Химические уравнения с тиосульфатом натрия. Гипосульфит натрия (тиосульфат натрия)
Девиз урока:
“Просто знать – еще не все, знания нужно использовать”.
Цели урока:
Образовательные:
- расширить представления учащихся о скорости химических реакций;
- уяснить сущность закона действующих масс (ЗДМ);
- познакомить учащихся с новыми понятиями (гомогенные и гетерогенные реакции);
- экспериментально исследовать зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ.
Развивающие:
- продолжить формирование экспериментальных навыков учащихся;
- развивать умение работать в группах и индивидуально;
- продолжить формирование химического мышления, развития речи, памяти, познавательного интереса к предмету, самостоятельности, умения делать выводы.
Воспитательные:
- воспитывать умение работать в паре, коммуникативные умения.
Оборудование:
- Для учителя : фарфоровая чаша, фарфоровый пестик, компьютер, видеопроектор.
- На рабочем столе ученика : четыре пробирки, подставка для пробирок, часы с секундной стрелкой, черная бумага.
Реактивы: Тиосульфат натрия, серная кислота, вода, алюминий, йод.
Ход урока
1. Вводная часть: сообщение темы урока, настрой учащихся на урок.
Учитель. Кинетика – раздел химии, включающий изучение таких тем, как обратимость химических реакций, тепловой эффект реакций, скорость химических реакций, химическое равновесие. Мы начинаем с темы, название которой вам нужно угадать (тема на доске закрыта; показываю опыт, демонстрирующий зависимость скорости реакции взаимодействия алюминия и кристаллического йода от катализатора).
Вопрос классу. Почему мы начинаем изучение химической кинетики с этой темы?
Тема скорости химических реакций актуальна, так как вокруг нас постоянно происходят разные процессы и скорость их различна. Эти процессы важны и происходят во всех уголках природы, жизнедеятельности людей. (Рисунок 1). Обсуждение среди ребят - сравнение скоростей предложенных реакций. Класс приходит к выводу : все процессы идут с различной скоростью.
Вопросы классу:
1. Что такое скорость реакции? Какая из приведенных формул соответствует скорости химической реакции?
2. В каких единицах измеряют скорость химических реакций?
Важно не только знать скорость химической реакции, но и научиться ею управлять. Зачем? Чтобы ускорить нужную реакцию и замедлить нежелательную. Как сказал Гете: “Просто знать – еще не все, знания нужно использовать”. Посмотрим на экран: на рисунке показана зависимость скорости реакций от определенных внешних факторов (Рисунок 2).
3. Какие факторы влияют на скорость химических реакций?
Ребята называют температуру, катализатор, природу веществ, площадь соприкосновения реагирующих веществ, приводят примеры, в которых наблюдается влияние перечисленных факторов.
2. Основная часть.
Учитель . А какого фактора здесь нет, но влияющего на скорость химических реакций?
Это концентрация реагирующих веществ, она увеличивает скорость реакций в жидкой и газообразной среде. Поэтому на этом уроке экспериментально исследуем влияние концентрации веществ на скорость химических процессов. В 9 классе это был опыт взаимодействия цинка с разбавленной и концентрированной соляной кислотой, а в 10-м классе мы используем реакцию взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой.
Немного о тиосульфате натрия: химическая формула – Na 2 S 2 O 3 , широко используется в медицине. В фотоделе он известен под названием фиксажной соли. С его помощью с пластинок, бумаги или пленки удаляют неразложившийся бромид серебра. Этот процесс основан на способности тиосульфата натрия образовывать с бромидом серебра соединение, растворимое в воде. Обработанные им пленки и тщательно промытые водой, становятся нечувствительными к дальнейшему действию света.
Смысл химической реакции, лежащей в основе эксперимента: при взаимодействии тиосульфата натрия с серной кислотой наблюдается помутнение - появление чистой серы (признак химической реакции). Эта реакция идет в две стадии.
I стадия: Na 2 S 2 O 3 + Н 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 S 2 O 3 (тиосерная кислота)
II стадия: H 2 S 2 O 3 = H 2 SO 3 + S v
Сера – нерастворимое в воде вещество, вот почему выпадает осадок. Прежде, чем приступить к эксперименту, посмотрим на таблицу, которая лежит у вас на столах – инструкция проведения эксперимента (Рисунок 3). В ней указана концентрация тиосульфата натрия в каплях (условная концентрация). Изменять ее будем при помощи воды. Концентрация серной кислоты остается без изменений – 1 капля. В соседней графе карандашом запишите время проведения реакции. Что считать временем начала реакции? Момент сливания растворов тиосульфата натрия, воды и серной кислоты считаем нулевым, далее вы отсчитываете время до появления помутнения. Чтобы лучше увидеть образование серы в реакции, используйте черную бумагу.
Проделаем предварительный опыт взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой и отметим время прохождения реакции (секундная стрелка).
После эксперимента строим график зависимости времени прохождения реакции от концентрации тиосульфата натрия (Рисунок 4) . График строим на полстраницы. Концентрацию откладываем в каплях, время – в секундах. На работу отводится 10 минут. Приступайте.
Посмотрим на результаты эксперимента. На доске ученик заносит свои данные в заранее подготовленную таблицу. Сравниваю с моими данными (опыт провожу накануне). Отмечаю, кто более точно из пар провел эксперимент. Затем ученик рисует график зависимости времени прохождения реакции от концентрации тиосульфата натрия. Класс делает вывод :
скорость химической реакции зависит от концентрации. Чем она больше, тем выше скорость реакции.
Вопросы классу:
1.Почему скорость химической реакции увеличивается, ведь с увеличением концентрации время прохождения реакции уменьшается? (ответ – обратнопропорциональная зависимость скорости и времени - смотри формулу).
2. Как выглядит график зависимости скорости реакции от времени? Ребята строят график (Рисунок 5). Почему?
Зависимость скорости химической реакции от концентрации веществ выражается законом действующих масс (ЗДМ), открытом в XIX веке. Например, для условной реакции
скорость химической реакции равна произведению константы скорости химической реакции k на молярные концентрации реагирующих веществ, возведенных в степень их стехиометрических коэффициентов, если необходимо: ? = k С А С В 2
где С А и С В – молярная концентрация веществ А и В, моль/л.
