Chemia Ogólna I. laboratorium. I rok Chemii Studia stacjonarne I stopnia

Transkrypt

1 Chemia Ogólna I laboratorium I rok Chemii Studia stacjonarne I stopnia

2 Tematy ćwiczeń Ćwiczenie 1 Organizacja i zasady pracy w laboratorium Wprowadzenie w technikę pracy laboratoryjnej Ćwiczenie 2 Podstawowe czynności laboratoryjne Ćwiczenie 3 Roztwory właściwe Ćwiczenie 4 Typy reakcji chemicznych Ćwiczenie 5 Kinetyka i równowaga reakcji chemicznych Ćwiczenie 6 Kataliza reakcji chemicznych Ćwiczenie 7 Dysocjacja elektrolityczna Stała i stopień dysocjacji Ćwiczenie 8 Protoliza soli Ćwiczenie 9 Stężenie jonów wodorowych wskaźniki ph Iloczyn jonowy wody Ćwiczenie 10 Badanie amfoteryczności wodorotlenków Ćwiczenie 11 Oznaczanie stężenia jonów wodorowych w roztworach kwasów i zasad Ćwiczenie 12 Oznaczanie ph produktów żywnościowych

3 ĆWICZENIE 1 ORGANIZACJA I ZASADY PRACY W LABORATORIUM WPROWADZENIE W TECHNIKĘ PRACY LABORATORYJNEJ Doświadczenie 1 Zapoznanie się ze sprzętem laboratoryjnym Obejrzeć dokładnie dostępny sprzęt laboratoryjny. W sprawozdaniu podać nazwę, zastosowanie oraz rysunek szkicowy.

4 Doświadczenie 2 Zapoznanie się z budową i działaniem palnika Zapalić prawidłowo palnik. Wyregulować dopływ gazu przez odpowiednie odkręcenie tarczy w celu uzyskania prawidłowego płomienia. Uwaga! NIE WOLNO KORZYSTAĆ Z USZKODZONEGO PALNIKA!

5 Doświadczenie 3 Ogrzewanie cieczy Sprzęt: probówka, zlewka, kolba płaskodenna, kolba okrągłodenna, palnik gazowy, siatka azbestowa, trójnóg, szczypce metalowe, łaźnia wodna, płaszcz grzejny Obejrzeć pokaz prawidłowego ogrzewania cieczy w probówce, zlewce, kolbie płaskodennej oraz okrągłodennej. W sprawozdaniu przedstawić opis omawianej czynności laboratoryjnej z zastosowaniem wykorzystanych zestawów. WYMAGANIA Zasady udzielania pierwszej pomocy. Znajomość podstawowego sprzętu laboratoryjnego. Budowa i działanie palnika gazowego. Mycie szkła laboratoryjnego. Karty charakterystyki odczynników chemicznych. Ogrzewanie, chłodzenie, suszenie substancji stałych i cieczy. Łaźnie powietrzne i cieczowe.

6 ĆWICZENIE 2 PODSTAWOWE CZYNNOŚCI LABORATORYJNE Doświadczenie 1 Odmierzanie objętości zapoznanie się z techniką pipetowania Korzystając z pipet o różnej objętości odmierzyć ściśle określoną ilość wody np. 2 ml, 3 ml. Policzyć liczbę kropli z pipety o objętości 1 ml i 2 ml.

7 Doświadczenie 2 Odmierzanie objętości posługiwanie się biuretą Napełnić biuretę wodą i odmierzyć z biurety następujące objętości wody: 5 ml, 15 ml, 25 ml z dokładnością do 0,1 ml.

8 Doświadczenie 3 Ważenie zapoznanie się z techniką ważenia i sporządzenie odważki Sprzęt i odczynniki: waga elektroniczna, naczynka wagowe, łyżeczki i łopatki porcelanowe, stały Ni(NO 3 ) 2 6H 2 O, stały CoSO 4 7H 2 O Na wadze z dokładnością do 0,001 g, odważyć azotan(v) niklu(ii) oraz siarczan(vi) kobaltu(ii) w celu sporządzenia roztworów wyżej wymienionych soli o stężeniu 0,1 mol/l. W sprawozdaniu przedstawić obliczenia wyznaczonej masy podanych substancji do sporządzenia roztworów. Omówić zasady prawidłowej techniki ważenia.

