Химия (стр. 4 )

4.3.4 Опыт 4. Соли щелочноземельных металлов.

Налейте в три пробирки по 1 мл растворов солей кальция, стронция, бария. В каждую пробирку добавьте такой же объем сульфата натрия. Что наблюдается? Составьте уравнения происходящих реакций.

Повторите этот опыт, заменив сульфат натрия карбонатом натрия. Испытайте отношение полученных карбонатов к соляной кислоте. Напишите уравнения получения карбонатов и их растворения в соляной кислоте.

4.3.5 Опыт 5. Открытие ионов кальция, стронция, бария, по окрашиванию пламени (демонстрационный).

Промойте нихромовую проволоку соляной кислотой и прокалите до полного исчезновения окрашивания пламени. Затем прокаленную проволоку окуните в сухую соль кальция и введите в пламя горелки. Также поступите с сухими солями стронция и бария, каждый раз предварительно очищая проволоку в кислоте. В какой цвет окрашивают пламя эти соли?

Этот опыт можно выполнить иначе: взять фарфоровые тигли для каждой соли, влить в них небольшое количество спирта (покрыв дно), осторожно поджечь его и посыпать из ложки сухую соль на пламя, пламя окрашивается в цвет соответствующего иона соли.

4.4 Контрольные вопросы и задачи

4.4.1 Укажите строение атомов магния, кальция, стронция, бария. Их степень окисления.

4.4.2 Отношение магния и кальция к кислороду и воде.

4.4.3 Характер оксидов и гидроксидов кальция и магния.

4.4.4 Как изменяются химические свойства от бериллия к барию с увеличением порядкового номера элементов?

4.4.5 Составьте уравнения реакций следующего ряда превращений:

Ca Ca(OH)2 CaCO3 Ca(HCO3)2.

4.4.6 Сколько магния может быть получено из 1 тонны доломита, содержащего 10% примеси? Ответ: 118кг.

4.4.7 Составьте уравнение реакции взаимодействия гидрида кальция с водой.

5 определение Жесткости воды

Лабораторная работа № 21

5.1 Цель лабораторной работы

Проведение анализа воды на жесткость.

5.2 Теоретическая часть

Жёсткость воды обусловливается присутствием в ней солей кальция и магния. Эти ионы появляются в природных водах в результате растворения сульфата кальция (гипса) или взаимодействия растворённого в воде углекислого газа с карбонатом кальция (известняка) или карбонатом магния по реакциям:

СаСО3+Н2О+СО2 = Са(НСО3)2 (5.1)

МgСО3+Н2О+СО2 = Мg(НСО3)2 (5.2)

Гидрокарбонаты обладают значительно большей растворимостью в воде. Измеряют жесткость числом миллимолей. Эквивалентов ионов жесткости (Са2+ и Mg2+) в 1 кг воды (ммоль/ кг). В связи с тем, что плотность воды близка к единице, жесткость можно измерять в ммоль/дм3 или ммоль/л.

Расчитать жесткость можно по формуле:

, ммоль/л, (5.3)

где Ж - жёсткость воды, ммоль/л

m1 - масса растворённой в воде соли или реагента, взятого для умягчения, г;

Мэ - молярная масса эквивалентов, г/моль;

V - объём воды., л;

1000 - коэффициент пересчёта (моль/л в ммоль/л).

Различают жесткость воды общую Жо, карбонатную Жк и некарбонатную Жнк.

Карбонатной жёсткостью воды называют часть общей жёсткости, обусловленную присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния.

Некарбонатной жёсткостью воды называется часть общей жёсткости, обусловленная присутствием хлоридов и сульфатов магния и кальция.

Сумма карбонатной и некарбонатной жесткости составляет общую жесткость воды.

По отношение к процессам умягчения воды, жёсткость воды делят на временную и постоянную. Временной жёсткостью называют ту часть жёсткости, которая эквивалентна содержанию в воде гидрокарбонантных ионов НСО-3 она может быть удалена кипячением воды.

Гидрокарбонаты разлагаются по реакциям:

(5.4)

(5.5)

При дальнейшем кипячении карбонат магния подвергается гидролизу по реакции:

(5.6)

Все соли кальция и магния, которые остаются в воде после кипячения в растворённом состоянии обуславливают постоянную жёсткость воды.

5.2.1 Методы определения жесткости воды

Карбонатную жёсткость воды определяют титрованием некоторого объёма испытуемой воды раствором соляной кислоты известной концентрации в присутствии индикатора метилового оранжевого. Окраска должна меняться от жёлтого до оранжевого.

Реакции протекают по уравнениям:

(5.7)

(5.8)

(5.9)

(5.10)

Общую жёсткость воды чаще всего определяют комплексонометрическим методом. В качестве рабочего раствора применяют раствор комплексона III (Трилона Б), который представляет собой двухзамещенную натриевую соль этилендиаминтратауксусной кислоты.