Физический смыл k : при С А = С В = 1моль/л, то k = v .
Но здесь важно учитывать, в какой среде протекает реакция: в гомогенной или гетерогенной. По ЗДМ в выражение для скорости реакции записывают концентрации веществ в растворенном и газообразном состоянии. Если вещество в твердом состоянии, то его концентрацией пренебрегают (два ученика выходят к доске записать выражение для скорости реакции в гомогенной и гетерогенной среде):
| 2SO 2 + O 2 = 2SO 3 | C + O 2 = CO 2 |
| v = k С O2 С 2 SO2 | v = k С O2 |
То есть, ЗДМ справедлив для гомогенных реакций. А как выглядит выражение для скорости химической реакции для гомогенной и гетерогенной реакции?
Для гомогенной реакции:
Для гетерогенной реакции:
Контроль. Для закрепления темы учащиеся отвечают на вопросы теста (Рисунок 6).
Затем все ответы учащиеся сверяют с экраном, где спроецированы ответы для проверки (Рисунок 7).
Итог урока: углубили знания по теме скорость химических реакций, экспериментально исследовали влияние концентрации веществ на скорость реакции. Я думаю, что вы приобрели новые знания, умения, которые пригодятся вам в будущем. И, наконец, маленькое пожелание на химическом языке.
IV. Рефлексия.
Желаю вам не громкими словами,
Чтоб не взрывались, словно водород, при неудачах
Что за вами следом,
И не были инертны, как неон, в пути,
Что вам пока еще невидан.Вы будьте терпеливы, как судьба,
Не окисляйтесь, словно группа щелочных металлов,
Трудолюбивыми всегда
На долгие и долгие года.Пусть будет меньше ингибиторов,
Как бремя, тормозящих путь подчас.
Пусть будет больше индивидуумов,
Талантливых и творческих из вас.Активны будьте в жизни нашей бешеной,
Словно свободный радикал.
Катализаторами вам в пути обещаны
Любовь, терпение и доброта.
Описание продукта
Гипосульфит натрия внешне выгледит в виде бесцветных кристаллов, которые хорошо растворяются в воде. Он широко применяется в промышленности и медицине. Считается сильным восстановителем.
Гипосульфиты (тиосульфаты) неустойчивы, поэтому в природе не встречаются.
Химическая формула
: Na2S2O3 или Na2SO3S
Синонимы
: тиосульфа́т на́трия, антихлор, сульфидотриоксосульфат натрия, натрий серноватистокислый.
Применение гипосульфата (тиосульфата) натрия.
Его применяют, чтобы удалить следы хлора после отбеливания тканей, для быстрого извлечения серебра из руд, фиксажа в фотографии, в качестве реактива в иодометрии, противоядия при отравлениях токсичной ртутью, а также другими тяжёлыми металлами, цианидами.
В годы первой мировой войны гипосульфитом пропитывали марлевые повязки и фильтры противогазов для защиты органов дыхания от ядовитого хлора. Его же используют в качестве реактива в аналитической и органической химии, им нейтрализуют сильные кислоты, обезвреживают тяжелые металлы и их токсические соединения. Реакции взаимодействия тиосульфата с различными веществами являются основой йодометрии и бромометрии.
В медицине гипосульфит натрия используется для дезинфекции кишечника, лечения чесотки, в качестве противовоспалительного и противоожогового средства. Также используется как оптимальная среда для определения молекулярных весов по понижению точки замерзания.
В пищевой промышленности гипосульфит натрия зарегистрирован в качестве пищевой добавки E539. Особенно часто его применяют в пекарском производстве. Гипосульфит натрия делает тесто более пластичным, а хлеб становится более рыхлым и объемным. На поверхности изделия не формируются трещины, а выпечка приобретает более привлекательный внешний вид. Количество ввода в состав зависит от вида хлеба и составляет от 0,001 до 0,002 процента от общего веса муки.
В фотографии
использование гипосульфита (тиосульфата) натрия в качестве фиксажа основана на способности тиосульфат-иона переводить нерастворимые в воде светочувствительные ионы серебра в растворимые несветочувствительные комплексы.
Фиксажи условно делятся на нейтральные, кислые, дубящие и быстрые.
Нейтральный фиксаж представляет собой раствор тиосульфата натрия в воде. Для упрочнения эмульсионного слоя фотографии используют дубящие фиксажи.
В качестве дубящих
веществ в разных рецептурах могут использоваться тетраборат натрия, борная кислота, хромокалиевые или алюмокалиевые квасцы и формалин.
В кожевенном производстве свойство дубящих фиксажей с успехом применяют при выделке кожевенно-мехового полуфабриката на этапе дубления. Такое дубление называют серным. Гипосульфит под воздействием добавляемой в состав раствора кислоты выделяет серу, которая обволакивает коллагеновую структуру волокон в толще шкуры. В результате мездра получается мягкой и пластичной. Шкуры выдубленные с помощью гиросульфта (тиосульфата) натрия, не уступают по качеству изделиям, выделанным алюминием или хромом.
В текстильной промышленности гипосульфит применяют для удаления следов хлора после отбеливания тканей.
Технические характеристики
| Массовая доля, % |
Гипосульфит натрия (фото) |
Гипосульфит натрия (технический) |
|---|---|---|
| Тиосульфата натрия (Na 2 S 2 O 3 · 5H 2 O), мин. | 99,0 | 98,5 |
| нерастворимых в воде веществ, макс. | 0,01 | 0,03 |
| железа (Fe), макс. | 0,001 | 0,002 |
| сернистого натрия (Na 2 S), макс. | 0,001 | 0,001 |
| кальция, магния и веществ, нерастворимых в аммониевых растворах, макс. | 0,02 | не норм. |
| тяжелых металлов (Pb), макс. | 0,001 | не норм. |
| pH водного раствора при 20 о С, макс. | 6,5-9,5 | не норм. |
| внешний вид водного раствора | бесцветный, прозрачный. | не норм. |
Где купить гипосульфит (тиосульфат) натрия?