9 Doświadczenie 4 Sporządzanie roztworów rodzaje stężeń Sprzęt i odczynniki: kolby miarowe (100 ml), pipety (10 ml), tryskawki, stały Ni(NO 3 ) 2 6H 2 O, stały CoSO 4 7H 2 O, 3% roztwór CH 3 COOH 1. Korzystając ze sporządzonych odważek substancji z doświadczenia nr 3, sporządzić roztwory wodne azotanu(v) niklu(ii) oraz siarczanu(vi) kobaltu(ii) o stężeniach 0,1 mol/l, w kolbach miarowych o pojemności 100 ml. 2. Sporządzone roztwory azotanu(v) niklu(ii) oraz siarczanu(vi) kobaltu(ii) rozcieńczyć dziesięciokrotnie w kolbach miarowych o pojemności 100 ml. 3. Roztwory azotanu(v) niklu(ii) oraz siarczanu(vi) kobaltu(ii) z punktu nr 2, ponownie rozcieńczyć w kolbach miarowych o pojemności 100 ml, uzyskując roztwory tych soli o stężeniu mol/l. 4. 3% roztwór CH 3 COOH rozcieńczyć do stężenia 0,05 mol/l w kolbie miarowej o pojemności 100 ml. Gęstość 3% roztworu CH 3 COOH wynosi 1,0012 g/ml. W sprawozdaniu należy przedstawić obliczenia dotyczące przeliczania stężeń roztworów. WYMAGANIA Ważenie, odmierzanie objętości, wyznaczanie masy i objętości. Błędy ważenia. Sporządzanie roztworów. Sposoby wyrażania stężeń roztworu: molowość, procentowość. Przejście od jednego sposobu wyrażania stężenia do innych i związane z tym obliczenia.

10 ĆWICZENIE 3 ROZTWORY WŁAŚCIWE Doświadczenie 1 Wpływ rozpuszczalnika na rozpuszczalność substancji Sprzęt i odczynniki: cukier, gliceryna, stały NaCl, stały CuSO 4, kwas benzoesowy, etanol, chloroform, butanol, aceton, probówki, pipety Sprawdzić w temperaturze pokojowej rozpuszczalność wyżej wymienionych substancji w każdym z następujących rozpuszczalników: woda, etanol, chloroform, butanol i aceton. Za każdym razem umieszczać w probówce nie więcej niż 1-2 ml rozpuszczalnika i kilka kryształów substancji rozpuszczanej i intensywnie mieszać. Wszystkie czynności z tymi rozpuszczalnikami należy wykonywać pod dygestorium. Zanotować w tabeli rozpuszczalności wnioski, zaznaczając za pomocą litery r - rozpuszczalność, nr - nierozpuszczalność, sr - częściową rozpuszczalność substancji w danym rozpuszczalniku. Tabela rozpuszczalności Rozpuszczalnik Cukier Gliceryna Etanol NaCl CuSO 4 Kwas benzoesowy Woda Etanol Chloroform n-butanol Aceton

11 Doświadczenie 2 Wpływ rozdrobnienia i mieszania na rozpuszczalność substancji Sprzęt i odczynniki: stały CuSO 4 5H 2 O, stały Ni(NO 3 ) 3 6H 2 O, Al(NO 3 ) 3 3H 2 O, moździerz porcelanowy, probówki a) wpływ rozdrobnienia; Wybrać kilka dużych kryształów CuSO 4 5H 2 O. Rozetrzeć w moździerzu porcelanowym i wsypać proszek do probówki. Do drugiej probówki włożyć kilka dużych kryształów tej soli i obie probówki napełnić równą ilością wody destylowanej. Pozostawić probówki w statywie i obserwować szybkość rozpuszczania. W podany wyżej sposób zbadać również rozpuszczalność Ni(NO 3 ) 3 6H 2 O i Al(NO 3 ) 3 3H 2 O b) wpływ mieszania; Umieścić w obu probówkach po kilka kryształów CuSO 4 5H 2 O i wlać do każdej po kilka ml wody destylowanej. Jedną probówkę wstawić w statyw, a zawartość drugiej mieszać intensywnie. W której probówce nastąpiło szybsze rozpuszczanie się soli miedzi(ii) i dlaczego? Zbadać również rozpuszczalność Ni(NO 3 ) 3 6H 2 O i Al(NO 3 ) 3 3H 2 O

