х = (12,55. 0,0203 .1000) / 50 = 5,10 мг-экв/л
Определение карбонатной жесткости воды. Определить карбонатную жесткость можно титрованием определенного объема воды раствором соляной кислоты известной концентрации в присутствии индикатора.
Ход работы. В коническую колбу объемом 100 мл налить 50 мл исследуемой воды и добавить 5-6 капель раствора метилового оранжевого. Отметить, как изменяется цвет раствора. После этого титровать из бюретки 0,1 н. раствором HCl до тех пор, пока окраска индикатора не изменится от желтой до оранжевой. Отметить объем раствора HCl (VHCl), израсходованного на титрование. Опыт повторить три раза и найти среднее значение трех опытов. Рассчитать карбонатную жесткость по формуле:
Ж = (NHCl V HCl 1000) / V H2O
Лабораторная работа 24. Алюминий и его соединения
1.Отношение алюминия к кислороду и воде (опыт демонстрирует один студент группе). Две алюминиевые пластинки очистить от оксида алюминия наждачной бумагой, а затем от жира кипячением в небольшом количестве спирта. Очистку можно осуществить также раствором щелочи.
Пластинки поместить в фарфоровую чашку и налить на них несколько капель раствора нитрата ртути (II). Через 5 мин промыть пластинки водой, одну из них положить на часовое стекло и оставить на воздухе, другую опустить в стакан с водой. Наблюдать происходящие явления и объяснить их. Написать уравнения реакций.
2.Взаимодействие алюминия с растворами кислот. В три пробирки налить по 1 мл разбавленных растворов соляной, серной и азотной кислот, в каждую добавить по кусочку алюминия. Что наблюдается? Затем осторожно нагреть пробирки с растворами и отметить влияние температуры на скорость реакций.
В три пробирки налить по 1 мл концентрированных растворов H2SO4 и HNO3, в каждую добавить по кусочку алюминия. Что наблюдается? Во всех ли пробирках протекает химическая реакция на холоде? Какие газообразные вещества при этом выделяются? В пробирке с H2SO4 раствор мутнеет. Почему? Пробирку с HNO3 осторожно нагреть. Что наблюдается?
Написать уравнения соответствующих реакций.
3. Взаимодействие алюминия с растворами щелочей. В пробирку налить 1 мл разбавленного раствора щелочи NaOH и внести кусочек алюминия. Что наблюдается? Какой газ выделяется? Написать уравнения реакций, с учетом того, что в реакции принимает участие вода и образуется диаквотетрагидроксоалюминат натрия.
Проделать тот же опыт с концентрированным раствором щелочи. Учесть, что при этом образуется гексагидроксоалюминат натрия.
Соединения алюминия
Гидроксид алюминия. 1.В две пробирки налить по 1 мл раствора AlCl3, в каждую добавить по каплям раствор NaOH до образования осадка. После этого в одну из них продолжать добавлять раствор NaOH, а в другую - раствор HCl до растворения осадков. Сделать вывод о кислотно-основных свойствах Al(OH)3.
2. К 1 мл раствора AlCl3 прибавить раствора NaOH до растворения первоначально образовавшегося осадка Al(OH)3. Затем к полученному раствору прибавить 1 мл раствора NH4Cl и нагреть. Что при этом наблюдается? Учесть, что NH4Cl реагирует с избытком щелочи, а алюминат натрия гидролизуется, образуя Al(OH)3.
3. К 1 мл раствора AlCl3 прибавить раствора NaOH до растворения первоначально образовавшегося осадка Al(OH)3. Затем в полученный раствор ввести углекислый газ. Что при этом наблюдается?
4. К 1 мл раствора AlCl3 прибавить раствора NaOH до растворения первоначально образовавшегося осадка Al(OH)3. Затем в полученный раствор ввести углекислый газ из аппарата Киппа. Что при этом наблюдается?
5. К 1 мл раствора AlCl3 прибавить раствора NaOH до растворения первоначально образовавшегося осадка Al(OH)3. Затем в полученный раствор ввести по каплям соляную кислоту до образования осадка, продолжите добавления кислоты. Что при этом наблюдается?
6. Аналогичным образом получить раствор гидроксокомплекса и добавить раствор AlCl3. Что при этом наблюдается?
7.Раствор хлорида алюминия подвергнуть электролизу. Определите катодные и анодные продукты.
Написать уравнения соответствующих химических реакций.
Алюмокалиевые квасцы KAl(SO4)2 .12H2O. Приготовить горячие насыщенные растворы сульфатов алюминия и калия. Для этого 6,66 г кристаллогидрата сульфата алюминия растворить в 5 мл горячей (~70°) воды.
