Лабораторная работа №2. рН, гидролиз

УМК НГД (вечерники)
Методические материалы проф. Рыбальченко В.С.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Водородный показатель. Гидролиз солей.
1. Разделы теоретического курса для повторения.
Диссоциация воды. Константа диссоциации воды. Ионное
произведение воды. Нейтральная, кислая и щелочная среда.
Водородный показатель. Гидроксильный показатель. Активность
ионов, коэффициент активности. Индикаторы. Окраска наиболее
распространенных
индикаторов
в
различных
средах.
Колориметрические
и
потенциометрические
методы
определения реакции среды.
Сольволиз. Гидролиз. Гидролиз солей. Типичные случаи
гидролиза солей. Степень гидролиза и константа гидролиза.
Связь констант гидролиза солей с константами диссоциации
слабых электролитов, образующих эти соли. Влияние
температуры и концентрации на степень гидролиза. Смещение
равновесия процесса гидролиза. Ступенчатый гидролиз. Случаи
необратимого гидролиза.
2. Вопросы и упражнения.
1. Что такое водородный показатель среды?
2. Напишите выражения для константы диссоциации воды и
ионного произведения воды. Какие значения они имеют?
3. Вычислите величины, обозначенные знаком вопроса:
[H+] = 4,5 ∙ 10-9 моль/л;
[OH-] = ?;
pH = ?; pOH= ?
-12
+
[OH ] = 10 моль/л;
[H ] = ?;
pH = ?; pOH= ?
-5
+
[OH ] = 6,8 ∙ 10 моль/л;
[H ] = ?
pH = ?; рOH= ?
[H+] = 10-3 моль/л;
[OH-] = ?;
pH = ?; pOH= ?
+
pH=2;
[H ]= ?;
[OH ]= ?; pOH= ?
4. Исходя из величин [H+] или [OH-] в моль/л, а также
величины рН, расположите растворы в порядке возрастания
их щелочности:
а) [H+] = 10-6 моль/л б) [OH-] = 10-7 моль/л в) рН = 4,5
г) Н = 4,7
д) рН = 7,8
е) [OH-]=10-6 моль/л
5. Водородный показатель среды в растворе гидроксида
натрия равен 11. Чему равна масса в граммах гидроксида
УМК НГД (вечерники)
Методические материалы проф. Рыбальченко В.С.
натрия, которая содержится в растворе этого вещества
объемом 5 л? Коэффициент активности примите равным 1.
6. Какую реакцию среды имеют растворы приведенных ниже
солей: Na2SO4, CuCl2, K2S, NaBr? Составьте уравнения
реакций гидролиза в молекулярной и ионно-молекулярной
формах.
7. Даны растворы карбоната натрия и гидрокарбоната натрия
одинаковой концентрации. Реакция среды в растворе какой
из солей будет характеризоваться большим значением рН?
Для мотивированного ответа рассчитайте величины констант
гидролиза этих солей.
3. Экспериментальная часть.
1. Определение реакции среды колориметрическим методом.
а) Определение реакции среды с помощью растворов
индикаторов.
В отдельные пробирки поместите разбавленные растворы
хлороводородной кислоты, гидроксида натрия, карбоната натрия
и хлорида алюминия. Испытайте реакцию среды в этих
растворах сначала с помощью раствора индикатора
фенолфталеин, а затем и раствора индикатора метилоранж. По
окраске индикаторов определите реакцию среды в исследуемых
растворах.
Чем вызвано нарушение ионного равновесия воды в
растворах карбоната натрия и хлорида алюминия?
Напишите уравнения процессов диссоциации в растворах
для хлороводородной кислоты и гидроксида натрия.
Напишите уравнения реакций гидролиза карбоната натрия
и хлорида алюминия в молекулярной и ионно-молекулярной
формах.
б) Определение реакции среды с помощью универсальной
индикаторной бумаги.
По капле испытуемых растворов нанесите на отдельные
полоски универсальной индикаторной бумаги и, по прилагаемой
на упаковке индикаторной бумаги цветной шкале, определите
величину рН среды. С какой точностью можно определить
УМК НГД (вечерники)
Методические материалы проф. Рыбальченко В.С.
зачение рН среды с помощью примененной вами индикаторной
бумаги?
Результаты испытаний (опыты 1а и 1б оформите в виде
таблицы 1).
Таблица 1:
Определение реакции среды и величины водородного
показателя среды некоторых растворов колориметрическим
методом.