Гипосульфит натрия (тиосульфат натрия) в фасовках 100г., 250г., 500г., 1кг. продается в Новосибирске в интернет магазине "Для дела". В рабочие часы забрать его можно самовывозом или воспользоваться услугами курьера. Для покупателей из других регионов эта продукция отправляется Почтой РФ или транспортными компаниями.
Берем тиосульфат натрия и три кислоты (серную, соляную и ортофосфорную):
Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + S + H2O
Na2S2O3 + 2 HCl = 2 NaCl + SO2 + S + H2O
3 Na2S2O3 +2 H3РO4 = 2 Na3РO4 + 3 SO2 + 3 S + 3 H2O
Наливаем в три пробирки по 8 мл раствора тиосульфата натрия. В первую пробирку с раствором тиосульфата натрия наливаем 8 мл серной кислоты, быстро перемешиваем и засекаем время в секундах от начала реакции до помутнения раствора. Чтобы лучшее заметить окончание реакции, с противоположной стороны стенки пробирки приклеиваем полоску черной бумаги. Отчет времени заканчиваем в момент, когда эта полоска не будет просматриваться сквозь помутневший раствор.
Аналогично проводим опыты с другими кислотами. Результаты заносим в таблицу (приложение 1, таблица 1). Скорость реакции определяем как величину, обратно пропорциональную времени: υ = 1/ t. На основании таблицы строим график зависимости скорости реакции от природы реагирующих веществ (приложение 2, график 1).
Вывод: таким образом, природа кислот оказывает влияние на скорость химической реакции. А, так как сила кислот определяется концентрацией ионов водорода, то скорость реакции зависит и от концентрации реагирующих веществ.
Б. Рассмотрим реакцию взаимодействия различных металллов с соляной кислотой. Скорость реакции будем определять по объему выделившегося водорода, который собираем методом вытеснения воды (приложение 3, рисунок 1).
В четыре пробирки поместим по 0, 05 г. металлов: магния, цинка, железа и меди. Поочередно в каждую пробирку (а) наливаем одинаковые объемы соляной кислоты (1:2). Водород, который будет быстро веделяться, поступит в пробирку (б). Отмечаем время, за которое пробирка заполняется водородом. На основании результатов (приложение 4, таблица 2) строим график зависимости от природы реагирующих веществ (приложение 4, график 2).
Вывод: не все металлы могут взаимодействовать с кислотами путем выведения водорода. Металлы, вытесняющие водород из растворов кислот, расположены в ряду Н.Н. Бекетова до водорода, а металлы, которые водород не вытесняют – после водорода (в нашем случае это медь). Но и первая группа металлов различаются по степени активности: магний-цинк-железо, поэтому и интенсивность выделения водорода различна.
Таким образом, скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ.
2. Зависимость скорости химической реакции от концентрации взаимодействующих веществ.
Цель. Установить графическую зависимость влияния концентрации на скорость реакции.
Для проведения опыта используем те же растворы тиосульфата натрия и серной кислоты, которыми пользовались в первом опыте (А).
В пронумерованные пробирки наливаем указанные количества миллилитров раствора тиосульфата натрия и воды. Вливаем в первую пробирку 8 мл раствора серной кислоты, быстро перемешиваем и замечаем время от начала реакции до помутнения раствора (смотри опыт 1 А). Проводим аналогичные опыты с остальными пробирками. Результаты заносим в таблицу (приложение 6, таблица 3), на основании которых строим график зависимости скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ (приложение 7, график 3). Аналогичный результат мы получили, оставляя постоянной концентрацию тиосульфата натрия, но меняя концентрацию серной кислоты.
Вывод: таким образом, скорость химической реакции зависимт от концентрации реакнгирующих веществ: чем выше концентрация, тем скорость реакции больше.
3. Зависимость скорости химической реакции от температуры.
Цель: проверить, зависит ли скорость химической реакции от температуры.
Опыт проводим с растворами тиосульфата натрия и серной кислоты (смотри опыт 1), дополнительно готовим химический стакан, термометр.
В четыре пробирки наливаем 8 мл раствора тиосульфата натрия, в 4 другие – 8 мл раствора серной кислоты. Все пробирки помещаем в стакан с водой и измеряем температуру воды. Через 5 минут вынимаем две пробирки с растворами тиосульфата натрия и серной кислоты, сливаем их, перемешиваем и замечаем время до помутнения раствора. Стакан с водой и пробирками нагреваем на 10оС и повторяем опыт со следующими двумя пробирками. Проводим такие же опыты с остальными пробирками, повышая каждый раз температуру воды на 10оС. Полученные результаты записываем в таблицу (приложение 8, таблица 4) и строим график зависимости скорости реакции от температуры (приложение 9, график 4).
Вывод: данный эксперимент позволил сделать вывод, что скорость химической реакции увеличивается с повышением температуры на каждые 10оС в 2–4 раза, т.е. доказал справедливость закона Вант-Гоффа.
4. Влияние катализатора на скорость химической реакции.
Цель: проверить, зависит ли скорость химической реакции от катализатора, и обладают ли катализаторы специфичностью.
А. Для проверки специфичности катализатора мы использовали реакцию разложения перекиси водорода: 2Н2О2 = 2Н2О + Н2. Брали 3% раствор, разложение перекиси водорода идет очень слабо, даже опущенная в пробирку тлеющая лучинка не разгорается. В качестве катализаторов мы брали диоксид кремния SiO2, диоксид марганца MnO2, перманганат калия KМnO4, хлорид натрия NaCl. Только при добавлении порошка оксида марганца (IV) произошло бурное выделение кислорода, тлеющая лучинка, опущенная в пробирку, ярко разгорелась.
Таким образом, катализаторы – это вещества, которые ускоряют химическую реакцию, и, чаще всего, для конкретной реакции необходим «свой» катализатор.
5. Кинетика каталитического разложения перекиси водорода.
Цель: выяснить зависимость скорости реакции от концентрации веществ, температуры и катализатора.