Рассчитать, какое количество сульфата калия эквимолекулярно 6,66 г кристаллогидрата сульфата алюминия. Взвесить это Количество сульфата калия и растворить в 10 мл горячей воды. Раствор сульфата калия прилить к раствору сульфата алюминия. Полученный раствор охладить, выделившиеся кристаллы отфильтровать, просушить между листами фильтровальной бумаги. Взвесить и определить выход вещества в процентах.
Как можно получить кристаллогидраты сульфата алюминия и хлорида алюминия? Как изменяется окраска индикаторов (метилрот, лакмус) в растворах сульфата алюминия и алюмината натрия? Какая из этих солей сильнее гидролизуется и почему? Какое соединение алюминия выпадает в осадок, если а) к раствору соли алюминия прилить раствор карбоната натрия, б) через раствор соли алюминия пропустить ток сероводорода.
Объясните уменьшение основных и усиление кислотных свойств гидроксидов от Al до Ga. Объясните различное действие избытка NaOH и NH4OH на растворы солей алюминия.
Контрольные вопросы
Написать уравнения реакций, используя метод электронного или
протонно-кислородного баланса:
Al(т) + H2SO4(к) = ? + H2S^ + ?
Al(т) + H2SO4(к) = ? + SO2^ + ?
Al(т) + HNO3(ум.р) = ? + NO^ + ?
Al(т) + HNO3(к) = ? + NO2^ + ?
Al(т) + HNO3(рр) = ? + NH4NO3 + ?
Al(т) + NaOH(р) +H2O = Na[Al(OH)4] + ?
Al(т) + NaOH(к) + H2O = Na3[Al(OH)6] + ?
Al(т) + NaOH(р) + H2O = NaAlO2 + ?
Al(т) + KNO3(р) + KOH(р) + H2O = K[Al(OH)4] + ?
Al(т) + KNO3(р) + KOH(р) + H2O = KAlO2 + NH3
Лабораторная работа 25. Редкоземельные элементы
Титан, цирконий и гафний
Соединения титана (IV). Титановая кислота. К 10 мл солянокислого раствора тетрахлорида титана приливать при постоянном перемешивании 10%-ный раствор аммиака до полноты осаждения титановой кислоты. Дать осадку отстояться, слить с него раствор и промыть несколько раз водой методом декантации.
Испытать отношение титановой кислоты к 10%-ным растворам кислот и щелочей.
Небольшое количество титановой кислоты взболтать в пробирке с водой и прокипятить. Слить воду и снова испытать отношение титановой кислоты к кислотам и щелочам. Как и почему изменилась реакционная способность титановой кислота?
Часть титановой кислоты поместить на крышку тигля, высушить в сушильном шкафу, а затем прокалить. Что получается? Написать уравнение реакции.
Как изменяется цвет препарата при прокаливании? Восстанавливается ли прежняя окраска после охлаждения?
Гидролиз тетрахлорида титана (под тягой!). Налить в чашку 4-5 мл воды и добавить несколько капель тетрахлорида титана. Что при этом наблюдается? Написать уравнение реакции.
Пероксидные соединения титана. К солянокислому раствору тетра-хлорида титана прибавить несколько капель 3%-ного раствора пероксида водорода. Что наблюдается? Каков состав пероксидных соединений титана?
Соединения титана (III)
Получение раствора сульфата титана (Ш). Налить в пробирку 7-10 мл подкисленного раствора титанилсульфата, прилить 3-5 мл 10%-ного раствора серной кислоты и положить 2-3 кусочка цинка. Как меняется окраска раствора? Написать уравнение реакции.
Изучение свойств соединений титана (Ш). В две пробирки налить по 2 мл раствора сульфата титана (III), полученного в предыдущем опыте. Одну пробирку оставить на воздухе. Что наблюдается? В другую пробирку добавить несколько капель раствора перманганата калия. Что происходит? Написать уравнения реакций.
Оставшийся раствор сульфата титана (III) слить с цинка в третью пробирку и быстро прилить к нему 10%-ный раствор гидроксида натрия. Испытать отношение гидроксида титана (III) к кислороду воздуха, а также к 10%-ным растворам кислоты и щелочи. Написать уравнения реакций.
Какими свойствами обладают соединения титана (III)? Почему соли титана (III) гидролизуются в меньшей степени, чем соли титана (IV)? Используя теорию кристаллического поля, объясните почему соединения титана (III) окрашены, а соединения титана (IV) бесцветны.
Лабораторная работа 26. Ванадий, ниобий и тантал
Получение оксида ванадия (V). Положить на крышку тигля немного ванадата аммония. Нагреть крышку через асбестовую сетку пламенем горелки. Что наблюдается? Написать уравнение реакции.
