce“ = |
2 Л(а+ ♦ 2 Ct |
+ |
Нг& |
f , |
|||||||
|
S2‘ + 2H+ - |
HaS f . |
|
|
|
|
|||||
3. Если при взажмодейстяж тонов образуется маяодюсоцижру- |
|||||||||||
ющжй алектролжт: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NoOH |
+ HCC |
= |
N a СС |
-Ь На О |
, |
|
|
|||
Na+ |
+ XIH + H+ + |
Ct |
- |
Na* + |
e t |
+ |
H20 |
, |
|
||
|
H* |
+ 0H~ = |
H2O . |
|
|
|
|
Црм всех подобных реакцжях юажкводейетше между данными тонами происходит жеааяожмо от присутствия других, же участвующее в реакции, томов»
Соединения, шпщдамре в осадок, газообразные ж малодтоооцжирующже. в жожжнх уравнениях записываются в молекулярной форме.
Гидролиз солей Вода, хотя ж в очень незначительной отепенн. диссоциирует
жа тонн по уравнению
|
НаО |
= |
Н+ |
+ ОН~ . |
|
В шестой воде концентрации нонов водорода |
Н+ н гидроксид-ионов |
||||
0Н~ |
одинаковы: CH* J - СОН |
J |
* 1СГ7г-иоц/л. |
||
|
При растворения многих солей в воде ионы соли взаимодейству |
||||
ет с |
ионами воды. Процесс взаимодействия ионов растворенной ооли |
||||
о ионами вода называется гидролизом, |
|
||||
|
Гидролиз возможен в трех случаях: |
|
|||
|
1. Гидролиз оодн» |
образованной слабой кислотой ж сильным ос |
|||
нованием, Примером может 'служить гидролиз |
ацетата натрия: |
||||
СНьСООНа + НОН |
= 3 = |
СНзСООН + |
NaOH , |
||
СНзС00~+ Na+ + Н 0Н ==С Н зС 00Н + Na* + ОН , |
|||||
CHiCOO +Н0Н =^=гСНзСООН + ОН |
- реакция среди щелочная. |
Продукт гидролиза - слабая кислота» реакция среда щелочная вследствие довывенной концентрации ОН -ионов.
Воли ооль образована олабой многоооновной кислотой и о т дам основанием» то продуктом гидролиза явхяется кислая соль»
точнее» анион лолой соли:
Na^POif + НОН |
NQ2 HPÛ4 + Н аО Н |
у |
||
5N a+ + P 0 / |
+ НОН = |
=г 2 Ы а* + НРОн |
+ Ha + 0 Н , |
|
3- |
2- |
+ |
ОН - реакция ореди щелочная. |
|
Р04 +НОН=^НРО4 |
2 . Гщдрохиа соли, образованной охабни основанном ■ сильной молотой:
NH4 NO3 + НОН |
==• NHbOH + HNO3 |
, |
|||
NH^T + NOi |
+ НОН = s = |
NH/.0H + |
H* + |
N O Î , |
|
NHi/+ + HOH |
= s |
NH4OH |
T H + |
- реакция ореда молвя. |
Продуктом гвдролкза является слабое основание, реавдкя оредм ц е л а я , обусловленная щшеутстпем свободных Н+ -конок.
Волн соль образована слабым мвогоквелотшш основанном к с и в к о ! полотой, то образуется ооноввая соль, точнее, катион основной оолн:
Saсег +нон = |
Зпонсе |
+ нее |
, |
|
sп*+ гее *нон = = SnOH*+ et |
*н+ + et , |
|||
2+ |
НОН = r r |
••» |
+• |
реакция среды кислая* |
Sa + |
Sa ОН |
+ H - |
||
3. |
Гидролиз соли, образованно! слабым основанием н слабо! |
|||
полотой. |
Соля такого тнна легче других подвергаются гидролизу, |
так как нош этих солей одновременно связываются обонмн нонами воды о образованием двух олабнх электролитов. В этом случае ре акция гидролиза монет практически щдп до конца:
ННа СНз СОО |
+ |
НОН |
= |
NH40H + |
С Н зС ОО Н , |
|
МНч* + CHsCOlf |
+ НОН = |
NHifOH |
-ь СНзСООН . |
|||
Реакция о р е л |
в этом одучае определяется соотноианкем оилн обра- |
|||||
зу в п х ея пехоты |
я ооноваккя. |
|
|
|||
Солк, образованные оххьншж п о л о т а п |
н схжьнымн основания |
|||||
м и например |
На СЕ |
• гидролизу же подвергаются: |
||||
Na+ + с € |
+ |
НОН = |
Na+ «• ОН" + Н+ + & , |
т.е . никаких новых продуктов не обрааоваяоов.
