Лабораторные работы ВСЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ РАСЧИТАНЫ НА 4 ЧАСА Модуль 2 . Оптики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «КОНЦЕНТРАЦИЯ РАСТВОРОВ» Цель работы: 1. Приобретение навыков приготовления растворов из более концентрированного раствора. 2. Ознакомление с титрованием растворов. Ход работы: 1. Приготовьте раствор соляной кислоты. Для этого налейте в плоскодонную колбу объемом 100 мл небольшое количество (20-50 мл) дистиллированной воды. Налейте в мерительную пробирку нужное количество миллилитров 12% серной кислоты и перелейте ее в колбу с водой. Закройте колбу притертой пробкой и, встряхивая колбу, перемешайте раствор. Долейте дистиллированную воду до калибровочной риски колбы (100 мл). 2. В каждую из двух конических колб налейте по 20 мл приготовленного раствора серной кислоты. Измерение объема выполняйте мерным цилиндром. Добавьте в каждую колбу 5 - 10 капель раствора фенолфталеина. 3. Бюретку заполните 0,1 Н раствором NaOH немного выше верхней (нулевой) отметки. Нажимая на стеклянный шарик в резиновой трубочке бюретки, установите мениск раствора на нулевой отметке. 4. Титрование выполняйте следующим образом: к 20 мл раствора H2SO4 приливайте 0,1Н раствор NaOH, нажимая на стеклянный шарик в резиновом наконечнике бюретки. Добавляемую в кислоту щелочь непрерывно размешивайте круговыми движениями конической колбы. После появления первой окраски (исчезающей при перемешивании), раствор NaOH добавляйте по каплям. Как только окраска раствора стала бледно-розовой, титрование прекратите. Возьмите отсчет по шкале бюретки объема раствора NaOH, израсходованного на титрование. Запишите результат первого титрования Vщ1 = … мл. Долейте раствор NaOH до нулевой отметки бюретки и оттитруйте раствор H2SO4 во второй колбе. Запишите результат второго титрования Vщ2 = … мл. Найдите среднее арифметическое значение результатов двух титрований Vщ (ср). Это объем NaOH, необходимый для титрования 20 мл приготовленного раствора кислоты. V щ ( ср ) V щ1 Vщ 2 2 5. Рассчитайте по данным титрования значение нормальной концентрации приготовленного раствора кислоты. Расчет выполняйте по закону эквивалентов: C Эоп( H SO ) 2 4 C Э ( NaOH ) V щ ( ср ) ; V H 2 SO 4 6. Рассчитайте погрешность опыта: C Эоп( H SO ) 2 4 T CЭ ( H 2 SO 4 ) T CЭ ( H 2 SO 4 ) 100 %; 7. Вычислите титр приготовленного раствора. С Эоп( H SO ) 2 4 T Hоп SO 2 4 M Э ( H 2 SO 4 ) 1000 8. Все результаты сведите в таблицу. Сформулируйте вывод по результатам работы. Содержание отчѐта Цель работы: Рассчитайте, сколько миллилитров серной кислоты (концентрацией 12%, плотностью 1,083 г/мл) потребуется для приготовления 100 мл раствора H 2 SO 4 заданной нормальности. T CЭ , ( H 2 SO 4 ) моль экв л Таблица исходных данных и полученных результатов V12%, V H SO , Объѐм раствора NaOH C Эоп( H SO ) , 2 4 2 4 мл (щелочи), мл израсходованного на моль экв титрование V щ1 Vщ 2 Vщ ср δ, % T Hоп SO , 2 4 г/мл л 20 Задача: определить нормальность ( C ЭT ( H 2 SO 4 ) ) 100 мл раствора, если для его приготовления было израсходовано V12%=______мл раствора H 2 SO 4 (концентрацией 12%, плотностью 1,083 г/мл). T CЭ ( H 2 SO 4 ) - рассчитанная теоретическая нормальность раствора серной кислоты (результат решения задачи). V12% - заданный объѐм 12% раствора H 2 SO 4 , необходимый для приготовления 100 мл раствора. V H 2 SO 4 – объѐм порции приготовленного раствора, который берѐтся для титрования (20 мл). V щ1 Vщ 2 и - объѐм раствора NaOH концентрацией C Э ( NaOH ) = 0,1Н, который израсходован на титрование (отсчѐты снимаются по бюретке). C Эоп( H SO ) - значение нормальности приготовленного раствора, определѐнного опытным 2 4 путѐм (рассчитывается по формуле закона эквивалентов). δ – погрешность эксперимента (рассчитывается по формуле из описания к работе). T Hоп SO 2 - титр приготовленного раствора. 