Разложение очень слабого раствора пероксида водорода начинается под влиянием катализатора. С течением реакции концентрация перекиси водорода уменьшается, о чем можно судить по количеству выделяющегося кислорода в единицу времени. Опыт проводим в приборе (приложение 10, рисунок 2): в пробирку помещаем 0,1 г порошка двуокиси марганца, присоединяем ее к резиновой трубке, в колбу наливаем 40 мл 3-процентного раствора перекиси водорода, соединяем с помощью резиновой трубки с пробиркой. Заполняем цилиндр (бюретку) водой, опускаем в кристаллизатор, закрепляем в зажиме штатива вертикально, подводим под него газоотводную трубку от колбы Вюрца. Без катализатора выделение кислорода не наблюдаем. После добавления двуокиси марганца каждую минуту в течение 10 минут отмечаем и записываем в таблицу объем выделившегося кислорода (приложение 11, таблица 5). На основании данных строим график зависимости объемов выделившегося кислорода от времени (приложение 12, график 5)
6. Влияние поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость химической реакции.
Цель. Выяснить, влияет ли поверхность соприкосновения реагирующих веществ на скорость гетерогенной химической реакции.
На весах взвесили одинаковое количество (0,5 г) мела (СаСО3) в виде кусочка и порошка, поместили навески в две пробирки, в которые налили одинаковое количество соляной кислоты (1:2). Наблюдаем выделение углекислого газа, при чем в первой пробирке (мел в виде кусочка) реакция идет менее энергично, чем во второй (мел в виде порошка) (приложение 13, фотографии 1,2): СаСО3 + 2 HCl = CaCl2 + CO2 + H2O
Тема: СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ И
ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
Зависимость скорости реакции от температуры
(проверка правила Вант-Гоффа)
Закономерность изучается на примере взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой
Реакция протекает в две стадии:
Первая стадия - ионный обмен - происходит мгновенно, так что фактически наблюдение ведётся за скоростью второй мономолекулярной стадии, признаком протекания которой является появления мути как результат образования элементарной серы. Поэтому концентрации серной кислоты фактически не сказывается на скорости реакции, лишь бы она была взята в количестве, достаточном для полного взаимодействия тиосульфата, и во всех опытах одинакова.
Следовательно, уравнение скорости может быть записано так:
Опыт 1 . Приготовить простейший термостат: стакан на 200 мл с крышкой, в которой имеются 3 отверстия. В первое отверстие опустить закрепленный на нитке термометр, во второе - коническую пробирку с -2н раствором Н 2 SO 4 с опущенной в неё пипеткой, в третье - коническую пробирку, в которую чистой пипеткой внести 10 капель 0,1-н раствора тиосульфата натрия. Стакан заполнить выдержанной при комнатной температуре водой настолько, чтобы шарик термометра и раствора были в неё погружены. Ртутный шарик термометра и растворы реагирующих веществ должны находиться на одном уровне в средней части воды, заполняющей стакан - термостат.
Выждав 5 минут – время, необходимое для выравнивания температуры воды в термостате и растворов в пробирках, записать показания термометра. Не вынимая пробирки из термостата, к раствору тиосульфата натрия добавить пипеткой 1 каплю раствора серной кислоты. В этот момент включить секундомер (замерить время по часам с секундной стрелкой), не вынимая пробирку из термостата, наблюдать за ходом опыта до появления в пробирке заметного на глаз помутнения и при обнаружении его выключить секундомер. Записать длительность опыта в секундах.
Опыт 2. Проводится при температуре, повышенной на 10°. Для этого пробирку в термостате, в которой проводился опыт, заменить чистой и вновь внести в неё 10 капель 0,1н раствора тиосульфата натрия. Добавляя в стакан горячую воду, поднять её температуру на 14 - 15° выше температуры первого опыта и по термометру наблюдать её охлаждение. Когда температура будет на 10° выше, провести опыт точно так же, как первый.
Опыт 3. Проведение опыта при температуре, повышенной на 20°. Опыт проводиться так же, как в предыдущем случае, но температура воды в термостате первоначально повышается на 24 - 25°выше комнатной, а добавление серной кислоты к гипосульфиту производится в тот момент, когда она будет выше температуры первого опыта ровно на 20°. Все опытные данные и результаты расчетов записываются в виде таблицы. Вместо индексов указать фактические температуры.
Вычислить:
А) относительную скорость реакции.
Примем скорость реакции при комнатной температуре
в первом опыте. Поскольку скорость и величина, обратная времени,
из этой пропорции находим
Аналогично составляем пропорцию и вычисляем
Б) термический коэффициент скорости по Вант - Гоффу. Его вычисляют по результатам двух опытов, независимо один от другого.
Выполнение работы является удовлетворительным в том случае, если результаты этих двух вычислений расходятся незначительно. Тогда можно взять их средние значения. При резком расхождении работу нужно повторить.
Скорость химических реакций в гомогенных и
ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМАХ
Опыт 1. Влияние величины поверхности раздела реагирующих веществ на скорость реакции в гетерогенной системе
Растворение карбоната кальция в хлороводородной кислоте
Выполнение работы . Взять два небольших, по возможности одинаковых, кусочка мела. Один из них положить на кусочек фильтровальной бумаги и стеклянной палочкой измельчить его в порошок. Полученный порошок поместить в коническую пробирку. Второй кусочек мела целиком опустить в другую коническую пробирку. В обе пробирки одновременно добавить одинаковое количество (10-20 капель) хлороводородной кислоты плотностью - 1,19 г/см 3 . (Для соблюдения одновременности добавления кислоты опыт могут проводить два студента совместно). Отметить время полного растворения мела в каждом случае.
Запись данных опыта.
Написать уравнение соответствующей
реакции. Почему скорость растворения мела в этих двух случаях
различна?
Опыт 2. Влияние катализатора на скорость реакции
Каталитическое восстановление железа (III) Выполнение работы. В две пробирки внести по 10 капель 0,5 н. раствора роданида калия и по 1 капле 0,5 н. раствора…Опыт 3. Смещение химического равновесия обратимых реакций
Влияние концентрации реагирующих веществ на смещение равновесия Выполнение работы. В четыре конические пробирки внести по 5-7 капель 0,0025 н. растворов хлорида железа (III) и…ТЕМА: РАСТВОРЫ
Опыт 1 Определение плотности раствора ареометром.