Тап и образом, воледотиае гидролиза р а а к п я в растворе о о п отановнтся п олой иди мелочной, т .е . характер ореды иеняетоя. Ха
рактер о р е л |
макао определять о номоцьв индикаторов. Индикаторы |
- |
. это вещества, |
ивммиощке овов охраоку в зависимости от п о лотво |
- |
отж н п щалочноотя о р е л . Например, лакмус в п о лой o p e n окрамен в роаовнй цвет, и мелочной - в синий; фежолртш иа в п олой орехе ле окранеи, в молочной о к р м в аето я в м ап н о м й цвет.
Гидролиз являетоя обротвмым прощооом, харежтеризуцимоя наххчжем в момент равновеокя н гкдролкэовалннх молекул, я моле кул оолж, ве подвергающийся гадролкзу.
Отношение числа гидролизованных молекул к общему числу раст воренных молекул соли называется степенью гидролиза.
Так как дассоцпащя молекул воды - процесс эвдотершческнй:
Н*0 = г |
Н++0Н~ - |
57,7 кА* |
, |
то с повышением температуры равновесие |
сдвигается вправо, в сто |
||
рону образования большего числа хонов |
Н+ н ОН |
. Вследствие |
|
*этого при нагреваю т степень |
гидролиза увеличивается* Степень |
гидролиза возрастает с разбавлением, так как при добавлении воды общее число ее ионов возрастает и реакция гидролиза как реакция взаимодействия нейду ионами соля s ионами воды идет более интен сивно.
В большинстве случаев гидролизованная часть соли настолько мала, что продукты гидролиза, даже если они практически не раст воримы (например, гидроксиды тяжелых металлов вян основные солв),
вое же не |
выпадают при обычной (комнатной) температуре в ооадок, |
а остаются |
в растворе. |
Опыт I . Реакция растворов солей при гидролизе
Составьте уравнения реакций гидролиза полученных солей в мо лекулярной и ионной форме. Укажите, какая реакция среды в раство ре каждой соля. С этой целью растворите полученные соли, в каждую пробирду поместите по маленькому кусочку индикаторной бумаги. На основании полученных результатов и составленных уравнений дайте заключение, в какой пробирке помещена каждая соль.
Опыт 2 . Влияние температуры на гидролиз |
|
К 3-4 мл раствора ацетата натрия СНьСООЫа |
прибавьте |
1-2 капли фенолфталеина и нагрейте до юления. Обратите внимание
иа появление розовой |
окраоки, исчезающей при охлаждении раотворч. |
|
Напишите ионное |
и молекулярное уравнения гидролиза ацетата |
|
натрия. Объясните наблюдаемые явления, |
учти вая, что фенолфтале |
|
ин служит индикатором на ионы ОН • |
] |
Опыт 3* Влияние разбавления на гидролиз
В пробирку налейте несколько капель раствора нитрата висму та. Раствор NÛ3)з постепенно разбавляйте дистиллирован ной водой. Выпадает осадок основной соли висщута, Составьте урав нение реакпди гидролиза в молекулярной и ионной ф о р д а . Объясните наблюдаемые явления*
Лабораторная работа & 5
КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Теоретически» введения
Многие положительно заряженные ионы обладают способностью прюоедииять к себе ионы противоположного знака или полярные мо л о д а я ( NHз , НгО ■ д р .), образуя более сложные комплексные юны. Соединения, в состав которых входят комплексные ионы, на зываются комплексными соединениями.