4 Вывод: ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА» Опыт 1. Цель работы: установить зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ. Химические реактивы: сульфит натрия Na2SO3, подкисленный H2SO4; крахмал (внесен в раствор Na2SO3); иодат калия KIO3; дистиллированная вода. Химическая посуда и оборудование: секундомер, мерительные цилиндры, химические стаканы. Ход работы: Скорость реакции в зависимости от концентрации исследуется на примере: 2KIO3 + 5Nа2SO3 + H2SO4 = K2SO4 + 5Na2SO4 + I2 + H2O Приготовьте растворы иодата калия трех различных концентраций. Для этого отмерьте цилиндром 30 мл KIO3 и перелейте в стакан № 1. Затем отмерьте 20 мл KIO3, перелейте в стакан № 2 и добавьте туда же 10 мл Н2О. В третий стакан отмерьте 10 мл KIO3 и добавьте туда 20 мл Н2О. Воду отмерять тем же цилиндром, что и раствор KIO3 . Затем другим цилиндром отмерьте 30 мл Na2SO3. Раствор Na2SO3 быстро прилейте в стакан № 1, одновременно с приливанием включите секундомер. В момент окончания реакции ( резкое изменение цвета раствора ) – выключите секундомер. Запишите в таблицу время, прошедшее с момента сливания растворов до появления синего окрашивания. Аналогично измерьте время реакции для стаканов № 2 и № 3, также быстро прилив туда по 30 мл сульфита натрия. Заполните таблицу: Опыт Na2SO3 1 2 3 30 30 30 Относительную Раствор / объем, мл KIO3 H2O 30 20 10 скорость 0 10 20 Относитель ная Время реакции, с Относитель ная скорость концентрац ия 1,00 0,67 0,33 (V) рассчитайте как Сотн. / t (относительная концентрация ко времени реакции). Постройте график, откладывая по горизонтальной оси концентрации, а по вертикальной оси - относительную скорость реакции. Сделайте вывод, основываясь на законе действия масс. Соответствует ли ваш график этому закону ? Опыт 2. Цель работы: установить зависимость скорости химической реакции от температуры. Химические реактивы: тиосульфат натрия Na2S2O3, серная кислота H2SO4. Химическая посуда и оборудование: секундомер, мерительные цилиндры, химические стаканы, пробирки, термометр. Ход работы: Скорость реакции в зависимости от концентрации исследуется на примере: Nа2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2SO3 + S Отмерьте мерительной пробиркой 3 раза по 3 мл H2SO4 и перелейте в три химические пробирки. Другой мерительной пробиркой также 3 раза по 3 мл отмерьте раствор Na2S2O3 и перелейте в 3 другие химические пробирки. Сгруппируйте пробирки в три пары (кислота – тиосульфат натрия). Опыт 1. Возьмите первую пару пробирок и слейте оба раствора вместе. В момент сливания включите секундомер. При появлении слабой опалесценции выключите секундомер. Запишите в таблицу время реакции (“t,c”). Температура растворов равна комнатной, поэтому в графу “t0 c” запишите эту температуру по вашему термометру. Опыт 2. Вторую пару пробирок поместите в стакан с теплой водой, предварительно опустив в одну из пробирок термометр. Как только температура одного из растворов станет на 10 0С выше температуры первого опыта, уберите термометр и быстро слейте содержимое пробирок. Время реакции запишите в таблицу. Опыт 3. Проводится аналогично, но температуру третьей пары пробирок нужно установить на 10 0С выше температуры второго опыта. t 0C Опыт t, c Относительная скорость Температурный коэффициент 1 2 3 Относительную скорость рассчитайте по формуле: 1/t. Определите температурный коэффициент ( ). вывод. