Материал: 1838
роданида калия KSCN и хлорида железа (III) FeCl3. В результате реакции раствор приобретает тёмно-красную окраску, т.к. образуется роданид железа (III) красного цвета. Разбавьте полученный раствор дистиллированной водой до верха пробирки и разделите на 4 части (пробирки).
Одну пробирку оставьте в качестве контрольного образца для сравнения изменения окраски, во вторую ложечкой добавьте несколько кристаллов хлорида железа (III), в третью – кристаллы хлорида калия, в четвертую – кристаллы роданида калия. Отметьте изменение интенсивности окраски в каждом случае, результаты наблюдений занесите в табл. 3.
Таблица 3
Результаты наблюдений
Добавляемое вещество |
Изменение окраски раствора |
Смещение химического равновесия |
FeCl3 |
|
И |
|
|
|
KCl |
|
|
KSCN |
|
|
|
Д |
|
Сделайте вывод о направлении смещения химического равновесия при |
||
изменении концентрации реагирующих веществ на основании принципа Ле Шателье.
Опыт 2. Влияние температуры на смещение химического
равновесия. |
|
При действии йода на крахмалАобразуется непрочное соединение |
|
сложного состава, окрашенное в с ний цвет. Реакция экзотермическая. |
|
|
б |
|
Крахмал + I2 ↔ Окрашенный комплекс; Н ˂ 0. |
Для проведения опыта в пробирку налейте 2…3 см3 крахмала и до- |
|
|
и |
бавьте 2…3 капли йодной воды. Наблюдайте появление синей окраски. На- |
|
грейте пробирку. СКак изменилась окраска раствора? Отставьте пробирку на несколько минут, затем охладите её под холодной водой. Как изменилась окраска раствора в этом случае? Объясните исчезновение и появление синей окраски на основании принципа Ле Шателье. Сделайте вывод о влиянии температуры на смещение химического равновесия.
Вопросы и задания для защиты лабораторной работы «Химическое равновесие»
1. Какие реакции называются обратимыми, а какие необратимыми? Назовите термодинамическое условие обратимости реакции. Приведите примеры обратимых и необратимых реакций.
16
2.Назовите три признака химического равновесия.
3.Что называют константой химического равновесия? Сформулируйте закон действующих масс для равновесных систем. Запишите математическое выражение для вычисления константы химического равновесия.
4.Как связана константа химического равновесия с величиной свободной энергии Гиббса? Запишите математическое выражение этой зависимости. Поясните, как изменяется величина константы равновесия для экзотермических и эндотермических реакций с изменением температуры.
5.Что означает динамический характер химического равновесия? Сформулируйте и поясните на примерах принцип Ле Шателье.
2. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
|
И |
Природная вода, содержащая в своём составе большое количество со- |
|
лей кальция и магния, называется жёсткой. |
|
Д |
|
Жёсткость подразделяется на карбонатную (временную) и некарбонат- |
|
ную (постоянную).
Карбонатная жёсткость (устранимая или временная) обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция, магния и реже железа:
|
Са(НСО3)2, Mg(HCO3)2, Fе(НСО3)2. |
||
|
|
б |
|
Карбонатная жёсткость легко устраняется кипячением. |
|||
Некарбонатная жёсткость (постоянная) обусловлена присутствием в |
|||
|
и |
|
|
воде растворимых хлор дов |
сульфатовАмагния и кальция: |
||
|
СаСl2, MgCl2, MgSO4, CaSO4. |
|
|
|
С |
|
|
Сумма карбонатной |
некарбонатной жёсткости составляет общую |
||
жёсткость. |
|
|
|
Количественно жёсткость выражают числом миллиэквивалентов ионов |
|||
кальция и магния в 1 дм3 воды. |
|
||
1 милиэквивалент ионов кальция составляет |
20,04 мг; |
||
1 милиэквивалент ионов магния составляет |
12,16 мг. |
||
Ж = (nЭ(Са+2) + nЭ(Mg+2))·1000/V(Н2О) |
(ммоль/дм3). |
||
|
Ж = (m(соли)·1000)/(Э(соли)·V(Н2О)). |
||
По значению величин общей жёсткости природные воды делятся на следующие группы:
1. Очень мягкая до 1,5 ммоль/дм3.
2.Мягкая – 1,5…3,0 ммоль/дм3.
3.Средняя – 3,0…5,4 ммоль/дм3.
4.Жёсткая – 5,4…10,7 ммоль/дм3.
17
5. Очень жёсткая – более 10,7 ммоль/дм3.
Наиболее мягкая атмосферная вода (дождь, снег). Она содержит лишь 0,07…0,1 ммоль/дм3 солей кальция и магния.
Методы устранения жесткости
Карбонатную жёсткость устраняют следующими методами:
1. Термический – кипячением:
Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O;
Mg(HCO3)2 = Mg(OH)2 + 2CO2.
2. Известковый – добавлением гидроксида кальция (гашеной извести)
Ca(OH)2:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O;
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = MgCO3 + CaCO3 + 2H2O.
Некарбонатную жёсткость устраняют следующим методом: 1. Содовый – добавлением раствора соды Na2CO3.
СаСl2 + Na2CO3 = СаCO3+ 2NaСl;
MgCl2 |
+ Na2CO3 = MgCO3+ 2NaСl; |
|
|
|
И |
MgSO4 + Na2CO3 = MgCO3+ Na2SO4; |
||
CaSO4 |
+ Na2CO3 = СаCO3+ Na2SO4. |
|
|
|
Д |
Общую жёсткость устраняют следующими методами: |
||
1. Содово-известковый – последовательно добавляют соду и известь. |
||
2. Фосфатный – добавлен емАфосфата натрия Na3PO4. |
||
3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2 + 6NaHCO3; |
||
3Mg(HCO3)2 |
б |
= Mg3(PO4)2 +6NaHCO3; |
+ 2Na3PO4 |
||
и |
|
|
С |
|
|
3 аСl2 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2 + 6NaСl; |
||
3MgCl2 + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2 + 6NaСl; |
||
3MgSO4 + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2 + 3Na2SO4;
3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2 + 3Na2SO4.