Примеры комплексных соединений:
NaCCo(NH5)2 ce4 ] , [2 я(№ )б К 0Н )г , KM[Fe(CN)e J .
Элементарный ю н , присоединяющий к оебе при образовании комплексного ю на нейтральные молекулы дли юны противоположного знака, наанваетоя комплекоообразоватедем, иди центраяьным^юном. В указанных вш е примерах центральными являются юны £о ,
Ъ п \ F e* .
Компяексообразователями могут быть ионы, обладающие большой плотностью заряда, которая характерна для ионов малого радиуса (например, юны побочных подгрупп I -й ш 2-й группы) я для ю нов,
имеющих больной заряд |
(напржыер, |
P t * * . <ьъ* ) . |
Ионы я молекулы, |
связанные с |
центрапным юном в компяехое, |
называется лхгандамж. Л вгаяхад могут быть отранат ельные яовм - CN~ . С N S " , ОН- . СЕ” , ВтГ, м нейтральные полярные молехулы
- H a O . N H s . |
|
В ооотав хоиплехоного хоха могут в к о л ю |
одновременно рая- |
лжчкн. лхгахлн. Налрамер. в ммшеконом вохе |
[Со (НН»)г CtHf ~ |
лигандами являются молекулы МНз и ионы СВ • Такие комплексы называются неоднородными. .
Пространственно лиганды располагаются в непосредственной близости от комплексообразоватеяя. Ион-комплексообразователь н лиганды образуют внутреннюю координационную сферу*
Остальные ноны находятся на более далеком расстоянии от
центрального иона, составляя |
внешнюю координационную сферу* На |
|
пример, в соединении Ка t Hg |
J |
ионы К + находятся во |
внешней сфере* |
|
|
Каждый комплексообраэователь может присоединять даль опре деленное число лигандов. Это число называется координационным числом комплексообраз ователя.
Координационные числа наиболее важных ионов-комплексообра-
зователей: |
|
|
|
|
|
|
|
|
Координацион |
2 |
|
4 |
|
|
|
6 |
* |
ные числа |
|
|
|
|
||||
Комплексообрат |
г 2+ |
и 2+ |
р 2 + |
Ni.2; |
с** |
|||
зователь п |
Си |
,Нg |
, |
Со |
||||
его заряд |
2+ |
|
3+ |
^ |
2+ |
F^2; г / * |
p t 4! |
|
|
P t |
, |
Au , |
P6 |
' |
|||
|
3+ |
2+ |
яе |
3+ |
Сг* Mft2* |
|
||
|
ъ |
, |
Ъа |
, |
|
|
||
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
t d Z*, /?е3 *
Для одного и того же иона-комплексообраэователя координаци
онные числа не являются постоянными* Так, для |
/)€ и |
ïrv |
из- |
вестны координационные числа 4 и 6. |
|
|
|
Составление форцулы комплексного соединения |
|
|
|
Чтобы ооотавмть форцулу комплексного соединения, |
нужно |
|
|
знать заряды хомшхексообразователя и лигандов, |
а также коорди |
||
национное чиодо компдекоообраэователя* |
|
|
|
Поимею. Написать форцулу комплексного соединения, состояще го из ионов Г е3 * , СК Г , К * . Координационное число 6*
Формулу комплексного соединения составляют в такой пооледоватеяыюотя:
I* Определять, какой ив ионов, входящих в ооотав комплекс ного соединения, является комплекоообразователем*
В налем примере хомплексообразователем является нон |
Ре |
• |
||
так как он кмеет большую плотность заряда* чем ноны |
к . |
|
|
|
2 . Определить состав |
внутренней сферы, |
|
|
|
В Hanoi примере ионы |
К+ не могут входить во |
внутреннюю |
|
|
сферу комплекса* так как они отталкиваются ионом |
r - 3 + |
как |
|
|
• е |
|
одноименно заряженные. Следовательно* вокруг комплексообразова-
теля координируются ионы CN~ * |
образуя с |
ним внутреннюю сферу |
комплекса. Координационное число |
г |
равно 6* т .е . он удер |
Ье |
||
живает шесть ионов С г Г . |
|
|
3. Определить заряд комплексного нона. |
||
Заряд комплексного нона [Fe(CNJôJ |
равен *1*3 + 6(-1)= -3* |
т .е . [Fe (СЦ)б^~ ■
4. Составить формулу комплексной соли* учитывая заряд внут ренней сферы и иона внешней сферы. Молекула комплексного соедине ния долива быть нейтральной.