Свойства оксида ванадия (V). Положить в пpoбирки немного оксида ванадия (V). Испытать действие на него воды, 10%-ных растворов соляной, серной и азотной кислот, а также щелочи на холоду и при нагревании.
Написать уравнения реакций.
Какова растворимость оксида ванадия (V) в воде? Какие ионы находятся в водном растворе оксида ванадия (V). В чем проявляются окислительные свойства оксида ванадия (V)?
Соли ванадиевой кислоты. Налить в две пробирки по 3-4 мл раствора ванадата натрия и прилить в одну из них раствор нитрата серебра, в другую - хлорида аммония. Написать уравнения реакций.
К раствору ванадата натрия прилить по каплям при перемешивании 1 н. раствор серной кислоты. Чем обусловлено изменение окраски раствора? Написать уравнения реакций в ионной форме, протекающих в водном растворе ванадатов при понижении или повышении значения рН.
Пероксидные соединения ванадия. К 2-3 мл раствора ванадата натрия, подкисленного разбавленным раствором серной кислоты, прибавить несколько капель 3%-ного раствора пероксида водорода. Что при этом наблюдается? Написать уравнение реакции.
Соединения ванадия низших степеней окисления. В колбочку емкостью 50 мл налить 10 мл раствора ванадата натрия, подкислить 10%-ным раствором серной кислоты, положить 3-4 кусочка гранулированного цинка.
Как изменяется окраска раствора?
По мере появления новой окраски отливать по 1-2 мл раствора в три пробирки. В одной из них залить расплавленным парафином каждый слой жидкости новой окраски. Две другие пробирки с раствором закрыть пробкой. Какие соединения ванадия получились при действии цинка в кислой среде на раствор ванадата натрия? Написать уравнения реакций.
К одной серии растворов, содержащих соединения ванадия различных степеней окисления, быстро прилить 10%-ный раствор гидроксида натрия. Что при этом наблюдается? Исследовать отношение полученных гидроксидов к кислотам и щелочам.
К другой серии растворов, имеющих соответствующую окраску, прилить по каплям раствор перманганата калия. Что наблюдается? Оставшийся в колбочке раствор оставить открытым на воздухе и наблюдать изменение окраски раствора. Написать уравнения реакций.
Лабораторная работа 27. Хром, молибден, вольфрам
Получение хлорида хрома (II). В небольшую колбочку положить несколько кусочков цинка, прилить 2-3 мл раствора хлорида хрома (III), подкисленного соляной кислотой, и 0,5 мл бензина. Колбочку закрыть пробкой с отводной трубкой, конец которой опустить в воду. Каково назначение бензина? Как изменяется цвет раствора во время опыта? Написать уравнение реакции.
Свойства хлорида хрома (II) (все опыты с хлоридом хрома следует проводить быстро). 1. Налить в пробирку несколько миллилитров полученного раствора хлорида хрома (II) и оставить на воздухе. Как изменяется цвет раствора? Какие свойства проявляет при этом хлорид хрома(П)? Написать уравнение реакции.
2. Положить в пробирку несколько кристаллов ацетата натрия и прилить к ним раствор хлорида хрома (II). Что наблюдается? Написать уравнение реакции.
3. В пробирку с раствором хлорида хрома (II) прилить избыток 10%-ного раствора гидроксида натрия. Что получается? Какими свойствами обладает гидроксид хрома (II)? Написать уравнение реакции.
Соединения хрома (III)
Получение и свойства оксида хрома (III). Взять 2,5 г измельченного дихромата калия, смешать с 0,5 г серы, поместить смесь в фарфоровый тигель и нагреть пламенем горелки (в вытяжном шкафу!). Когда будет заметно самораскаливание смеси, горелку отнять. Спекшуюся массу растереть в ступке с водой, оксид хрома отфильтровать, промыть и высушить в сушильном шкафу. Написать уравнение реакции.
2. В маленький фарфоровый тигель насыпать небольшое количество измельченного дихромата аммония и поставить тигель в фарфоровый треугольник на кольце штатива. Внизу расстелить лист бумаги. Нагреть тигель пламенем горелки. Как только начнется разложение дихромата аммония, горелку отнять. Написать уравнение реакции.
Как относится оксид хрома к воде, растворам кислот и щелочей? С какими реагентами следует сплавить оксид хрома, чтобы получить хромит натрия и сульфат хрома (III)?
Получение и свойства гидроксида хрома (III). Получить гидроксид хрома и испытать его отношение к разбавленным растворам кислот и щелочей. Написать уравнения проведенных реакций. К какому типу гидроксидов относится гидроксид хрома (III)?