Лабораторная работа №4
Гидролиз солей
Опыт 1. Внешние проявления гидролиза солей.
В стакане емкостью 50 см3 приготовьте нейтральный раствор лакмуса. Для этого налейте дистиллированную воду и добавьте несколько капель индикатора лакмуса до получения фиолетовой окраски. Разлейте воду в 10 пробирок. Дальше добавьте в каждую пробирку по нескольку кристаллов указанных солей (прил. 3): в первую – сульфит натрия Na2SO3, во вторую – хлорид алюминия AlCl3, в третью – силикат натрия Na2SiO3, в четвертую – хлорид калия KCl, в пятую – сульфат железа (II) FeSO4, в шестую – роданид
калия KSCN, в седьмую – карбонат натрия Na2CO3, в восьмую – ацетат на- |
|
|
И |
трия CH3COONa, в девятую – хлорид или нитрат аммония NH4Cl или |
|
NH4NO3. Десятую пробирку оставьте в качестве контрольной. Напишите в |
|
Д |
|
молекулярном и ионном виде уравнения гидролиза и определите реакцию |
|
среды, которую следует ожидать в растворах указанных средних солей. |
|
Размешайте раствор в каждой пробирке легким встряхиванием. Как |
|
А |
|
изменилась окраска раствора лакмуса после добавления каждой соли |
|
(прил. 4)? Какая реакция среды характеризуется получившимся цветом лакмуса? Результаты своих наблюдений запишите в табл. 5.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5 |
|
|
Результаты изменения окраски раствора лакмуса в ходе гидролиза солей |
||||||||
№ |
Формула |
Ож даемая |
|
Окраска |
Фактическая |
|
|
||
п/п |
соли |
реакц я среды |
|
рН |
лакмуса |
реакция среды |
|
рН |
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В результате какого процесса могли появиться избыточные ионы Н+ или ОН- в водном растворе средних солей?
Сделайте вывод, по какому иону (катиону или аниону) протекает гидролиз и как изменяется реакция среды, если соль образована:
а) сильным основанием и сильной кислотой; б) слабым основанием и сильной кислотой;
26
в) сильным основанием и слабой кислотой.
Опыт 2. Образование основных и кислых солей при ступенчатом
гидролизе.
а) Гидролиз ацетата алюминия.
Налейте в пробирку по 1 см3 растворов сульфата алюминия и ацетата натрия. Напишите молекулярное уравнение образования в растворе ацетата алюминия. Содержимое пробирки слегка подогрейте. Наблюдайте образование осадка основной соли алюминия. Продуктом какой ступени гидролиза является образовавшаяся основная соль? Напишите молекулярные и ионные уравнения по ступеням. На какой ступени степень гидролиза больше? Почему? Результатом гидролиза каких солей являются основные соли?
б) Гидролиз карбоната натрия. |
И |
|
Налейте в пробирку 1,5 см3 |
|
|
нейтрального раствора лакмуса и добавьте |
||
несколько кристаллов карбоната натрия. Содержимое пробирки размешайте легким встряхиванием. В какой цвет окрасился раствор лакмуса? В результате какого процесса эти ионы появились? Отсутствие выделения диоксида углерода указывает на то, что непрочная угольная кислота при этом почти не образуется, следовательно, гидролиз протекает практически лишь по пер-
вой ступени, до образования гидрокарбоната натрия. Напишите в молеку- |
||||
|
|
|
|
Д |
лярном и ионном виде уравнение реакции. В результате гидролиза каких со- |
||||
лей образуются кислые соли? |
|
А |
||
|
|
|
||
Опыт 3. Особые случаи полного гидролиза. |
||||
|
|
3 |
|
|
|
б |
|
||
В пробирку налейте 1 см раствора хлорида алюминия, добавьте такой |
||||
и |
|
|
||
С |
|
|
|
|
же объем раствора карбоната натрия. Наблюдайте выпадение осадка гидроксида алюминия, сопровождающееся выделением пузырьков диоксида углерода. Напишите молекулярное и ионное уравнения реакции. Почему в реакции не образовался карбонат алюминия?
Опыт 4. Исследование факторов, влияющих на степень гидролиза солей.
а) Влияние силы кислоты и основания, образующих соль, на степень гидролиза.
В две пробирки налейте на 1/2 объема дистиллированной воды. В одну пробирку добавьте немного кристаллического сульфита натрия, в другую – карбоната натрия. По отсутствию выделения СО2 и SO2 убедитесь, что гидролиз протекает лишь по первой ступени. Напишите уравнения реакций гидролиза обеих солей.
27
В каждую пробирку добавьте 1…2 капли фенолфталеина. В растворе какой соли окраска фенолфталеина интенсивнее? В каком случае концентрация ионов ОН- более высока и, следовательно, степень гидролиза больше? Объясните наблюдаемое явление, сравнив константы диссоциации угольной и сернистой кислот. Ион SO32- или ион CO32- сильнее связывает ионы Н+ и вызывает большее накопление ионов ОН-.
Степень гидролиза какой соли: хлорида алюминия (Кb(Al(OH)3) = 1,38·10-9) или хлорида магния (Кb(Mg(OH)2) = 2,5·10-3) при одинаковых концентрациях и температуре должна быть больше? Напишите уравнение реакции по первой ступени и решите, в каком случае концентрация ионов H+ должна быть выше. Проверьте своё заключение, определив при помощи лакмусовой бумажки приближенное значение рH в растворах этих солей.