Формула комплексной соли Кз [ Ге ( СN)e J -
Диссоциация комплексных соединений
При растворении в воде комплексные соединения диссоциируют на ионы внешней оферы и комплексный нон. На этой отадин:
к г [ р ь с е $ ] ^ 2 к + + [ p t c e f i j ^ , |
( , |
соединенно диссоциирует как сильный электролит* т .е . практически полностью.
Комплексный ион такие диоооцпрует* однако диссоциация его происходит обратимо* т .е . как у слабого электролита:
[ P t C l g ]2 z s z z P t 1* + 6 СЕ , |
(12) |
Диссоциация хомплеконого иона* как и диссоциация воякого слабого электролита, подчиняется закону действия мвоо и может быть охарактеризована соответствующей константой. Константа дне-, сопиациж комплексного KOHL называется-конотантой неотойкоотн. Так* для равновесия (12) константа нестойкоотя монет быть запи сана через равновесные концентрации ионов:
Константа нестойкости характеризует устойчивость комплексно
го иона* |
Чем меньое константа нестойкооти, |
тем более устойчив |
||
хон. Например, |
|
|
|
|
для |
иона tA(j[NHà)z 3 + |
Кц * 6,8 • 1СГ8, |
|
|
для иона ГГе (CN)gJ^ |
Kg 3 5 • 1(Г37. |
|
||
Таким образом, комплексный ион L/lû( Ь1Нъ)г] |
менее устой |
|||
чив, чем |
[ Г е С С Ю б ] * ~ . |
|
|
|
|
Двойные и комплексные соли |
|
||
Комплексные соли очень оходны с двойными солями* Подобно нм |
||||
они часто |
образуются соединением двух простых солей, |
например: |
||
/lgCN+ KCN = K [ / ? g ( C N h J |
- комплексная ооль, |
|
||
MgC/a + KCt = КС£ • МдС/2 или KMg С1з |
- двойная соль. |
Основное различие мекду двойными я комплексный! оохями за ключается в том, что двойные оолх дают при дисоодеацлн все те хоны, которые находились в растворах простых содей, поолужнвиих для их образования:
КС| • МдС1г |
= К+ + Mg2+ + 5 С 6 " . |
|
Комплексные ооли диссоциируют о отщеплением н о в а |
комплексных |
|
хонов, имеющих овой характерные свойства: |
|
|
К lAçj(.ZN)z J = К + + [А$(СН)г Г , |
|
|
т .е . комплексные соединения дпоооцяхруют на иош |
внутренней сфе |
|
ры (комплексные ноны) |
и ионы внешней оферы* |
|
Выполнение работы
Опыт I . Качественные реакции на открытие некоторых конов
I . Ион FeÔ+. В.пробирку налейте 2 -3 их раствора сульфата железа (Ш . К содержимому пробирки добавьте небольшое количест во раствора Гексацнано-(Ш)-феррата калия (1-2 капли) • Появление
осадка турнбулевой сини указывает на присутствие ионов |
F e 2 *: |
||||
FeSCU ♦ X j [ F e ( C N ) 6l — X F e \ F e \ e M 6l t |
~+ XaSO* |
||||
|
|
2- |
синий цЪет |
|
|
2« |
Ион |
|
|
|
|
SOM • В пробирку налейте 2-3 мл раствора 2^-ной |
|||||
серной кислоты» добавьте небольшое количество раствора |
ВаСВ^, |
||||
Белый осадок |
ЬаБО . указывает на присутствие в растворе ионов |
||||
2- |
|
|
п |
BaSÛ* |
# |
SÛ4 |
. Нашлите уравнение реакции образования |
||||
3. Ион |
NH* |
• Нанесите на фильтровальную бумагу каплю |
|||
раствора ЫНчС£ |
. К омоченному пятцу на фильтре добавьтеодну |
каплю раствора реактква Нбоолера. Появление красно-бурого осад