12 Doświadczenie 3 Wpływ temperatury na rozpuszczalność substancji Sprzęt i odczynniki: stały CuSO 4 5H 2 O, stały Ni(NO 3 ) 3 6H 2 O, stały Al(NO 3 ) 3 3H 2 O, stały CaCl 2, stały CaCl 2 6H 2 O, roztwór Pb(NO 3 ) 2, roztwór NaCl, roztwór CuSO 4, roztwór NaOH, NH 3, fenoloftaleina, probówki, zlewki, pipety a) W dwóch probówkach umieścić po jednym dużym krysztale CuSO 4 5H 2 O. Do jednej probówki wlać zimnej wody, do drugiej taką samą ilość gorącej wody, zamieszać. W której probówce roztwór szybciej zabarwił się na niebiesko i dlaczego? Zbadać również Ni(NO 3 ) 3 6H 2 O i Al(NO 3 ) 3 3H 2 O b) Do około 2 g bezwodnego CaCl 2 w dużej probówce dodać około 4 ml wody. Wymieszać i zanotować zmianę temperatury (zanurzyć termometr). W drugiej dużej probówce umieścić około 2 g CaCl 2 6H 2 O, dodać około 4 ml wody, zamieszać i zmierzyć temperaturę: temperatura w probówce 1 - temperatura w probówce 2 Dlaczego przy rozpuszczaniu w wodzie uwodnionego i bezwodnego CaCl 2 występują tak znaczne różnice w efekcie cieplnym? c) Do jednej probówki wlać około 5 ml rozcieńczonego roztworu Pb(NO 3 ) 2, do drugiej 5 ml rozcieńczonego roztworu NaCl. Do probówki trzeciej przelać połowę zawartości pierwszych dwu. Zaobserwować zmiany, jakie zaszły w probówce trzeciej. Ogrzać roztwory w probówce 1 i 2 do wrzenia i zmieszać je ze sobą. Zaobserwować czy są jakieś zmiany. Ochłodzić tę mieszaninę wodą wodociągową. Co się dzieje w miarę oziębiania zawartości probówki? Ogrzać probówkę trzecią do wrzenia i zapisać zachodzące przemiany. Napisać jonowo i cząsteczkowo przbieg zachodzącej reakcji. Jak wpływa temperatura na rozpuszczalność chlorku ołowiu(ii)? W podany wyżej sposób zbadać również parę roztworów CuSO 4 i NaOH. d) Do małej zlewki wlać około 2 ml roztworu NH 3 w wodzie i dodać kroplę fenoloftaleiny (powstające zabarwienie jest typowe dla zasad z fenoloftaleiną). Ogrzewać łagodnie zlewkę i sprawdzić zapach wydzielających się par. Obserwować zmianę barwy roztworu fenoloftaleiny w zlewce w czasie ogrzewania. Jaki gaz wydziela się z roztworu i dlaczego?

13 Doświadczenie 4 Przygotowanie roztworu przesyconego Sprzęt i odczynniki: Na 2 S 2 O 3, probówki, zlewka Umieścić około 5 g Na 2 S 2 O 3 w suchej probówce zwracając uwagę, żeby żaden kryształ nie został na ściankach w górnej jej części. Dodać do probówki nie więcej niż 5 kropli wody i ogrzewać probówkę w zlewce z gorącą wodą aż sól rozpuści się całkowicie. Wstawić probówkę z roztworem jednorodnym nieruchomo w statywie (nie wstrząsać). Po kilkunastu minutach, gdy zawartość probówki ostygnie, sprawdzić czy w probówce są jakieś kryształy. Jeśli są, roztwór musi być ponownie ogrzany i ochłodzony. Jeśli żadne kryształy nie są widoczne, dodać do roztworu mały kryształek tiosiarczanu sodu. Co się stało po dodaniu tego kryształu i jaki był efekt cieplny towarzyszący temu zjawisku (zmierzyć termometrem temperaturę mieszaniny)? Dlaczego po dodaniu kryształu tiosiarczanu sodu do roztworu przesyconego tej soli obserwuje się efekt cieplny? Co to są roztwory przesycone i czy są to stany trwałe? WYMAGANIA Pojęcie roztworu, roztwór nasycony, przesycony. Mechanizm przechodzenia ciała stałego do roztworu. Solwatacja i hydratacja jonów. Rozpuszczalność i jej zależność od temperatury.

