Cel i zakres ćwiczenia

Celem doświadczeń jest zapoznanie się z różnymi typami reakcji chemicznych, opanowanie umiejętności pisania i bilansowania równań reakcji.

Opis stanowiska badań

Aparatura używana:

- probówki,

- pipety,

- odpowiednie odczynniki,

- woda destylowana.

Doświadczenie 4.1 (Badanie amfoterycznych właściwości wodorotlenków)

Do czterech probówek wlałam po około 1 cm³ roztworów:

a)Pb(NO₃)_2, b) Al₂(SO₄)_3, c) ZnSO₄ d) Cr₂(SO₄)₃.

Do każdej probówki dodałam tyle roztworu NaOH, aby wytrącić osady wodorotlenków wyżej wymienionych metali.

1. Pb(NO₃)₂ - azotan (V) ołowiu (II)

Pb(NO₃)₂ + 2NaOH → Pb(OH)₂↓ + 2NaNO₃

Pb(OH)₂↓ + 2H(NO)₃ → Pb(NO₃)₂ + 2H₂O

Pb(OH)₂↓ + 2NaOH → Na₂PbO₂ lub Na₂[Pb(OH)₄]^- + 2H₂O

2. Al₂(SO₄)₃ - siarczan (VI) glinu

Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 2Al(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄

Al(OH)₃↓ + HCl → AlCl₃ +3H₂O

Al(OH)₃↓ + 3NaOH → Na₃AlO₃ + 3H₂O

3. ZnSO₄ - siarczan (VI) cynku

ZnSO₄ + 2NaOH → Zn (OH)₂↓ + Na₂SO₄

Zn (OH)₂↓ + 2HCl → ZnCl₂ + 2H₂O

Zn (OH)₂↓ + 2NaOH → Na₂ZnO₂ lub Na₂[Zn(OH)₄] + 2H₂O

4. Cr₂(SO₄)₃ - siarczan (VI) chromu

Cr₂(SO₄)₃ + 6NaOH →2Cr(OH)₃↓ + Na₂SO₄

Cr(OH)₃↓ + HCl →CrCl₃ +3H₂O

Cr(OH)₃↓ + 3NaOH → Na₃CrO₃ + 3H₂O

Wnioski: Powstałe wcześniej osady to wodorotlenki amfoteryczne. Wodorotlenki te reagują z kwasami i zasadami. W reakcjach z kwasami zachowują się jak zasady i odwrotnie.Wodorotlenek NaOH wytrącił z roztworów trudno rozpuszczalne osady: Pb(OH)₂ (mleczno-biały osad), Al(OH)₃ (mleczno-biały osad), Zn(OH)₂(mleczno-biały), Cr(OH)₃(zlelononiebieski osad), Które rozpuściły się w kwasie HCl tworząc sole oraz rozpuszczają się w nadmiarze zasady NaOH tworząc rozpuszczalne hydrokompleksy (np.: Na₂PbO₂).

Doświadczenie 4.3.Wpływ iloczynu rozpuszczalności na kolejność strącania osadów.

Do Trzech probówek wlałam a) ZnCl₂, b) MnCl₂, c) mieszaninę obu tych związków. Następnie do każdej z nich dodawałam kroplami (NH₄)₂S.

Reakcje, które zaszły w doświadczeniu:

1. ZnCl₂ - chlorek cynku

ZnCl₂ + (NH₄)₂S → ZnS↓ + 2NH₄Cl

Zn²⁺ + 2Cl^- + 2NH₄⁺ +S^2- → ZnS↓ + 2NH₄⁺ + 2Cl^-

W probówce wytrącił się biały mętny osad ZnS

2. MnCl₂ - chlorek manganu

MnCl₂ + (NH₄)₂S → MnS↓ + 2NH₄Cl

Mn²⁺ + 2Cl^- + 2NH₄⁺ +S^2- → MnS↓ + 2NH₄⁺ + 2Cl^-

W probówce wytrącił się cielisty osad MnS

3. mieszanina (ZnCl₂, MnCl₂)