3. Катионитовый – основан на способности некоторых природных алюмосиликатов Na2O·Al2O3·SiO2·nH2O (Na2R) обменивать входящие в их состав ионы натрия на содержащиеся в воде ионы кальция и магния. Такие вещества называют катионитами.
Ca(HCO3)2 + Na2R = CaR + 2NaHCO3; Mg(HCO3)2 + Na2R = MgR +2NaHCO3;
СаСl2 + Na2R = CaR + 2NaСl; MgCl2 + Na2R = MgR + 2NaСl;
MgSO4 + Na2R = MgR + Na2SO4;
CaSO4 + Na2R = CaR + Na2SO4.
18
Когда в катионите весь натрий заместится кальцием или магнием, катионит утрачивает способность смягчать воду, но он легко может быть восстановлен (регенерирован) при пропускании 5…10% раствора NaСl.
CaR + 2NaСl = СаСl2 + Na2R; MgR + 2NaСl = MgCl2 + Na2R.
Лабораторная работа №3
Определение жесткости воды
|
И |
Опыт 1. Определение временной жесткости воды. |
|
При титровании (добавлении по каплям раствора известной концен- |
|
|
Д |
трации) воды раствором соляной кислоты происходит разложение гидрокар- |
|
бонатов кальция и магния по уравнению |
|
Ca(HCO3)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O + 2CO2↑.
титруйте из мерной бюретки при постоянномА перемешивании 0,1 н. раствором соляной кислоты HCl до появления розовой окраски. Появление розо-
Для определения жесткости в чистую коническую колбу емкостью
250 см3 налейте 100 см3 водопроводной воды с помощью мерного цилиндра.
вой окраски индикатораисв детельствуетб , что весь гидрокарбонат кальция и магния прореагировал с к слотой. Первая лишняя капля кислоты изменяет окраску кислотно-основного нд катора. Титрование повторите 3 раза с новыми порциями воды. При хорошем качестве работы результаты не должны
Прибавьте к содержимому колбы 2…3 капли индикатора метилоранжа и
отличаться более чем на 0,1 см3. Результаты эксперимента занесите в табл. 4. |
|||||||||||||
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цель работы: научиться определять методом объёмного анализа |
||||||||||||
временную и общую жесткость воды. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
|
|
|
Результаты определения жесткости воды |
|
|
||||||||
|
Номер |
|
|
|
Определение жесткости |
|
|
|
|
||||
|
колбы |
|
временной |
|
|
|
общей |
|
постоянной |
||||
|
|
объем соляной кислоты |
Жвр, |
|
объем трилона Б |
|
Жобщ, |
Жпос, |
|||||
|
|
пошедший на |
средний |
ммоль/дм3 |
пошедший на |
средний |
ммоль/дм3 |
ммоль/дм3 |
|||||
|
|
титрование |
Ṽ , см3 |
|
|
титрование |
Ṽ |
см3 |
|
|
|
||
|
|
VHCl, см3 |
|
HCl |
|
|
VТР, см3 |
|
ТР, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19
Для расчета временной жесткости возьмите средний результат из трех полученных. Расчет производите по формуле
Жвр VHCl CHCl 1000 , ммоль/дм3,
VH2O
где VHCl – объем соляной кислоты, израсходованной на титрование, см3; VН2О – объем воды, см3;
СHCl – концентрация соляной кислоты, моль/дм3. Результаты эксперимента и расчета занесите в табл. 4.
Опыт 2. Определение общей жесткости.
Определение общей жесткости воды проводят путем титрования пробы исследуемой воды раствором трилона Б – натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, связывающей катионы кальция и магния в прочные комплексные соединения в присутствии индикатора хромогена черного при
рН = 9 по схеме |
|
|
Д |
|
|
|
|
||
|
CaX + R → CaR + X, |
|||
где CaX – непрочное комплексное соединение с индикатором; |
||||
R – трилон Б; |
|
А |
И |
|
|
|
|
||
CaR – прочный комплекс с трилоном Б; |
|
|||
|
б |
|
|
|
X – свободный индикатор. |
|
|
|
|
Так как реакция между комплексным соединением ионов металлов с ин- |
||||
|
и |
|
|
|
дикатором и раствором трилона Б идет только в щелочной среде, для создания рН = 9 и поддержания постоянного значения рН к воде добавляют аммиачную буферную смесь (смесьСрастворов NH4OH и NH4Cl).
Для определен я общей жесткости в коническую колбу емкостью 250 см3 отмерьте мерным цилиндром 100 см3 водопроводной воды, добавьте 5 см3 аммиачной буферной смеси, 3…5 капель индикатора хромогена черного. Смесь хорошо взболтайте и титруйте из бюретки 0,05 н. раствором трилона Б до перехода красной окраски раствора в синюю. Титрование повторите 3 раза, для расчета возьмите средний результат. Расчет производите по формуле
Жобщ VТР CТР 1000 , ммоль/дм3,
VH2O
где VТР – объем израсходованного на титрование трилона Б, см3; СТР – концентрация раствора трилона Б, моль/дм3,
VН2О – объем воды, см3.
Определив величину временной и общей жесткости, рассчитайте величину постоянной жесткости.
20