14 ĆWICZENIE 4 TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH Doświadczenie 1 Reakcje syntezy, rozkładu i wymiany Sprzęt i odczynniki: (NH 4 ) 2 CO 3, wstążka magnezowa, granulki cynku, 0,1 mol/l HCl, fenoloftaleina, papierek wskaźnikowy, palnik gazowy, szczypce drewniane, szczypce metalowe a) Kawałek wstążki magnezowej ująć w szczypce i spalić w płomieniu palnika. Produkt spalania przenieść do parowniczki, dodać kilka kropli wody destylowanej oraz dwie krople fenoloftaleiny. b) W probówce umieścić pół łyżeczki węglanu amonu i ogrzewać za pomocą palnika gazowego. Do wylotu probówki zbliżyć zwilżony wodą papierek wskaźnikowy. c) Do probówki wrzucić kilka granulek cynku i dodać 2-3 ml kwasu solnego. Zanotuj obserwacje i zapisz cząsteczkowe równania zachodzących reakcji.

15 Doświadczenie 2 Typowe reakcje jonowe Sprzęt i odczynniki: 0,1 mol/l NaOH, 0,1 mol/l HCl, 0,1 mol/l NH 3(aq), 0,1 mol/l CH 3 COOH, 0,1 mol/l H 2 SO 4, 0,05 mol/l Ba(OH) 2, fenoloftaleina Do dwóch zlewek wlać dwa wskazane poniżej roztwory i zamieszać. a) NaOH i HCl przed zmieszaniem dodać do roztworu HCl kroplę fenoloftaleiny, następnie zmieszać roztwory i dodawać ostrożnie NaOH aż do zmiany barwy wskaźnika b) CH 3 COOH i NH 3(aq) zmieszać roztwory wobec fenoloftaleiny c) H 2 SO 4 i Ba(OH) 2 d) AgNO 3 i HCl Zanotuj obserwacje i zapisz cząsteczkowe i jonowe równania zachodzących reakcji. WYMAGANIA Podstawowe typy reakcji chemicznych. Zapisywanie równań reakcji.

16 ĆWICZENIE 5 KINETYKA I RÓWNOWAGA REAKCJI CHEMICZNYCH Doświadczenie 1 Wpływ stężenia na szybkość reakcji w układzie jednorodnym Sprzęt i odczynniki: 8 probówek, 4 pipety, stoper, 1 mol/l H 2 SO 4, 1 mol/l Na 2 S 2 O 3 Do kolejnych probówek odmierzyć następujące objętości roztworów: Objętość roztworu [ml] Nr Na 2 S 2 O 3 H 2 O H 2 SO 4 H 2 O 1a b a b a b a b Następnie zlewamy kolejno parami roztwory o równych stężeniach, rozpoczynając od bardziej stężonych 4a, 4b...itd. Mierzymy dokładnie czas stoperem do pojawienia się pierwszego zmętnienia. Opracowanie wyników: 1. Podać równanie reakcji. 2. Zanotować temperaturę pomiarów. 3. Podać wyjściowe stężenia Na 2 S 2 O 3 i H 2 SO Wyniki przedstawić w tabeli, obliczyć stężenie roztworu, czas reakcji i prędkość początkową. Nr probówki Stęż. roztworu [mol/l] 4a i 4b 3a i 3b 2a i 2b 1a i 1b Czas reakcji [s] Prędkość pocz. reakcji [mol L -1 s -1 ] Porównać i uzasadnić otrzymane wyniki dotyczące czasu i prędkości reakcji od stężenia substratów.