Испытуемый
раствор
Окраска
индикатора
фенолметилфталеин оранж
Реакция
среды
Величина pH
по универсальной
индикаторной
бумаге
Хлороводородная
кислота
Гидроксид натрия
Карбонат натрия
Хлорид алюминия
2. Определение рН среды потенциометрическим методом.
(Подготовка прибора к работе осуществляется лаборантом)
Получите у преподавателя задание и, в соответствии с
приведенным ниже порядком, проведите измерения величины
рН среды в предлагаемых растворах потенциометрическим
методом с использованием рН-метра.
Результаты, полученные при определении рН среды
потенциометрическим методом, занесите в лабораторный
журнал.
Порядок измерения величины рН растворов.
1. В чистый стаканчик (объем 50 мл) налейте 20-25 мл
исследуемого раствора в соответствии с заданием.
2. Промойте электроды дистиллированной водой из
промывалки над кристаллизатором, а остатки влаги удалите
фильтровальной бумагой.
3. Погрузите электроды в исследуемый раствор.
УМК НГД (вечерники)
Методические материалы проф. Рыбальченко В.С.
4. В соответствии с указаниями лаборанта определите через
1-2 минуты точное значение искомой величины рН (с точностью
до сотых).
5. По окончании измерений электроды должны находиться
погруженными в воду или 0,1 н. раствор соляной кислоты
3. Влияние разбавления на глубину протекания процесса
гидролиза реакции гидролиза
В пробирку налейте раствор нитрата висмута Bi(NO3)3 и
постепенно разбавляйте его водой до выпадения осадка. Добавьте в
пробирку
с
выпавшим
осадком
несколько
капель
концентрированной азотной кислоты. Что происходит с осадком?
Напишите уравнения реакции гидролиза соли в молекулярной
и ионно-молекулярной формах, учитывая, что в разбавленном
растворе гидролиз нитрата висмута идет по третьей ступени с
образованием нерастворимого в воде гидроксида висмута.
Объясните, почему при добавлении одноименной кислоты
происходит растворение осадка.
4. Влияние нагревания раствора на процесс гидролиза.
В пробирку налейте раствор ацетата натрия и добавьте 1-2
капли раствора индикатора фенолфталеин. Изменился ли цвет
раствора? При каких значениях рН среды фенолфталеин
бесцветен? (Для ответа воспользуйтесь понятием «интервал
перехода окраски индикатора» и данными таблицы 2).
Полученный раствор нагрейте до кипения. Наблюдайте
появление розовой окраски. Пробирку с горячим раствором
охладите водопроводной водой под краном. Что наблюдается?
Объясните наблюдаемые явления.
Напишите уравнение реакции гидролиза раствора ацетата
натрия в молекулярной и ионно-молекулярной формах.
Сделайте вывод о влиянии нагревания раствора на
протекание процесса гидролиза.
5. Взаимное усиление гидролиза.
В пробирку налейте 3-5 капель раствора сульфата
алюминия. Какую реакцию среды имеет водный раствор этого
вещества?
УМК НГД (вечерники)
Методические материалы проф. Рыбальченко В.С.
Добавьте к имеющемуся раствору такой же объем раствора
карбоната натрия. Какую реакцию среды имеет водный раствор
карбоната натрия?
После смешивания растворов наблюдайте образование
белого осадка гидроксида алюминия и выделение пузырьков
углекислого газа.
Напишите уравнение реакции обмена, приводящей к
образованию карбоната алюминия. Какую информацию можно
получить об этой соли из таблицы растворимости?
Напишите уравнение протекающей практически полностью
реакции гидролиза карбоната алюминия.
6. Растворение активного металла в продуктах гидролиза.
В пробирку налейте раствор сульфата меди. Какую
реакцию среды имеет водный раствор этого вещества? Добавьте
в раствор гранулу металлического цинка. Через 2-3 минуты
можно заметить на поверхности цинка выделение меди и
пузырьков водорода. С протеканием каких реакций связано
выделение водорода?
Напишите уравнения реакций:
 взаимодействия сульфата меди с цинком,
 гидролиза раствора сульфата меди,
 взаимодействие цинка с одним из продуктов
Таблица 2
Интервалы перехода окраски некоторых индикаторов.
Название
индикатора
Интервал
перехода,
единицы рН
Метиловый оранжевый
3,1  4,4
Красная  оранжево-желтая
Метиловый красный
4,4  6,2
Красная  желтая
Лакмус
5,0  8,0
Красная  синяя
Фенолфталеин
8,2  10,0
Изменение окраски
Бесцветная  малиновая