к а указывает на присутствие в растворе нова |
NH* |
(уравнение |
|
реакции не п ш ите). |
|
|
|
4 |
. Ион X* • В пробирку налейте 2-3 мх раствора |
» до |
|
бавьте |
2 -3 капли раствора Na&£Co(AJ02)6l» |
Образование желто |
го кристаллического ооадка указывает на присутствие в растворе
ю вов -К* (уравнение реакции не m a ire ) • |
|
|
||
5« |
Ион Си2* . В проборку налейте 2-3 мл раствора соли меди. |
|||
К содержимому пробирки добавьте по каплям рествор |
NaOH |
• Обра-# |
||
зоважие осадка Си (ОН)г указывает на присутствие в растворе |
||||
ю вов |
Си2* » Нашлите уравнение реакции образования Си(0Н)г . |
|||
|
Опыт 2» Различие меаду двойными |
|
|
|
|
и хоиплекоаыми солями |
2+ |
|
|
I . |
Соль Пора оодержнт в овоем составе хоны |
NHi |
||
Fe |
SOi,2- .
В д м npodi p a налейте по 2-3 мл раствора оохн Кора. В пер вую цробкрд прхлеУге набоишое кохнчеотво раствораX s[F e(C ^Je].. во вторую - раствора [ЬаСвг , На куооч'вх ф ш тровааьш » бумаги
ванвохто последовательно каплю соли Мора я вала» реактива Неоско
ра. В отчете укаште» |
что наблюдается в каждой пробирке я аа |
фкльтровальиой бумаге. |
На основания проведенных сшнтов одакайте |
вывод» прхоутотцуют д я |
воны NH^ , Р е 2+9 S0*i в овободвом |
ооотояняв в растворе. Исходя ив этого вывода» ооставьте уравнеяяе двооощацвя соло Мора*. Двойной соль» яки комплексным ооедавеяяея явхяетоя взятое вещество?
2 . |
Г ексацвапьШ -ф еррат капля содержит в своем осотаве |
■они X* |
, Г е 2 + , CN" . |
В две пробирки налейте по 2-3 их раствора гексащ ано-(П)- |
феррата кадяя. В одну пробирку добавьте несколько капель раство
ра JCb[Fe |
(CW)6]f |
во вторую - 2 -3 |
капли раствора NabLCoCNOajéJ. |
Укажите в |
отчете» |
что наблюдается в каждой пробирке. Сделайте |
|
ш вед, приоутотвуют кн ноны X * |
и Р е 24 в свободном состоянии |
в растворе. Составьте уравнение диссоциации г ексациано- (Ш-фер рата налиц. Двойной солью алн комплексным соединением являетоя взятое вещество?
Сделайте вывод, какое различие существует между двойными и комплекснами оояямн. Напшнте выражение для константы неотойюь отя комплексного иона.
Опыт 3. Получение медно-амшачного комплексного соединения
ипроверка прочноотя комплексного иона
Краствору сульфата меди прибавьте раотвор яшиака (пример
но I и х ). Вначале образуется осадок Си(он)г • Добавьте еще раствор р**шока до полного раотворенхя осадка н затем некоторый избыток раствора ашонака. Получается темжмшний раотвор хшвхежовой ооян. Пожученный раотвор комплексной оолп разлейте э две
пробирки. В ведою |
пробирку прибавьте |
ЬаС€г и установите, |
|
ириоутотщуют ли ионы «SOi* |
в свободном ооотояния в растворе. |
||
Во вторую пробирку прибавьте раотвор НаОН • Объясните, |
|||
почему не выпадает |
осадок |
Си(он)г • |
На оояовании проведенных |
опытов определите» |
какие ионы входят |
во внутреннюю в внеинпо |
оферы компхеконого соединения. Hanoiито уравнение реахщв полу чения комплексного соединения ж уравнение его диоооциацпн.