17 Doświadczenie 2 Wpływ temperatury na szybkość reakcji w układzie jednorodnym Sprzęt i odczynniki: probówki, pipety, termometr, stoper, 1 mol/l FeCl 3, 1 mol/l Na 2 S 2 O 3 Do kolejnych probówek odmierzyć następujące objętości roztworów: 1a, 2a, 3a 2 ml FeCl 3 1b, 2b, 3b 3 ml Na 2 S 2 O 3 Zmierzyć temperaturę pokojową. Probówki 1a i 1b zmieszać ze sobą wlewając szybkim ruchem Na 2 S 2 O 3 do FeCl 3. Zmierzyć czas który upłynął od chwili zmieszania roztworów do chwili zaniku czerwono-fioletowej barwy. Następnie dwie probówki umieszczamy w wodzie o temperaturze o 10 o C wyższej od temperatury pokojowej, a następnie dwie do łaźni wodnej o temperaturze wyższej o 10 o C od temperatury poprzedniej. Pomiary wykonywać analogicznie jak w pierwszym przypadku. Temperaturę mierzymy z dokładnością do 0,2 o C. Opracowanie wyników: 1. Podać równanie zachodzącej reakcji. 2. Dla każdego pomiaru obliczyć szybkość reakcji jako odwrotność czasu jej całkowitego przebiegu. Rezultaty podać w tabelce. Nr pomiaru Temperatura [ o C] Czas reakcji [s] Szybkość [s -1 ] Przyjmując za szybkość reakcji odwrotność czasu reakcji 1/20 i 1/40 oraz temperatury odpowiednio 20, 30 i 40 o C i posługując się regułą van t Hoffa obliczyć kolejno wartości współczynnika temperaturowego badanej reakcji według wzoru: W2 W 1 n T 2 T 1 10 W 1 i W 2 szybkości reakcji w T 1 i T 2 n współczynnik temperaturowy szybkości reakcji (równy 2-4) Wyniki podać w tabelce: Lp. T = T 2 - T 1 n 1 2 Obliczyć w jakiej temperaturze czas całkowitego przebiegu tej reakcji wyniesie 1 s.

18 Doświadczenie 3 Wpływ wielkości powierzchni substancji reagujących na szybkość reakcji chemicznej w układzie niejednorodnym Sprzęt i odczynniki: 1 mol/l roztwór HCl, kawałki kredy, moździerz porcelanowy z tłuczkiem, probówki Jeden kawałek kredy rozdrobnić w moździerzu i otrzymany proszek przenieść do probówki. Drugi kawałek kredy w całości umieścić w drugiej probówce. Do obu probówek wlać równocześnie jednakową ilość (10-20 kropli) roztworu kwasu solnego. Prowadzić obserwacje do momentu całkowitego rozpuszczenia się kredy. Podać równanie zachodzącej reakcji. Wyjaśnić, dlaczego w rozpatrywanych przypadkach szybkość rozpuszczania się kredy jest różna.

19 Doświadczenie 4 - Przesunięcie równowagi reakcji odwracalnej Sprzęt i odczynniki: probówki, 1 mol/l KCl, 1 mol/l FeCl 3, 1 mol/l KSCN, 10-3 mol/l FeCl 3, 10-3 mol/l KSCN Z roztworów KSCN i FeCl 3 o stężeniu 10-3 mol/l otrzymać tiocyjanian żelaza(iii). Do kilku probówek wlać odczynniki według tabeli, a następnie do każdej dodać porcję otrzymanego tiocyjanianu. Obserwować barwy odczynników przed i po dodaniu tiocyjanianu żelaza(iii). Wyniki umieścić w tabeli. Następnie napisać równanie reakcji otrzymywania Fe(SCN) 3, wyrażenie na stałą równowagi reakcji oraz wyjaśnić wpływ nadmiaru reagentów na równowagę reakcji. Odczynnik FeCl 3 KSCN KCl H 2 O Fe(SCN) 3 Barwa odczynnika Barwa roztworu po dodaniu Fe(SCN) 3 WYMAGANIA Szybkość reakcji chemicznych definicja, jednostki. Wpływ temperatury na szybkość reakcji. Reguła van t Hoffa. Prawo Arrheniusa. Wpływ stężenia reagentów na szybkość reakcji. Stała równowagi. Prawo działania mas. Zasada przekory Le Chateliera-Brauna.