Рисунок 1- Ареометр для определения плотности раствораОпыт 2 Приготовление растворов различной концентрации
А) Приготовление 0,1н раствора серной кислоты.
2. Сколько мл 10% раствора серной кислоты (ρ, см. опыт №1) необходимо взять для приготовления 250мл 0,1н раствора серной кислоты. 3. Сколько мл 15% раствора серной кислоты (ρ, см. опыт №1) необходимо… 4. Сколько мл 15% раствора серной кислоты (ρ, см. опыт №1) необходимо взять для приготовления 250мл 0,1н раствора…Б) Приготовление раствора заданной концентрации смешением растворов более высокой и более низкой концентрации
2. Приготовить 150 мл 12%-ного раствора гидроксида натрия, имея в своем, распоряжении 5%-ный и 25%-ный растворы NaOH. 3. Приготовить 500 мл 20%-ного раствора гидроксида натрия, имея в своем,… 4. Приготовить 250 мл 15%-ного раствора гидроксида натрия, имея в своем, распоряжении 8%-ный и 25%-ный растворы…Опыт 3 Определение концентрации растворов
Бюретку вместимостью 10 мл (рисунок 2в) промыть небольшим объемом 0,1н раствора NaOH, после чего вылить ее через нижний конец бюретки, снабженный… В коническую колбочку вместимостью 30-50 мл сухой пипеткой (рисунок 2б) внести… Повторить титрование еще три раза. Резкое изменение окраски фенолфталеина от одной капли щелочи является показателем…ТЕМА: ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ
Опыт 1. Сравнение электропроводности растворов некоторых электролитов.
В стакан с электродами налить 20-30 мл дистиллированной воды. Загорается ли лампочка? Проводит ли вода электрически ток? Внести в стакан с водой 4-5… Объяснить, почему раствор соли является проводником тока, хотя чистая вода и… В четыре стакана вместимостью 50 мл каждый налить по 20-30 мл 0,1 н. растворов: в первый – хлороводородной кислоты, во…Опыт 2. Характер диссоциации гидроксидов
Выполнение работы. Пронумеровать 5 пробирок и внести по 4-5 капель 0,5 н. растворов: в первую пробирку MgCl2 , во вторую- AlCl3 , в третью… Аналогичным образом исследовать свойства гидроксидов алюминия, кремния, никеля(II) и цинка. В чем они растворяются?…Опыт 3. Сравнение химической активности кислот
а) Взаимодействие хлороводородной и уксусной кислот с мрамором. Выполнение работы.В одну пробирку внести 3-4 капли 2н. раствора уксусной кислоты, в другую – столько же 2 н. раствора…Опыт 4. Смещение равновесия диссоциации слабых электролитов
а) Влияние соли слабых кислот на диссоциацию этой кислоты Выполнение работы. В две пробирки по 5-7 капель 0,1 н. раствора уксусной кислоты. В каждую пробирку прибавить одну…Опыт 1. Реакция среды в растворах различных солей
Растворы размешать (стеклянные палочки не переносить из одного раствора в другой). По изменению окраски лакмуса сделать вывод о реакции среды в растворе каждой… Какие из исследованных солей подвергаются гидролизу? Написать ионные и молекулярные уравнения реакций их гидролиза и…Опыт 2. Образование основных и кислых солей при гидролизе
А) Гидролиз сульфита натрия
На присутствие каких ионов в растворе указывает найденное значение pH? В результате какого процесса эти ионы появились? По отсутствию запаха сернистого газа убедиться в том, что сульфит натрия… Написать молекулярное и ионное уравнения реакции гидролиза сульфита натрия. При гидролизе каких солей получаются…Опыт 3. Факторы, влияющие на степень гидролиза солей
A) Влияние силы кислоты и основания, образующих соль, на степень её гидролиза
Написать ионные уравнения гидролиза сульфита натрия и карбоната натрия (по первой ступени). В растворе какой соли окраска фенолфталеина более… Степень гидролиза какой соли при одинаковых концентрациях и температуре должна… Сделать общий вывод о влиянии силы кислоты и основания, образующих соль, на степень её гидролиза.ТЕМА: ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ
ПРОЦЕССЫ
ВОДОРОД
Опыт 1 Получение водорода
Открыть кран газоотводной трубки. Наблюдать, как кислота вливается в аппарат, заполняет нижнюю часть его и поднимается в среднюю, где находится… Ознакомиться с автоматичностью действия аппарата Киппа. Для этого закрыть кран… НИКОГДАне зажигать водород на конце газоотводной трубки аппарата Киппа, не проверив его на чистоту и не будучи…ПРОВЕРКА ЧИСТОТЫ ВОДОРОДА
Опыт 2 Переливание водорода.
Проверить чистоту водорода и наполнить им большую пробирку, держа её вверх дном, поместить с ней рядом, тоже вверх дном, другую пробирку так, чтобы их отверстия были рядом. Не отодвигая пробирки с водородом, повёртывать её вниз дном так, чтобы пустая пробирка накрыла бы пробирку с водородом. Разъединив пробирки, поднести каждую из них к пламени спиртовки. В какой пробирке наблюдается вспышка?
Опыт 3 Образование воды при горении.
ПРОВЕРИТЬ ВОДОРОД на чистоту. Если он чист, зажгите его на конце газоотводной трубки и, держа трубку вверх, накройте пламя стеклянной банкой, прекратив процесс выделения водорода. Что для этого надо сделать? Что наблюдается на стенках банки? Записать уравнение реакции.
КИСЛОРОД
ПОЛУЧЕНИЕ КИСЛОРОДА И СЖИГАНИЕ В НЁМ ВЕЩЕСТВ
1. Ознакомиться с устройством газометра. 2. В пробирку поместить перманганат калия, закрыть пробкой с газоотводной…Опыт 2. Сжигание серы в кислороде.
Опыт 3. Сжигание магния в кислороде.
