Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «теоретическая неорганическая химия» для специальностей 5в072000- химическая технология неорганических веществ (стр. 8 )

13.Как изменится растворимость осадка при добавлении одноименного иона?

Лабораторная работа № 10

Тема «Буферные растворы. Свойства буферных растворов» (1 час)

Цель занятия: Научиться составлять буферные смеси с заданным значением рН. Познакомиться со свойствами буферных растворов.

       Оборудование и реактивы: Мерные цилиндры вместимостью 10 мл, мерные колбы вместимостью 50 или 100 мл, набор пробирок, воронка, набор пи - петок вместимостью 10 – 15 мл, бюретка вместимостью 25 мл, кониче - ские колбы для титрования вместимостью 250 – 100 мл, стакан для слива избытка раствора из бюретки, стаканчик на 50 или 100 мл. Растворы: СН3СООН 0,1 М; СН3СООNa 0,1 М; NH4OH 0,1 M; NH4Cl 0,1 М; HCl 0,1 М; NaOH 0,1 М. Индикаторы: универсальный, метиловый оранжевый, метиловый красный, фенолфталеин, лакмус, тимолфталеин, ализариновый желтый.

Выполнение работы:

Приготовление буферных растворов и исследование их свойств Опыт 1. Получите у преподавателя вариант задания для проведения

эксперимента (варианты смотрите в таблице 1).

Таблица 1

Варианты заданий для экспериментальной работы студентов

№ вари - анта	Объем бу- ферного раствора, мл	рН	Исходные растворы
1	50	4,75	0,1 М СН3СООН	0,1 М СН3СООNa
2	50	9,25	0,1 М NH4OH	0,1 М NH4С1

Рассчитайте соотношения и абсолютные значения объемов исходных растворов, необходимые для приготовления буферного раствора заданно - го объема с определенным значением рН, используя формулы для расчета водородного показателя буферных растворов.

Выполнение эксперимента. В мерную колбу прилейте из бюретки необходимый объем первого раствора. Вторым раствором в мерной колбе доведите объем буферной смеси до метки. Колбу плотно закройте проб - кой и перемешайте полученный раствор, переворачивая  колбу несколько раз.

В пробирку налейте около 1–2 мл буферной смеси. Определите рН с помощью универсальной индикаторной бумаги. Нанесите каплю раство - ра на индикаторную бумагу и сравните ее окраску со стандартным цветом на шкале (приблизительное определение рН). Докажите с помощью одно - го или двух индикаторов, что рН приготовленного вами раствора лежит в определенных границах (приложение, табл. 2). Для этого к небольшому объему раствора в пробирке прибавьте 1 – 2 капли выбранного вами ин - дикатора. Отметьте окраску растворов. Результаты эксперимента занесите в таблицу 3.

Таблица 3-Интервалы перехода некоторых индикаторов

Индикатор	Интервал перехода рН	Зна - чение рТ	Окраска	рКинд.
в кислой среде, мо - лекулярная форма	в щелочной среде, ион - ная форма
Метиловый оранжевый	13,1 – 4,4	4	Красный	Желтый	13,7
Метиловый красный	14,4 – 6,2	5	Красный	Желтый	15,1
Лакмус	15,0 – 8,0	7	Красный	Синий	–
Феноловый красный	16,4 – 8,0	7	Желтый	Красный	18,0
Фенолфталеин	18,0 – 10,0	9	Бесцветный	Малиновый	19,2
Тимолфталеин	19,4 – 10,6	10	Бесцветный	Синий	19,7
Ализариновый желтый	10,0 – 12,0	11	Желтый	Сиреневый	10,7

Таблица 2

Экспериментальные и расчетные данные по приготовлению буферного раствора

Уравнения равновесий в системе	рН буферного раствора	Объем рас- твора, мл	Цвет раствора и рН по вы - бранному индикатору
1	2
универсальный	…	…

Опыт 2. В две пробирки поместите по 10 мл приготовленной буфер - ной смеси. В одну пробирку добавьте 1 мл 0,1 М. раствора НС1, в другую

– 1 мл 0,1 М. раствора NаОН. Перемешайте растворы и определите рН этих растворов с помощью универсального индикатора. Аналогичный опыт проделайте с чистой водой. Какие изменения произошли со значени - ем рН в буферном растворе и в воде после добавления кислоты и щелочи? Результаты эксперимента занесите в таблицу 4.