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ» Цель работы: приобретение навыков уравнивания окислительно-восстановительных реакций методом электронно-ионного баланса. Ход работы: провести следующие три опыта, отметить цвет всех растворов до реакции и после. Найти коэффициенты в уравнениях ОВР методом электронноионного баланса. Опыт 1. В пробирку налить 3 мл 0,5 Н раствора сульфита натрия Na2SO3 или сульфита калия K2SO3. Долить 1 мл 0,005 M раствора перманганата калия KMnО4 к этому раствору сульфита и перемешать. Отметить цвет осадка. Уравнять ОВР: Na2SO3 + КМnO4 + H2O Опыт 2. Na2SO4 + MnO2 + КOН В пробирку налить 3 мл 0,5 Н раствора сульфита натрия Na2SO3 или сульфита калия K2SO3. Долить 2 мл 20 % раствора серной кислоты H2SO4 и 1 мл 0,005 М раствора перманганата калия KMnО4. Отметить изменение цвета раствора. Уравнять ОВР: Na2SO3 + КMnO4 + H2SO4 Опыт 3. Na2SO4 + MnSO4 + H2O + K2SO4 Поместить в пробирку несколько крупинок оксида свинца (IV) PbO2. Долить 1 мл 0,2 Н раствора азотной кислоты HNO3 и 2 мл 3 % раствора пероксида водорода H2O2. После того, как реакция закончится, отметить изменения, которые произошли в ходе реакции. Уравнять ОВР: PbO2 + HNO3 + H2O2 Pb(NO3)2 + H2O + O2 Вывод: ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ЭЛЕКТРОЛИЗ» Цель работы: Опыт 1. Ознакомление с устройством гальванических элементов и электролизом растворов электролитов. Гальванический элемент Якоби-Даниэля. В один химический стакан налить не менее ½ объема 1 М раствор сульфата меди, в другой не менее ½ объема 1 М раствор сульфата цинка. Собрать гальванический элемент и измерить его ЭДС вольтметром. Сделать рисунок гальванического элемента, написать его электрохимическую схему и реакции, протекающие на электродах (в ионном виде). Рассчитать ЭДС данного гальванического элемента. Опыт 2. Концентрационный гальванический элемент. Нарисовать электрохимическую схему гальванического элемента и написать уравнения реакций, протекающих на электродах (в ионном виде). Рассчитать теоретическое значение ЭДС данного гальванического элемента. Опыт 3. Электролиз раствора хлорида меди. Налейте в U-образную трубку 0,5 М раствор хлорида меди примерно до середины. Вставьте в оба колена трубки графитовые электроды. Присоедините электроды к источнику постоянного тока и пропускайте ток около 5 минут. Выключите ток и рассмотрите катод, убедитесь в том, что на нем выделилась медь. Составьте схему электролиза и уравнения реакций, протекающих на электродах. Опыт 4. Электролиз раствора сульфата натрия. Налейте в U-образную трубку 0,5 М раствор сульфата натрия. Измерьте с помощью универсальной индикаторной бумаги реакцию раствора (если цвет бумаги не меняется, раствор имеет нейтральную реакцию, рН = 7). Погрузите в трубки графитовые электроды. Включите ток и пропускайте его около 5 минут. Наблюдайте выделение пузырьков газа на электродах. Выньте один электрод из трубки и прикоснитесь к нижнему концу электрода полоской индикаторной бумаги. Если она окрашивается в красноватый цвет – реакция раствора кислая (рН 7), если в зеленоватый – щелочная (рН 7). Отметьте реакцию раствора у анода и катода. Составьте схему электролиза и уравнения реакций, протекающих на электродах. Опыт 5. Электролиз раствора серной кислоты с медным анодом. Налейте в U-образную трубку 1 М раствор серной кислоты. Вставьте в оба колена трубки электроды, один графитовый, другой медный. Графитовый электрод соедините с катодом, а медный – с анодом источника тока. Включите ток. Во время электролиза наблюдайте за процессом, протекающим на катоде. Обратите внимание на то, что в начале опыта на катоде выделяются пузырьки газа, затем по мере окрашивания раствора в голубой цвет скорость выделения газа уменьшается и одновременно катод начинает покрываться слоем меди. Дайте объяснение этим явлениям и составьте уравнения реакций, протекающих на аноде и катоде. Вывод