Наполнить банку кислородом, как в предыдущем опыте. Взять тигельными щипцами стружку или ленту магния, нагревать в пламени спиртовки, пока она не загорится и быстро внести в банку с кислородом. Что собой представляет оксид магния? Испытать характер оксида магния. Для этого, как в предыдущем опыте, влить в банку немного раствора фиолетового лакмуса и взболтать. Как изменился цвет лакмуса? Сделать вывод о характере образующегося гидроксида.
Опыт 4. Сжигание железа в кислороде.
Влияние среды на протекание окислительно - восстановительных процессов Влияние рН среды на характер восстановления перманганата калияH2O2 + 2H+ + 2e- = 2H2O
для реакции окисления пероксида водорода (H 2 O 2 – восстановитель):
H 2 O 2 – 2e - = O 2 + 2H +
б)Взаимодействие пероксида водорода с иодидом калия
Выполнение работы. К раствору иодида калия, подкисленному серной кислотой, прибавить 1 – 2 капли раствора пероксида водорода. Для какого вещества характера появившаяся окраска раствора?
Написать уравнение реакции. Окислителем или восстановителем является в ней пероксид водорода?
в) Взаимодействие пероксида водорода с оксидом ртути (II)
Выполнение работы. Поместить в пробирку 3 – 4 капели раствора нитрата ртути Hg(NO 3) 2 и добавить столько же 2 н. раствора щелочи до выпадения осадка оксида ртути (II). Отметить цвет осадка. Добавить 4 – 5 капель раствора пероксида водорода и наблюдать изменение цвета осадка вследствие образования взвешенных частиц металлической ртути. Какой газ выделяется?
Написать уравнение реакции. Окислитлем и восстановителем является пероксид водорода в данной реакции? Сделать соотвествующие выводы.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОДНЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ. НАПРАВЛЕНИЕ
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ
ПРОЦЕССОВ
Выполнение работы.Один из микростаканчиков 1 (рисунок) заполнить доверху 1М раствором сульфата цинка (точнее раствором, в котором активность ионов… Запись данных опыта.Изобразить двойной электрический слой на границе раздела металл - раствор его соли на цинковом и…ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
Описанные ниже опыты проводят в приборе, представленным на рисунке.Б) Электролиз раствора иодида калия
Отметить изменение цвета раствора около катода и анода. Написать уравнение катодного и анодного процессов. Почему окрасились растворы в катодном и…В) Электролиз раствора сульфата натрия
Выполнение работы. В стакане, объемом 100 мл смешать раствор сульфата натрия с нейтральным раствором лакмуса и вылить полученный раствор в…Г) Электролиз водных растворов солей с растворимыми анодами
Выполнение работы . Налить в электролизер 0,5 н. раствор сульфата меди, опустить в него графитовые электроды и пропустить через раствор электрический ток. Через несколько минут прекратить электролиз и отметить на катоде красный налет меди. Написать уравнения катодного и анодного процессов. Какой газ в небольших количествах выделяется на аноде?
Не отключая электролизер от батарейки, поменять местами электроды в коленах электролизера, вследствие чего электрод, покрывшийся вначале медью, окажется анодом. Снова пропустить электрический ток. Что происходит с медью на аноде? Какое вещество выделяется на катоде? Написать уравнения катодного и анодного процессов, протекающих при электролизе сульфата меди с медным анодом.
Провести аналогичный опыт с 0,5 н. раствором сульфата никеля (II). Что выделяется на катоде? Написать уравнение катодного восстановления никеля. Какое вещество окисляется на аноде при электролизе сульфата никеля с угольным анодом? С никелевым анодом? Написать уравнения соответствующих анодных процессов.
ТЕМА: КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Опыт 1. Получение и свойства некоторых аммиакатов
Разбавить раствор приблизительно равным объёмом спирта и отцентрифуговать образовавшиеся при этом кристаллы [Сu(NH3)4]SO4 ·H2O – комплексного… Написать уравнения всех реакций, проведённых в этом опыте.Опыт 2. Исследование тетрааминкупро(׀׀) сульфата
В четыре пронумерованные пробирки внести пипеткой по 10 капель исследуемого раствора комплексной соли. а) Проба на ион Cu2+ действием щёлочи. В пробирку №1 добавить несколько капель… б) Проба на ион Cu2+ действием сульфида натрия. В пробирку №2 добавить несколько капель раствора Na2S. Наблюдается ли…ТЕМА: ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
ГАЛОГЕНЫ
Опыт 1. Получение хлора
Выполнение работы. В три пробирки положить по 3-4 кристаллика различных окислителей: в первую диоксида марганца MnO2 или диоксида свинца PbO2, во… а) получение хлора, учитывая, что окислительные числа марганца меняются с +4 в… б) взаимодействия хлора с тиосульфатом натрия с участием воды; реакция протекает с образованием свободной серы,…Опыт 2. Получение хлорной воды и исследование её свойств
А) Получение хлорной воды
Написать уравнение реакции получения хлора окислением соляной кислоты перманганатом калия, учитывая, что окислительное число марганца изменяется от…Б) Исследование состава и свойств хлорной воды
Cl2 + H2O ↔HClO + HCl. (1) При этом равновесие сильно смещено влево. Поэтому хлорной водой можно… HClO = HCl + O (2)Опыт 3. Получение брома
Выполнение работы. В сухую цилиндрическую пробирку поместить 2-3 кристаллика бромида калия или натрия и столько же диоксида марганца. Осторожно встряхнуть пробирку и прибавить к смеси 2-3 капли концентрированной серной кислоты (пл. 1,84 г/см 3). Что представляют собой выделяющиеся бурые пары? Написать уравнение реакции получения брома.
Опыт 4. Получение иода
Опыт 5. Окислительные свойства свободных галогенов (окислительное число равно…А) Сравнение окислительной активности свободных галогенов.
По окраске бензольного кольца определить, какой галоген выделяется в свободном состоянии в каждом случае. Написать уравнения реакций взаимного…Б) Окисление бромом магния или цинка.