Экспериментальные данные исследования свойств воды и буферного раствора

Таблица 4

Буфер - ный раствор	рН	Вода	рН
исход- ного раство - ра	после добав - ления НС1	после добав - ления NаОН	исход - ной воды	после добав - ления НС1	после добав - ления NаОН

Опыт 3. В мерную колбу вместимостью 50 или 100 мл внесите 5 мл исследуемого буферного раствора. К раствору в колбе добавьте дистилли - рованную воду примерно до половины колбы. Во сколько раз разбавлен раствор? Перемешайте раствор и определите в нем рН с помощью универ - сального индикатора. Затем добавьте дистиллированную воду до метки, закройте пробкой, перемешайте и вновь определите рН после разбавления с помощью универсальной индикаторной бумаги.

Наблюдается ли изменение рН буферного раствора при разбавлении? Результаты внесите в таблицу 5 и сделайте вывод о влияние разбавления

на рН буферного раствора. Наблюдается ли изменение рН буферного раствора при разбавлении в n1 раз и в n2 раз?

Таблица 5

Экспериментальные данные исследования свойств буферного раствора в связи с разбавлением

рН исходного буферного раствора	Объем, мл	рН по универсальному индикатору
буфер - ного рас - твора	воды (V1)	воды (V2)
до раз - бавления	После разбавления в n раз
первое разбавление в n1 раз	второе разбавление в n2 раз

Контрольные вопросы:

Что называется буферным раствором? Для каких целей готовят буферные растворы в лаборатории? Приведите примеры наличия и функционирования буферных систем в природе. Объясните принцип действия ацетатного и аммиачного буферных рас - творов. В каком интервале рН наблюдается действие буферного раствора? Как изменяется рН буферного раствора при разбавлении? Объясните механизм поддержания постоянства рН при добавлении в приготовленный вами буферный раствор: а) кислоты; б) щелочи. Что называется буферной емкостью? От каких факторов она зависит? При каком значении рН буферная емкость раствора максимальна?

Лабораторное занятие 11

Тема: «Окислительно-восстановительные реакции» (1 час)

Цель занятия: формирование понятий о степени окисления, электронном балансе, электронно–ионном балансе, принципах классификации ОВР.

Оборудование и реактивы: пробирки, штатив, мензурка, наждачная бумага, Растворы дихромата калия, серной кислоты, иодида калия, перманганата калия, сульфата железа (II), сульфата меди, сернистокислого натрия, железный гвоздь.

Выполнение работы:

Опыт № 1. Окислительные свойства бихромата калия.

Налить в пробирку 1-2 мл бихромата калия (К2Сr2O7). Добавить к нему около 2 мл разбавленной серной кислоты (H2SO4) и прилить равный объем раствора KI. Наблюдайте пожелтение раствора вследствие выделение йода. Напишите уравнение ОВР. Составьте электронные схемы, обозначив  окислитель и восстановитель.

Опыт №2. Восстановительные свойства сульфата железа.

Налить в пробирку 1-2 мл перманганатата калия (КМnO4). Добавить к нему около 2-х мл разбавленной серной кислоты (H2SO4) и прилить равный объем раствора FeSО4. Наблюдайте обесцвечивание раствора. Напишите уравнение ОВР. Составьте электронные схемы, обозначив окислитель и восстановитель.

Опыт №3.

Налить  в  пробирку 3-4  мл  сульфата  меди  (CuSO4).  Зачистить  наждачной бумагой  железный  гвоздь  и  опустить  его  в  раствор CuSO4.  Наблюдайте появление выделяемого медно-красного осадка на железном гвозде. Напишите уравнение ОВР. Составьте электронные схемы, обозначив  окислитель и восстановитель.

Опыт №4. Окислительные свойства марганцевогокислого калия в зависимости от реакции среды.

A)        реакция в кислой среде. Налейте в пробирку 1-2 мл раствора КМnO4 и около 2 –х  мл разбавленной серной кислоты.  Прилейте раствор сернисто-кислого калия Na2SO3 и наблюдайте полное обесцвечивание окраски вследствие образования MnSO4. Составьте уравнение реакции, пользуясь таблицей окислителей - восстановителей и принимая во внимание, что Na2SO3 окисляется в Na2SO4.

Б) реакция в щелочной среде. Налейте в пробирку 1-2 мл раствора КМnO4 и  около 2-х мл КОН. Прилейте раствор сернисто-кислого калия Na2SO3 и наблюдайте появление зеленой окраски вследствие образования марганцовистого калия К2МnO4. Составьте уравнение реакции.

B)        реакция в нейтральной среде. Налейте в пробирку 1-2 мл раствора КMnО4 и прибавьте около 2-х мл Н2O.  Прилейте раствор сернисто-кислого калия Na2SO3. Наблюдайте выделение бурого осадка двуокиси марганца - Мn02. Составьте уравнение реакции, учитывая, что в число исходных веществ входит вода а в число продуктов реакции-гидроксид калия, почему? До каких продуктов восстанавливается КМn04 в зависимости от реакции среды?