Nr grupy ćwiczeniowej: 4.5.3 → 4.7.5 →	Dział materiału, którego dotyczy ćwiczenie: Reakcje analizy (rozkładu) Reakcje utleniania-redukcji (redoks)	Zaliczenie
Temat ćwiczenia: Rozkład soli - 4.5.3 Reakcje chloru i bromu z wodą - 4.7.5
Data wykonania ćwiczenia: 10.10.2011 r.	Imiona i nazwiska studentów wykonujących ćwiczenie: - Sławińska Adrianna - Szymczak Anna - Ścieńska Monika

Cel ćwiczenia nr 4.5.3

1. Wykrywanie CO₂ na podstawie reakcji kwasu solnego (HCl) z węglanem sodu (Na₂CO₃)

Opis doświadczenia:

Do pierwszej probówki wsypano ok. 1 cm³ CaCO₃ (węglan wapnia) i dodano ok. 2 cm³ roztworu kwasu solnego HCl o stężeniu 2 mol/dm³. Następnie u wylotu probówki wprowadzono zapaloną zapałkę.

Obserwacje:

Po dodaniu do probówki HCl zaobserwowano burzenie się CaCO_3, reakcja przebiegła bardzo gwałtownie. Po kontakcie płomienia zapałki z wydzielającym się CO₂ nastąpiło jego zgaszenie.

1. Wykrywanie chlorku wapnia (CaCl₂) na podstawie reakcji CO₂ i wody wapiennej.

Opis doświadczenia:

Do drugiej probówki wsypano ok. 3g CaCO₃ i dodano ok. 2 cm³ roztworu HCl o stężeniu
2 mol/dm³, po czym szybko zatkano probówkę korkiem z rurką odprowadzającą której wylot skierowano do wody wapiennej umieszczonej na szkiełku zegarkowym.

Obserwacje:

Nastąpiło zmętnienie wody wapiennej spowodowane wydzielającym się CO₂ wskutek czego doszło do powstania trudno rozpuszczalnego osadu CaCO₃. Po dłuższym działaniu wydostającego
się z probówki CO₂ zaobserwowano zanik zmętnienia wody wapiennej na skutek wytworzenia
się rozpuszczalnego wodorowęglanu wapnia Ca(HCO₃)₂

Równania chemiczne zachodzących przemian:

1. Wykrywanie CO₂ na podstawie reakcji kwasu solnego (HCl) z węglanem sodu (Na₂CO₃)

– próbówka pierwsza

forma cząsteczkowa:

CaCO₃ + 2 HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

węglan wapnia + kwas solny → chlorek wapnia + dwutlenek węgla (tlenek węgla IV) + woda

forma jonowa:

Ca²⁺ + CO₃^2- + 2H⁺ + 2Cl^- → Ca²⁺ + 2Cl^- + CO₂↑ + H₂O

1. Wykrywanie chlorku wapnia (CaCl₂) na podstawie reakcji CO₂ i wody wapiennej

– próbówka druga

pierwszy etap doświadczenia:

forma cząsteczkowa zachodzącej reakcji:

CaCO₃ + 2 HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

węglan wapnia + kwas solny → chlorek wapnia + dwutlenek węgla (tlenek węgla IV) + woda

forma jonowa zachodzącej reakcji:

Ca²⁺ + CO₃ ^2- + 2H⁺ + 2Cl^- → Ca²⁺ + 2Cl^- + CO₂↑ + H₂O

forma cząsteczkowa zachodzącej reakcji:

CO₂↑ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ ↓ + H₂O

dwutlenek węgla + woda wapienna → węglan wapnia + woda

postać jonowa zachodzącej reakcji:

CO₂↑ + Ca²⁺ + 2OH^- → CaCO₃ ↓ + H₂O

drugi etap doświadczenia:

forma cząsteczkowa zachodzącej reakcji:

CaCO₃ + CO₂↑ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

węglan wapnia + dwutlenek węgla + woda → wodorowęglan wapnia

forma jonowa zachodzącej reakcji:

Ca²⁺ + CO₃ ^2- + CO₂↑+ H₂O → Ca²⁺ + 2HCO₃ ^–

Wnioski:

Pierwsza probówka – wydzielenie się dwutlenku węgla zostało spowodowane rekcją węglanu wapnia z kwasem solnym.

Druga probówka – zmętnienie wody wapiennej zostało spowodowane wydzielającym
się dwutlenkiem węgla, co skutkowało powstaniem trudno rozpuszczalnego osadu węglanu wapnia, który pod wpływem wydzielającego się przez dłuższy czas dwutlenku węgla przeszedł
w rozpuszczalny wodorowęglan wapnia Ca(HCO₃)₂ (zanik zmętnienia wody wapiennej).

Pytania dodatkowe:

1. Do czego jest stosowana woda wapienna?

Woda wapienna (łac. Aqua Calcis) to zwyczajowa nazwa nasyconego wodnego roztworu wodorotlenku wapnia Ca(OH)₂

Woda wapienna wykorzystywana jest do:

- laboratoryjnego wykrywania CO₂

- w procesach uzdatniania wody jako stabilizator

- w procesach zmiękczanie wody metodą dekarbonizacji lub wapienno-sodową

- w medycynie jako środek ściągający, przeciwzapalny, antyseptyczny, osuszający, przeciwwysiękowy, alkalizujący

1. Wskaż, gdzie w przyrodzie zachodzi obserwowana reakcja i omów jej konsekwencje.

Obserwowana reakcja w przyrodzie prowadzi do rozpuszczania skał węglanowych wskutek wytworzenia się wodorowęglanu wapnia Ca(H CO₃)₂ przy udziale CO₂ - tego typu zjawisko nosi nazwę krasu węglanowego.