Внести впробирку 3 – 5 капель бромной воды и немного порошка магния или цинка. Перемешать стеклянной палочкой. Отметить обесцвечивание растворов бромной водой и указать причину этого явления. Написать соответствующее уравнение реакции.
Опыт 6. Получение водородных соединений галогенов (галогеноводородов).
Галогеноводороды могут быть получены действием нелетучих и не являющихся окислителями кислот на галиды металлов.
Б) Действие плавиковой кислоты на стекло.
В) Получение хлороводорода и его растворение в воде.
Наполнив пробирку сероводородом, плотно закрыть ее пробкой. Отсоединить капилляр от трубки, быстро закрыть его указательным пальцем и, перевернув…Г) Получение бромоводорода и иодоводорода.
Положить в одну пробирку 2-3 микрошпателя бромида кадия или натрия, в другую – столько же какого-либо иодида. В обе пробирки добавить по 5-10 капель концентрированного раствора фосфорной ортокислоты. Подогреть растворы на маленьком пламени горелки. Наблюдать выделение бромоводорода и иодоводорода в виде белого дыма. Выделяется ли при этом свободный бром и иод? Сделать вывод, окисляет ли фосфорная кислота бромоводород и иодоводород? Написать уравнения реакций.
Опыт 7. Восстановительные свойства галогеноводородов и галид- ионов.
А) Восстановление серной кислоты.
Отметить во второй пробирке выделение бурых паров брома и диоксида серы SO2, в третьей – фиолетовых паров иода, серы и сероводорода, образующихся… Написать уравнение реакции взаимодействия хлорида, бромида и иодида калия или…Б) Восстановление трихлорида железа.
Могут ли отрицательные ионы галогенов являться окислителями? Ответ обосновать. Опыт 8. Взаимодействие брома с алюминием. В демонстрационную пробирку, закрепленную в штативе над поддоном с песком, налить бром. Опустить в него алюминиевый…Опыт 1. Получение аммиака и исследование его свойств
Опыт 2. Получение оксидов азота и азотной кислоты
а) получения оксида азота (II) взаимодействием разбавленной азотной кислоты с медью; б) окисления оксида азота (II) до оксида азота (IV) и полимеризации оксида… в) взаимодействия диоксида азота с водой, протекающего с образованием азотной и азотистой кислот;Опыт 3. Получение азотистой кислоты и ее распад
а) взаимодействие нитрита калия с серной кислотой; б) разложения азотистой кислоты; в) распад азотистого ангидрида.Опыт 4. Окислительно-восстановительные свойства нитритов
1.Внести в пробирку 2-4 капли раствора иодида калия и столько же 2н серной кислоты. Добавить 2-4 капли раствора нитрита калия или натрия. Чем… 2. Взаимодействие нитрита калия с перманганатом. В пробирку внести 2-3 капли…Опыт 5. Окислительные свойства азотной кислоты
Взаимодействие разбавленной азотной кислоты с медью и оловом
2. Взаимодействие концентрированной азотной кислотой с медью и оловом. В 2 пробирки поместить по маленькому кусочку меди и олова. Прибавить к ним по…Опыт 6 . Соли азотной кислоты
2-3 микрошпателя сухого нитрата калия поместить в цилиндрическую пробирку. Укрепив её наклонно в штативе, нагреть до расплавления соли. Внести…Опыт 1. Аллотропия фосфора
P+CuSO4+H2O H3PO4+H2SO4+CuОпыт 2. Соли фосфорной ортокислоты
Найти константы диссоциации фосфорной ортокислоты и определить, подвергаются ли гидролизу ортофосфаты щелочных металлов. Проверить свои…СЕРА И ЕЕ СВОЙСТВА
Опыт1. Аллотропия серы
1. Получение пластической серы. В пробирку на 10 мл. насыпать на ¼ объема мелких кусочков черенковой серы. Укрепить пробирку в держателе и…Опыт 2. Получение диоксида серы и сернистой кислоты
Микро колбу наполнить на 1/3 ее объема кристаллами сульфата натрия, добавить 6-8 капель 4 и раствора серной кислоты и быстро закрыть пробкой о… Опыт 3. Окислительные и восстановительные свойства серы(IV)Опыт 5. Дегидратирующие свойства серной кислоты
Опыт 6 Теосерная кислота и теосульфаты
1. Исследование тиосерной кислоты. Внести в пробирку 5-6 капель раствора тиосульфата натрия Na2S2O3 и 3-4 капли раствора серной кислоты. Отметить… 2. Взаимодействие тиосульфата натрия с хлором и бромом. В две пробирки с… 3. Взаимодействие тиосульфата натрия с йодом. В пробирку с йодной водой (5-6 капель) прибавить по каплям раствор…ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 1 - Константы нестойкости некоторых комплексных ионов
| Комплексный ион | К нест |
| - | 1 ∙ 10 -21 |
| + | 7 ∙ 10 -8 |
| 3- | 1 ∙ 10 -13 |
| 2- | 9 ∙ 10 -3 |
| 2- | 8 ∙ 10 -7 |
| 2- | 1 ∙ 10 -17 |
| 2+ | 8 ∙ 10 -8 |
| 2+ | 8 ∙ 10 -6 |
| 3+ | 6 ∙ 10 -36 |
| 2+ | 2 ∙ 10 -13 |
| 3- | 5 ∙ 10 -28 |
| 4- | 1 ∙ 10 -37 |
| 3- | 1 ∙ 10 -44 |
| 2+ | 1 ∙ 10 -3 |
| 2- | 1 ∙ 10 -21 |
| 2- | 8 ∙ 10 -16 |
| 2- | 1 ∙ 10 -30 |
| 2- | 1 ∙ 10 -22 |
| 2- | 3 ∙ 10 -16 |
| 2+ | 2 ∙ 10 -9 |
| 2- | 2 ∙ 10 -17 |
| ] 2+ | 4 ∙ 10 -10 |
Таблица 2 - Плотность растворов некоторых кислот, щелочей и аммиака при 20 0 С (в г/см 3 , г/мл).
Тиосерная кислота. Тиосульфат натрия. Получение, свойства, применение.
