Sprawozdanie z ćwiczenia nr 2
Temat: Reakcje chemiczne w wodnych roztworach elektrolitów Reakcje kwasów, zasad i soli.
Cele:
* zapoznanie się z reakcją strącania osadów,
* zapoznanie się z reakcją kompleksowania
* amfoterycznośc opanowanie
* umiejętności pisania i bilansowania równań reakcji
Opis stanowiska badawczego:
-szkło: probówki, wkraplacze
-odczynniki: Pb(NO3)2, Al2(SO4)3, ZnSO4, Cr2(SO4)3, NaOH, HCl, HNO3, ZnCl2, MnCl2, (NH4)2S, Na2SO3, H2SO4, KMnO4, NaNO2, KI, woda destylowana.
Doświadczenie 1.1 BADANIE AMFOTERYCZNYCH WŁAŚCIWOŚCI WODOROTLENKÓW.
Do czterech próbówek wlewamy po około 1 cm 3 roztworów:
1) Pb(NO3)2 -azotan (V) ołowiu (II)
2) Al2(SO4)3 -siarczan glinu
3)ZnSO4 -siarczan cynku
4)Cr2(SO4)3 -siarczan chromu
Do każdej próbówki dodajemy tyle roztworu NaOH, aby wytrącił się osad wodorotlenków w/w metali. Otrzymane osady dzielimy na dwie części i przez dodanie: a) kwasu azotowego HNO3, b) zasady sodowej NaOH sprawdzamy rozpuszczalność wodorotlenków amfoterycznych.
ZACHODZĄCE REAKCJE:
1)
Pb(NO3)2 + 2NaOH → Pb(OH)2↓ + 2NaNO3 - wytrącił się biały osad
a)
Pb(OH)2↓ + 2HNO3 → Pb(NO3)2 + 2H2O - osad zniknął
b)
Pb(OH)2↓ + 2NaOH → Na2PbO2 + 2H2O - osad zniknął
2)
Al2(SO4)3 + 6NaOH → 2 Al.(OH)3↓ + 3Na2SO4 - wytrącił się biały osad
a)
Al.(OH)3↓ + 3HNO3 → Al.(NO3)3 + 3H2O -osad zniknął
b)
Al.(OH)3↓ + 3 NaOH → Na3AlO3 + 3H2O - osad zniknął
3)
ZnSO4 + 2NaOH → Zn(OH)2↓ + Na2SO4 -wytrącił się biały osad
a)
Zn(OH)2↓ + 2HNO3 → Zn(NO3)2 + 2H2O -osad zniknął
b)
Zn(OH)2↓ + 2NaOH → Na2ZnO2 + 2H2O - osad zniknął
4)
Cr2(SO4)3 +6NaOH → 2Cr(OH)3↓ + 3Na2SO4 -wytrącił się szarozielony osad
a)
Cr(OH)3↓ + 3NO3 → Cr(ON3)3 + 3H2O -osad zniknął
b)
Cr(OH)3↓ + 3NaOH → Na3CrO3 + 3H2O -osad znikną
Wyżej wymienione wodorotlenki w zależności od środowiska wykazują charakter kwasowy lub zasadowy i zaliczają się do substancji amfoterycznych. Wodorotlenki amfoteryczne rozpuszczają się w kwasach tworząc proste sole (charakter zasadowy), a w nadmiarze mocnej zasady tworząc rozpuszczalne hydrokompleksy (charakter kwasowy).
Doświadczenie 1.3 WPŁYW ILOCZYNU ROZPUSZCZALNOŚCI NA KOLEJNOŚĆ STRĄCANIA OSADÓW
Do trzech próbówek wprowadzamy:
a)ZnCl2
b)MnCl2
c)mieszaninę obu tych związków
Następnie do każdej z nich dodajemy kroplami (NH4)2S, obserwujemy w pierwszych dwóch próbówkach postać i barwę produktu, w trzeciej kolejność wytrącania się osadów soli.
