Обменные реакции в растворах электролитов

Цель работы: изучить условия протекания реакций в растворах электролитов

Реакции в растворах электролитов сводятся к взаимодействию между ионами растворенных веществ. Данные реакции протекают только в том случае, если в результате электростатического взаимодействия между разноименно заряженными ионами образуются молекулы нового вещества: труднорастворимого, газообразного или малодиссоциированного.

1. Реакции, идущие с образованием слабых электролитов

Примером данного типа реакций является реакция нейтрализации. Процесс взаимодействия основания с кислотой, приводящий к образованию соли и воды, называется реакцией нейтрализации.

KOH + HNO₃ = KNO₃ + H₂O

OH^- + H⁺ = H₂O

2. Реакции, идущие с образованием труднорастворимого вещества

Значительно чаще происходят реакции, сопровождающиеся образованием труднорастворимых веществ, которые удаляются из сферы реакции в виде осадка, например:

CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaCl

или ионное уравнение реакции:

Сa²⁺ + CO =CaCO₃↓

3. Реакции, идущие с образованием газообразного вещества

К данному типу реакций относятся в основном реакции, сопровождающиеся выделением водородных соединений неметаллов H₂S, HF, HCl, HI, NH₃ и др., например

ZnS + 2HCl = ZnCl₂ + H₂S↑

или в ионном виде:

ZnS + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂S↑

Оборудование и материалы:

1. 4 пробирки

2. штатив для пробирок

3. шпатель

4. спиртовка

5. стеклянная палочка

6. химические реактивы: 2 н растворы NaOH, HCl, ZnSO₄, CuSO₄, FeCl₃, KCNS, K₂CrO₄, BaCl₂, NiSO₄, NH₄OH, Na₂CO₃, растворы индикаторов – фенолфталеина и фиолетового лакмуса

Ход работы:

Опыт 1. Реакции, идущие с образованием слабых электролитов

А. Реакции нейтрализации Взаимодействие сильной кислоты и сильного основания

Наливаем в химический стакан 20 мл 2н раствора гидроксида натрия и добавляем 1-2 капли фенолфталеина; раствор приобретает малиновую окраску (почему?). Добавляем по каплям 2н раствор соляной кислоты при постоянном перемешивании раствора до его полного обесцвечивания. Написать молекулярные и ионные уравнения реакций. Объяснить, почему равновесии ионной реакции сдвигается в сторону образования воды.

Опыт 2. Образование труднорастворимых соединений

А. Амфотерность

В две одинаковые пробирки наливаем по 5 мл сульфата цинка и добавляем небольшое количество раствора щелочи – гидроксида натрия, наблюдаем образование белого студенистого осадка – гидроксида цинка. В одну из пробирок наливаем небольшое количество 2 н раствора соляной кислоты, во вторую добавляем небольшое количество щелочи, наблюдаем протекание химической реакции в обоих случаях – растворение осадка. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций.

Б. Получение и свойства нерастворимых оснований

В пробирку наливаем 5 мл сульфата меди и добавляем приблизительно такой же объем гидроксида натрия, наблюдаем образование ярко-синего осадка – гидроксида меди. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций.

К полученному осадку добавляем 1-2 капли фенолфталеина и отмечаем, что не происходит изменение окраски индикатора, характерное для щелочной среды. Объясните почему. Напишите уравнение равновесной реакции для полученного осадка гидроксида меди и выражение произведения растворимости с использованием табличных данных.

Полученный осадок в пробирке нагреваем на спиртовке и наблюдаем образование черного осадка – оксида меди и воды. Напишите молекулярное уравнение реакции и сделайте вывод о химических свойствах нерастворимых оснований.