ZnCl₂ + MnCl₂ + 2(NH₄)₂S → ZnS↓ + MnS↓ + 4NH₄Cl

Zn²⁺ + 2Cl^- + Mn²⁺ + 2Cl^- +4NH₄⁺ + S^2- → ZnS↓ + MnS↓ +4NH₄⁺ + 4Cl^-

W probówce trzeciej należało określić kolejność wytrącania się osadów. Jako pierwszy wytrącił się ZnS, a jako drugi MnS. Wszystkie wytrącające się związki miały galaretowaty stan skupieni- charakterystyczny dla amfoterów. Niejednorodne wytrącanie się osadów spowodowane jest różnym iloczynem rozpuszczalności.

Wnioski:

Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń możemy wywnioskować, że kolejność wytrącania osadów zależy iloczynu rozpuszczalności (I_r). Pierwszy strąca się osad, którego iloczyn rozpuszczalności jest najmniejszy, potem kolejno te których iloczyny rozpuszczalności są większe.

Iloczyn rozpuszczalności (I_r) siarczku cynku (ZnS)=1,2*10^-23 < I_r siarczku manganu (MnS)=2,4*10^-15

Doświadczenie 4.4 ( Wpływ środowiska na przebieg reakcji redoks)

Do trzech probówek wprowadziliśmy 1 cm³ siarczanu (VI) sodu (Na₂SO₃). Kolejno do każdej probówki dodaliśmy a) roztworu H₂SO₄ b) NaOH c) wody destylowanej. Na tak przygotowane roztwory podziałaliśmy manganianem (VII) potasu KMnO_4. W probówce pierwszej odbarwił się, w drugiej odbarwił się na zielono natomiast w trzeciej wytrącił się brunatny osad.

Reakcje zachodzące w doświadzceniu:

KMnO₄ → K⁺ + MnO^-₄ Na₂SO₃ → 2Na⁺ +SO₃^2-

1+x+(-2*4)=0 1+x+(-2*3)+0

1+x-8=0 1+x-6=0

x=7 x=4

a) odczyn kwaśny:

Na₂SO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂SO₃

2MnO₄^- + 6H⁺ + 5SO₃^2- → 5SO₄^2- + 2Mn² + 3H₂O

Mn + 5e^- → Mn /x2 ⇒ 2Mn + 10e^- → 2Mn - proces redukcji

S - 2e^- → S /x5 ⇒ 5S - 10e^- → 5S - proces utlenienia

b) odczyn zasadowy:

Na₂SO₃ + NaOH → Na₂SO₃ + NaOH

2MnO₄^- + 2OH^- + SO₃^2- → SO₄^2- + 2MnO₄^2- +H₂O

Mn + 1e^- → Mn /x2 ⇒ 2Mn + 2e^- → 2Mn - proces redukcji

S -2e^- → S /x1 ⇒ S -2e^- → S - proces utlenienia

c) odczyn obojętny:

Na₂SO₃ +2H₂O → 2NaOH + H₂SO₃

2MnO₄^- + 3SO₃^2- + H₂O → 2MnO₂ + 3SO₄² + OH^-

Mn + 3e^- → Mn /x2 ⇒ 2Mn + 6e^- → 2Mn - proces redukcji

S - 2e^- → S /x3 ⇒ 3S - 6e^- → 3S - proces utlenienia

Wnioski:

We wszystkich probówkach kolor zmienił się. W roztworze zasadowym na zielony w kwaśnym na bezbarwny a w obojętnym na brązowy (brunatny). Przyczyną powstania innych reakcji pomimo użycia jednakowych odczynników było środowisko w jakim zachodzą reakcje.W środowisku kwaśnym KmnO₄ obniżył swój stopień utlenienia z +7 na + 2, w zasadowym z +7 na +6, obojętnym z +7 na +4. W różnych pH powstały różne produkty.

Doświadczenie 4.6. ( Własności związków redoks na pośrednich stopniachutlenienia)

Reakcje, które zaszły w doświadczeniu:

1. 
   