a)
ZnCl2 + (NH4)2S → ZnS↓ + 2NH4Cl
Zn2+ + S2- → ZnS↓ Wytrącił się biały osad
b)
MnCl2 + (NH4)2S → MnS↓ + 2NH4Cl
Mn2+ + S2- → MnS↓ Wytrącił się cielisty osad
c)
ZnCl2 + MnCl2 + 2(NH4)2S → ZnS↓ + MnS↓ + 4NH4Cl
W próbówce trzeciej biały osad ZnS↓ przeszedł w osad cielisty MnS↓. Spowodowane jest to tym, że siarczek cynku posiada mniejszy iloczyn rozpuszczalności niż siarczek manganu, dlatego powstał on jako pierwszy.
Doświadczenie 1.4 WPŁYW ŚRODOWISKA NA PRZEBIEG REAKCJI REDOKS
Do każdej z trzech próbówek wpuszczamy po 1 cm3 Na2SO3 , następnie do każdej z nich:
roztworu H2SO4
roztworu NaOH
wody destylowanej
Do tych roztworów dodajemy KMnO4.
Nastąpiło odbarwienie się roztworu KMnO4, spowodowane jest to tym, że mangan w środowisku kwaśnym przechodzi w (+7) stopnia utlenienia na (+2) stopień utlenienia.
SO32- + MnO4- + H+ → Mn2+ + SO42- + H2O
Mn7+ + 5e- → Mn2+ /2 utleniacz
S4+ - 2e- → S6+ /5 reduktor
Bilans jonowy
5(-2) + 2(-1) +X = 2(+2) + 5(-2)
X=6
Ostateczna postać
5 SO32- + 2 MnO4- + 6H+ → 2 Mn2+ + 5 SO42- + 3 H2O
Roztwór KMnO4 przybrał barwę zieloną. Mangan w środowisku zasadowym uzyskał (+6) stopień utlenienia.
Na2SO32- + KMnO4- + NaOH → Na2MnO4- + K2SO42- + H2O
S4+ - 2e- → S6+ /1 reduktor
Mn7+ + e- → Mn6+ /2 utleniacz
Ostateczna postać
Na2SO32- + 2 KMnO4- + 2 NaOH → 2 Na2MnO4- + K2SO42- + H2O
Roztwór w próbówce przybrał brązową barwę. Mangan w środowisku obojętnym pod wpływem jonu SO32- przechodzi na (+4) stopień utlenienia.
Na2SO32- + KMnO4- + H2O → MnO2 + Na2SO42- + KOH-
Mn7+ + 3e- → Mn4+ /2 utleniacz
S4+ - 2e- → S6+ /3 reduktor
Ostateczna postać
3 Na2SO3 + 2 KMnO4 + H2O → 2 MnO2 + 3 Na2SO4 + 2KOH
Doświadczenie 1.6 WŁAŚCIWOŚCI ZWIĄZKÓW REDOKS NA POŚREDNICH STOPNIACH UTLENIENIA
Do dwóch próbówek dodajemy po 1cm3 roztworu NaNO2 i do każdej, w celu zakwaszenia, roztwór H2SO4. Następnie wprowadzamy roztwór:
a)KMnO4
b)KI
Roztwór w probówce jest bezbarwny. Mangan redukuje się na (+2) stopień utlenienia, azot natomiast utlenia się do (+5) stopnia.
2KMnO4 + 5NaNO2 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 5NaNO3 + 3H2O
Mn7+ +5e- → Mn2+ /2 utleniacz
N3+ - 2e- → N5+ / 5 reduktor
Roztwór w probówce przybrał barwę brązową i zaczął strącać się wolny jod. Jod utlenił się do (0) stopnia utlenienia, natomiast azot zredukował się do (+2) stopnia utlenienia i zaczął wydzielać się NO - tlenek azotu.
2KI + 2H2SO4 + 2NaNO2 → I20↑ + Na2SO4 + 2NO + 2H2O + K2SO4
2N3+ + e- → 2N2+ / 2 utleniacz
2I- - 2e- → I20 / 1 reduktor
W pierwszej reakcji NaNO2 pełni rolę reduktora, natomiast w drugiej rolę utleniacza.