Cel ćwiczenia nr 4.7.5.

Celem ćwiczenia było przeprowadzenie reakcji wody chlorowej z azotanem (V) srebra AgNO₃
i wody bromowej z AgNO₃

Opis doświadczenia:

a) do pierwszej probówki wlano ok. 1 cm³ wody chlorowej, następnie dodano kilka kropel roztworu azotanu (V) srebra AgNO₃

b) do drugiej probówki wlano ok. 1 cm³ wody bromowej, następnie dodano kilka kropel roztworu azotanu (V) srebra AgNO₃

Obserwacje:

ad a) zaobserwowano powstanie białego, serowatego osadu chlorku srebra AgCl, który pod wpływem rozkładu fotochemicznego fioletowieje

ad b) zaobserwowano powstanie żółtego osadu bromku srebra AgBr, który pod wpływem rozkładu fotochemicznego zielenieje.

Równania chemiczne zachodzących przemian:

Równania chemiczne przemian zachodzących w pierwszej probówce:

*** Powstawanie wody chlorowej:

0 I -II I I -II I -I

Cl₂ + H₂O → HClO + HCl

chlor + woda → kwas chlorowy (I); (kwas podchlorawy) + kwas solny

0 -I

Cl₂ + 2 e → 2 Cl

(reakcja redukcji)

I

Cl₂ - 2 e → 2 Cl

(reakcja utlenienia)

forma cząsteczkowa zachodzącej reakcji:

HClO + HCl + AgNO₃ → AgCl↓ + HNO₃ + HCl

woda chlorowa

kwas podchlorawy + kwas solny + azotan (V) srebra → chlorek srebra + kwas azotowy (V) + kwas solny

forma jonowa zachodzącej reakcji:

H⁺ + ClO^- + H⁺ + Cl^- + Ag⁺ + NO₃ ^- → AgCl ↓ +H⁺ + NO₃^- + H⁺ + Cl^-

Równania chemiczne przemian zachodzących w drugiej probówce:

*** powstawanie wody bromowej:

Br₂ + H₂O → HBrO + HBr

brom + woda → kwas bromowy (I) + kwas bromowodorowy

0 I -II I I -II I -I

Br₂ + H₂O → HBrO + HBr

0 -I

Br₂ + 2 e → 2 Br

(reakcja redukcji)

0 I

Br₂ - 2 e → 2 Br

(reakcja utlenienia)

forma cząsteczkowa zachodzącej reakcji:

HBrO + HBr + AgNO₃ → AgBr ↓ + HNO₃ + HBr

woda bromowa

kwas bromowy (I) + kwas bromowodorowy + azotan (V) srebra → bromek srebra + kwas azotowy (V) + kwas bromowodorowy

forma jonowa zachodzącej reakcji:

H⁺ + BrO^- + H⁺ + Br ^- + Ag ⁺ + NO₃ ^- → AgBr ↓ + H⁺ + NO₃^- + H⁺ Br ^–

Wnioski:

Probówka pierwsza – biały serowaty osad chlorku azotu powstał w wyniku reakcji wody chlorowej.

Probówka druga – żółty osad bromku azotu powstał w wyniku reakcji wody bromowej z azotanem (V) srebra).

Pytania dodatkowe:

1. Na podstawie wykonanego doświadczenia uzasadnij, dlaczego chlorowanie wody wodociągowej, stosowane w celach bakteriobójczych, powoduje zmianę jej smaku oraz może powodować po spożyciu podrażnienie układu pokarmowego.

Podczas reakcji chloru ze związkami organicznymi mogą powstawać liczne produkty dezynfekcji
a wiele z nich w nadmiernej ilości nie są obojętne dla zdrowia człowieka. Najlepiej poznaną grupą ubocznych produktów chlorowania są trihalometany (THM). Przy ich tworzeniu powstaje szereg innych związków chloroorganicznych np. chlorofenole co wpływa znacząco na pogorszenie właściwości organoleptycznych wody. Trihalometany powstają nie tylko w miejscu uzdatniania (tzn. w wodociągu) ale także w sieci rozprowadzającej wodę, przy czym im dalej płynie woda tym ich stężenie jest wyższe i tym większa różnorodność. Proces tworzenia trwa do momentu wyczerpania jednego ze składników reakcji: chloru lub substancji organicznej co następuje dopiero po przygotowaniu wody a to z kolei powoduje usunięcie chloru i pozwala na przerwanie narastania stężenia THM-ów.

2. Napisz reakcję wyjaśniającą obecność jonów Cl^- w wodzie chlorowej i jonów Br^- w wodzi bromowej (będących wodnymi roztworami tych pierwiastków).

Cl₂ + H₂O → HClO + HCl

chlor + woda → kwas chlorowy (I) + kwas solny

Cl₂ + H₂O → H⁺ + ClO^- + H⁺ + Cl^-

Br₂ + H₂O → HBrO + HBr

brom + woda → kwas borowy (I) + kwas bromowodorowy

Br₂ + H₂O → H⁺ + BrO^- + H⁺ + Br^-