К эфирам серной кислоты относятся диалкилсульфаты (RO2)SO2. Это высококипящие жидкости; низшие растворимы в воде; в присутствии щелочей образуют спирт и соли серной кислоты. Низшие диалкилсульфаты - алкилирующие агенты.
Диэтилсульфат (C2H5)2SO4. Температура плавления -26°С, температура кипения 210°С, растворим в спиртах, нерастворим в воде. Получен взаимодействием серной кислоты с этанолом. Является этилирующим агентом в органическом синтезе. Проникает через кожу.
Диметилсульфат (CH3)2SO4. Температура плавления -26,8°С, температура кипения 188,5°С. Растворим в спиртах, плохо - в воде. Реагирует с аммиаком в отсутствие растворителя (со взрывом); сульфирует некоторые ароматические соединения, например эфиры фенолов. Получают взаимодействием 60%-ного олеума с метанолом при 150°С, Является метилирующим агентом в органическом синтезе. Канцероген, поражает глаза, кожу, органы дыхания.
Тиосульфат натрияNa2S2O3
Соль тиосерной кислоты, в которой два атома серы имеют различные степени окисления: +6 и -2. Кристаллическое вещество, хорошо растворимо в воде. Выпускается в виде кристаллогидрата Na2S2O3 5Н2O, в обиходе называемый гипосульфитом. Получают взаимодействием сульфита натрия с серой при кипячении:
Na2SO3+S=Na2S2O3
Как и тиосерная кислота, является сильным восстановителем, Легко окисляется хлором до серной кислоты:
Na2S2O3+4Сl2+5Н2О=2H2SO4+2NaCl+6НСl
На этой реакции было основано применение тиосульфата натрия для поглощения хлора (в первых противогазах).
Несколько иначе происходит окисление тиосульфата натрия слабыми окислителями. При этом образуются соли тетратионовой кислоты, например:
2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI
Тиосульфат натрия является побочным продуктом в производстве NaHSO3, сернистых красителей, при очистке промышленных газов от серы. Применяется для удаления следов хлора после отбеливания тканей, Для извлечения серебра из руд; является фиксажем в фотографии, реактивом в иодометрии, противоядием при отравлении соединениями мышьяка, ртути, противовоспалительным средством.
Тиосерная кислота - неорганическое соединение, двухосновная сильная кислота с формулой H 2 SO 3 S. Бесцветная вязкая жидкость, реагирует с водой. Образует соли - неорганические тиосульфаты. Тиосерная кислота содержит два атома серы, один из которых имеет степень окисления +4, а второй - электронейтрален.
Получение
· Реакция сероводорода и триоксида серы в этиловом эфире при низких температурах:
· Действие газообразного хлористого водорода на тиосульфат натрия:
Физические свойства
Тиосерная кислота образует бесцветную вязкую жидкость, не замерзающую даже при очень низкой температуре. Термически неустойчива - разлагается уже при комнатной температуре.
Быстро, но не мгновенно, разлагается в водных растворах. В присутствии серной кислоты разлагается мгновенно.
Химические свойства
· Термически очень неустойчива:
· В присутствии серной кислоты разлагается:
· Реагирует со щелочами:
· Реагирует с галогенами:
Образует сложные эфиры - органические тиосульфаты.
Тиосульфа́т на́трия (антихлор , гипосульфит , сульфидотриоксосульфат натрия ) - Na 2 S 2 O 3 или Na 2 SO 3 S, соль натрия и тиосерной кислоты, образуеткристаллогидрат Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O.
Получение
· окислением полисульфидов Na;
· кипячение избытка серы с Na 2 SO 3:
· взаимодействием H 2 S и SO 2 с NaOH (побочный продукт в производстве NaHSO 3 , сернистых красителей, при очистке промышленных газов от S):
· кипячение избытка серы с гидроксидом натрия:
затем по приведённой выше реакции сульфид натрия присоединяет серу, образуя тиосульфат натрия.
Одновременно в ходе этой реакции образуются полисульфиды натрия (они придают раствору жёлтый цвет). Для их разрушения в раствор пропускают SO 2 .
· чистый безводный тиосульфат натрия можно получить реакцией серы с нитритом натрия в формамиде. Эта реакция количественно протекает (при 80 °C за 30 минут) по уравнению:
· растворение сульфида натрия в воде в присутствии кислорода воздуха:
Физические и химические свойства
Бесцветные моноклинные кристаллы. Молярная масса 248,17 г/моль (пентагидрат).
Растворим в воде (41,2 % при 20 о С, 69,86 % при 80 о С).
При 48,5 °C кристаллогидрат растворяется в своей кристаллизационной воде, образуя перенасыщенный раствор; обезвоживается около 100 о С.
При нагревании до 220 °C распадается по схеме:
Тиосульфат натрия - сильный восстановитель:
С сильными окислителями, например, свободным хлором, окисляется до сульфатов или серной кислоты:
Более слабыми или медленно действующими окислителями, например, иодом, переводится в соли тетратионовой кислоты:
Приведённая реакция очень важна, так как служит основой иодометрии. Следует отметить, что в щелочной среде окисление тиосульфата натрия иодом может идти до сульфата.
Выделить тиосерную кислоту (тиосульфат водорода) реакцией тиосульфата натрия с сильной кислотой невозможно, так как она неустойчива и тут же разлагается:
Расплавленный кристаллогидрат Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O очень склонен к переохлаждению.
Применение
· для удаления следов хлора после отбеливания тканей
· для извлечения серебра из руд;
· фиксаж в фотографии;
· реактив в иодометрии
· противоядие при отравлении: As, Br, Hg и другими тяжёлыми металлами, цианидами (переводит их в роданиды) и др.
· для дезинфекции кишечника;
· для лечения чесотки (совместно с соляной кислотой);
· противовоспалительное и противоожоговое средство;
· может использоваться как среда для определения молекулярных весов по понижению точки замерзания (криоскопическая константа 4,26°)
· в пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E539 .
· добавки для бетона.
· для очищения тканей от иода
· Марлевые повязки, пропитанные раствором тиосульфатом натрия, использовали для защиты органов дыхания от отравляющего вещества хлора в Первую мировую войну.