Сделайте общий вывод о влиянии силы кислоты и основания, обра- |
|
зующих соль, на степень её гидролиза. |
И |
|
|
б) Влияние температуры на степень гидролиза солей. |
|
|
Д |
Налейте в пробирку до половины её объема дистиллированной воды и внесите в неё немного кристаллического ацетата натрия. Напишите ионное
уравнение гидролиза этой соли. Кислая или щелочная среда должна быть в
для сравнения, а пробирку с оставшимсяАраствором осторожно подогрейте на пламени спиртовки.иКак зменяется окраска раствора при нагревании? Какой вывод об изменен концентрации ионов ОН- в растворе можно сделать на основанииСизменен я окраски фенолфталеина? В каком направлении сместилось равновес е г дрол за? Укажите причину увеличения степени гидролиза соли с повышением температуры раствора.
растворе этой соли? Добавьте к раствору каплю фенолфталеина. Наблюдайте очень слабую розовую окраску раствора.
Половину полученногобраствора отлейте в другую пробирку и оставьте
в) Влияние разбавления раствора на степень гидролиза солей.
В пробирку внесите 2…3 капли раствора нитрата трехвалентного висмута и постепенно по каплям прибавляйте воду до выпадения белого осадка дигидроксонитрата висмута. Этот осадок образуется на второй ступени гидролиза. Напишите ионные уравнения первой и второй ступеней гидролиза нитрата трехвалентного висмута. Напишите формулу для вычисления константы гидролиза нитрата висмута по первой ступени. При помощи этого выражения покажите, как меняется степень гидролиза соли с разбавлением раствора.
28
Вопросы и задания для защиты лабораторной работы «Гидролиз солей»
1.Какой процесс называется гидролизом?
2.В каком случае соль будет подвергаться гидролизу?
3.Что такое «степень гидролиза» и «константа гидролиза»? от каких факторов зависит их величина?
4.Приведите пример уравнения реакции гидролиза соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой.
5.Приведите пример уравнения реакции гидролиза соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой.
6.Приведите пример уравнения реакции гидролиза соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой.
7.Какой процесс называется полным гидролизомИ? Какие соли могут подвергаться полному гидролизу? Приведите пример.Дисперсная система – это гетерогеннаяДсистема, в которой одно веще-
нии, называют дисперсной фазой.АСплошная среда, в которой равномерно распределена дисперснаяифаза, называется дисперсионной средой.
ство находится в мелкораздробленном состоянии и равномерно распределено в другом. Вещество, котороебнаходится в мелкораздробленном состоя-
Фаза считается д сперсной, если вещество раздроблено хотя бы в одном направленииС. Вещество, раздробленное по высоте, образует пленки. Вещество, раздробленное по высоте и ширине, образует нити, волокна, капилляры. Вещество, раздробленное по всем трем направлениям пространства, состоит из мелких дискретных частиц.
Классификация дисперсных систем:
1. По размеру частиц дисперсной фазы различают:
–грубодисперсные системы – размер частиц более 10−3см;
–микрогетерогенные системы – размер частиц составляет от 10−5 до
10−3см;
–тонкодисперсные системы (коллоидные растворы) – размер частиц от 10−7 до 10−5см.
В истинных растворах размер частиц (молекул, ионов) не превышает 10−7см, такие системы являются гомогенными и к дисперсным системам не относятся.
29
2. В зависимости от агрегатного состояния дисперсной фазы и дисперсионной среды различают следующие дисперсные системы (табл. 6).
Таблица 6
Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды
Агрегатное состояние |
Агрегатное состояние дисперсной фазы |
|
||
дисперсионной среды |
Газ |
Жидкость |
Твердое вещество |
|
Газ |
Не образует |
Аэрозоль, туман |
Аэрозоль, дым, пыль |
|
Жидкость |
Пены |
Эмульсии |
Золи, суспензии |
|
Твердое вещество |
Твердые пены |
Твердые эмульсии, |
Сплавы, |
цветные |
|
|
минералы, почвы, |
стекла |
|
|
|
сорбенты |
|
|
3.По межфазному взаимодействию дисперсныеИсистемы делятся на лиофобные и лиофильные.
В лиофобных системах дисперсная фаза не способна взаимодействовать с дисперсионной средой. Это неустойчивыеД, необратимые дисперсные системы. Из-за стремления системы к снижению общей энергии мелкие частицы стремятся соединиться в болееАкрупные, поэтому такая система не может долго существовать без добавления специальных веществ, называемых стабилизаторами. Если лиофобнаябсистема была разрушена, т.е. дисперсная фаза отделена от дисперсионной среды, то нельзя получить вновь дисперсную систему смешиваниемичастиц дисперсной фазы и дисперсионной среды. Поэтому лиофобные с стемы являются необратимыми.
В лиофильныхСс стемах д сперсионная среда взаимодействует с дисперсной фазой, поэтому так е с стемы образуются самопроизвольно (они обратимы) и являются устойчивыми во времени. Избыточная энергия, обусловленная большой межфазной поверхностью, компенсируется энергией, выделяющейся при взаимодействии дисперсной фазы и дисперсионной среды.
4.В зависимости от способности фаз свободно перемещаться друг относительно друга дисперсные системы делятся на свободнодисперсные и связнодисперсные.
В свободнодисперсных системах отсутствует структура, частицы дисперсной фазы не связаны между собой и способны свободно перемещаться в дисперсионной среде.
В связнодисперсной системе частицы дисперсной фазы связаны друг с другом за счет межмолекулярных сил, образуя пространственную сетку (структуру). В таких системах частицы дисперсной фазы не могут свободно
30