Взаимодействие комплексона III с ионами кальция можно представить следующим образом:

(5.11)

Титрование комплексоном III производится в присутствии индикатора эриохром чёрного Т или кислотного хром темно-синего до изменения цвета из вишнёвого в синий без красного оттенка. Взаимодействие комплексона III с ионами кальция и магния сильно зависят от среды и протекает более полно в слабощелочной среде. Для подтверждения необходимого значения рН среды к испытуемой воде перед титрованием добавить аммонийную буферную смесь, состоящую из NН4ОН и NН4Cl.

5.3 Экспериментальная часть

5.3.1 Опыт 1. Определение карбонатной жёсткости воды.

Наберите пипеткой Мора 50 мл водопроводной (исследуемой) воды, вылейте в коническую колбу, добавьте 3-4 капли метилоранжа. Раствор окрасится в жёлтый цвет. Заполните бюретку рабочим раствором соляной кислоты концентрацией 0,1 Н. Проведите титрование исследуемой воды соляной кислотой до изменения жёлтого цвета окраски на оранжевую. Повторите опыт с новыми порциями воды ещё два раза. Результаты трёх опытов не должны расходиться более, чем на 0,2 мл. Для расчёта берут среднюю величину. На основании полученных данных произвести расчёт по формуле:

, ммоль/л, (5.12)

где V - объем раствора соляной кислоты, мл;

N - нормальная концентрация раствора соляной кислоты, моль-экв/л;

V1 - объём пробы воды (исследуемой), мл;

1000 - коэффициент пересчёта (моль/л в ммоль/л).

5.3.2 Опыт 2. Определение общей и некарбонатной жёсткости

10 мл исследуемой воды (водопроводной, жёсткой) вылейте в коническую колбу на 250 мл и добавьте 90 мл дистилированной воды. Затем прилейте 5 мл. аммонийно-буферной смеси, 5-6 капель (до1 мл) хрома тёмно-синего. Жидкость в колбе окрашивается в вишнёвый цвет. После этого титруют 0.01 Н раствором комплексона III, медленно и хорошо перемешивая жидкость. Титрование продолжайте до изменения цвета из вишнёвого в синий, без красного оттенка. Проведите три параллельных титрования. Для расчёта возьмите среднюю величину. Расчёт общей жёсткости ведут по формуле:

, мг-экв/л, (5.13)

где V - объём израсходованного комплексона III, мл;

N - нормальная концентрации раствора комплексона III, моль-экв/л;.

V1 - объём исследуемой воды, мл;

1000 - коэффмциент пересчёта (моль/л в ммоль/л).

Некарбонатная жёсткость рассчитывается как разность между общей и карбонатной жёсткостью:

Жне = Жо - Жк (5.14)

5.4 Контрольные вопросы и задачи

5.4.1 Какая вода называется жёсткой? Чем вредна жёсткость воды?

5.4.2 Какие соли обуславливают карбонатную жёсткость воды? Некарбонатную? Общую?

5.4.3 В каких единицах измеряется жёсткость воды?

5.4.4 Методы определения карбонатной и общей жёсткости. Напишите уравнения реакций.

5.4.5 Методы умягчения воды. Напишите уравнения процессов термического умягчения воды.

5.4.6 Характеристика реагентных методов умягчения. В каких случаях применяется фосфатирование?

5.4.7 Жёсткость воды равна 5 ммоль/л. Рассчитаите соответствующие концентрации в мг/л ионов магния, кальция, хлорида кальция, гидрокарбоната магния.

5.4.8 Кальциевая жёсткость воды равна 4 ммоль/л. Содержание ионов магния равно 36 мг/л. Чему равна общая жёсткость?

5.4.9 Общая жёсткость воды равна 5,5 ммоль/л. а содержимое ионов магния равно 60 мг/л. Чему равна магниевая жёсткость?

5.4.10 В одном литре воды растворено 0.05 г. сульфата кальция, 0.14 г. сульфата магния. Рассчитайте общую жёсткость воды. Добавлением каких реагентов можно устранить жёсткость воды, вызванную присутствием этих солей?

6 ЦИНК И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ

Лабораторная работа № 22

6.1 Цель лабораторной работы

Изучение свойств цинка и некоторых его соединений.

6.2 Теоретическая часть

Цинк вместе с кадмием и ртутью находится в побочной подгруппе 2 группы периодической системы. На внешнем энергетическом уровне атомов этих элементов находится 2s-электрона. Электронная конфигурация предвнеш него энергетического уровня s2p6d10 стабильна, и электроны этого уровня не принимают участия в образовании химических связей. В атомах этих элементов в нормальном состоянии отсутствуют неспаренные электроны, возбуждение атомов переводит 1s-электрон на p-подуровень, при этом электронная группировка наружнего уровня превращается в s1p1 и становится способной к образованию двух химических связей. Поэтому цинк, кадмий, ртуть образуют соединения со степенью окисления +2.

При нагревании цинк соединяется с кислородом, образуя амфотерный оксид ZnO. Гидроксид цинка Zn(OH)2 нерастворим в воде, имеет амфотерный характер. Стойкость цинка на воздухе и в воде объясняется защитной пленкой