   
   
   2NaNO₂ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HNO₂

2MnO₄^- + 5NO₂ + 6H⁺ →2Mn²⁺ + 5NO₃^- + 3H₂O

Mn + 5e^- → Mn /*2 - proces redukcji

N -2e^- → N /*5 - proces utlenienia

-2+(-5)+x=4+(-5)

x=6

2. 
   
   
   
   2NaNO₂ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HNO₂

2NO₂^- + 2I^- + 4H⁺ → I₂ + 2NO + 2H₂O

N + 1e^- → N /*2 - proces redukcji

2I -2e^- → I /*1 - proces utlenienia

(-2)=(-2)+x=0

x=4

Wnioski:

Azotan (III) sodu NaNO₂ w pierwszej reakcji spełnia rolę reduktora, a w drugiej utleniacza.

4

+I

-II

x

+VII

-II

+IV

-II

+VI

+II

+I

+I

-II

-II

siarczek cynku

(biały osad)

chlorek cynku

utleniacz

reduktor

+VII

+II

+IV

+VI

+VII

+II

+VI

+IV

+I

-II

x

+VII

+VII

-II

-II

-II

-II

-II

-II

-II

+I

+I

+I

+I

-II

-II

-II

-II

-II

+VI

+VI

+IV

+IV

+IV

+VI

utleniacz

utleniacz

reduktor

reduktor

+VII

+VI

+VI

+VII

+IV

+IV

+VI

+VI

+VII

+VII

+IV

+IV

+IV

+IV

+VI

+VI

azotan (V) ołowiu

wodorotlenek

sodu

wodorotlenek ołowiu (II)

azotan (V)

sodu

kwas

azotowy (V)

wodorotlenek ołowiu (II)

azotan (V)

ołowiu (II)

woda

Tetrahydroksoołowian (II) sodu

ołowian (II)

sodu

woda

wodorotlenek

sodu

wodorotlenek ołowiu (II)

siarczek (VI)

glinu

wodorotlenek

sodu

wodorotlenek

glinu

siarczan (VI)

sodu

wodorotlenek

glinu

wodorotlenek

sodu

glinian

sodu

woda

wodorotlenek

glinu

kwas

solny

chlorek

glinu

woda

siarczan (VI) cynku

wodorotlenek

sodu

wodorotlenek

cynku

siarczan (VI)

sodu

wodorotlenek

cynku

wodorotlenek

cynku

kwas

solny

chlorek

cynku

woda

wodorotlenek

sodu

Tetrahydroksocynkan (II)

sodu

woda

cynkan (II)

sodu

wodorotlenek

chromu

siarczan (VI)

sodu

wodorotlenek

sodu

siarczan (VI)

chromu

wodorotlenek

chromu

kwas

solny

chlorek

chromu

woda

woda

chromian

sodu

wodorotlenek

sodu

wodorotlenek

chromu

siarczek

amonu

chlorek

amonu

siarczek manganu

chlorek

amonu

chlorek

manganu

siarczek

amonu

chlorek

amonu

siarczek

manganu

siarczek

cynku

chlorek cynku

siarczek

amonu

chlorek

manganu

siarczan (VI)

sodu

kwas

siarkowy (VI)

siarczan (VI)

sodu

kwas

siarkowy (IV)

siarczan (VI)

sodu

siarczan (VI)

sodu

wodorotlenek

sodu

wodorotlenek

sodu

kwas

siarkowy (IV)

Siarczan (VI)

sodu

woda

wodorotlenek

sodu

azotan (III)

sodu

kwas

siarkowy (VI)

kwas

azotowy (III)

siarczan (VI)

sodu

+VII

+II

+III

+V

kwas

azotowy (III)

siarczan (VI)

sodu

kwas

siarkowy (VI)

azotan (III)

sodu

+III

+II

0

-I

+III

+II

+VII

+V

+III

+II

-I

0

utlenuiacz

reduktor

---