20 ĆWICZENIE 6 KATALIZA REAKCJI CHEMICZNYCH Doświadczenie 1 Wpływ katalizatora i inhibitora na szybkość reakcji Sprzęt i odczynniki: probówki, pipety, papier ścierny, cynk metaliczny, 1 mol/l H 2 SO 4, 0,1 mol/l CuSO 4, nasycony roztwór HgCl 2 Do 3 probówek odmierzyć po 2 ml H 2 SO 4 i dodać do każdej po jednej granulce cynku. Następnie do probówki pierwszej dodać 4 krople CuSO 4, a do drugiej 2-4 krople nasyconego roztworu HgCl 2. Porównać szybkość wydzielania się gazu we wszystkich trzech probówkach bezpośrednio po wrzuceniu cynku oraz w ciągu 10 minut. Wytłumaczyć wpływ CuSO 4 i HgCl 2 na szybkość reakcji. Napisać równanie reakcji.

21 Doświadczenie 2 Katalityczne działanie wody Sprzęt i odczynniki: parowniczka, bagietka, pipeta, pył magnezowy, jod, woda destylowana Do suchej parowniczki wsypać niewielką ilość pyłu magnezowego i dobrze roztartego jodu. Zawartość parowniczki wymieszać bagietką. Zwrócić uwagę na fakt, że praktycznie reakcja nie zachodzi. Następnie dodać kroplę wody. Zanotować jak wpłynął dodatek wody na szybkość reakcji. Napisać równanie reakcji.

22 Doświadczenie 3 Kataliza heterogeniczna Sprzęt i odczynniki: probówki, 3% H 2 O 2, MnO 2 i proszek srebrny Do 4 probówek wlać po 1 ml 3% H 2 O 2. Następnie do pierwszej dodać szczyptę MnO 2, do drugiej szczyptę proszku srebrnego, 3 służy do porównania. Obserwować wydzielanie się gazu. Do wylotu probówki włożyć żarzące się łuczywo. Określić rodzaj gazu. Porównać szybkość rozkładu H 2 O 2 w kolejnych probówkach.

23 Doświadczenie 4 Autokataliza Sprzęt i odczynniki: probówki, 0,1 mol/l (NH 4 ) 2 C 2 O 4, 0,5 mol/l MnSO 4, stęż. H 2 SO 4, 0,1 mol/l KMnO 4 Do dwóch ponumerowanych probówek wlać po 5 ml (NH 4 ) 2 C 2 O 4 i po 1 ml stężonego H 2 SO 4. Do pierwszej wlać 2 krople MnSO 4 i do obu probówek dodać możliwie równocześnie po 2 krople KMnO 4. Obydwa roztwory zamieszać i obserwować szybkość zanikania fioletowego zabarwienia. Zwrócić uwagę, w której probówce reakcja przebiega szybciej. W ciągu kilku minut śledzić zmianę szybkości reakcji w drugiej probówce.

24 Doświadczenie 5 Zatruwanie katalizatora Sprzęt i odczynniki: probówki, 3% H 2 O 2, 0,5 mol/l HgCl 2, zawiesina drożdży Do 3 probówek odmierzyć po ok. 1 ml 3% H 2 O 2. Do pierwszej wlać ok. 0,5 ml drożdży, do drugiej mieszaninę składającą się z 0,5 ml zawiesiny drożdży i kilku kropli HgCl 2. Mieszaninę sporządzić co najmniej 5 minut przed użyciem. Roztwór w trzeciej probówce służy do porównania. Zmieszać i obserwować szybkość reakcji. WYMAGANIA Teoria zderzeń aktywnych i kompleksu aktywnego. Pojęcie katalizatora i inhibitora. Kataliza homogeniczna i heterogeniczna. Autokataliza. Zatruwanie katalizatorów. Mechanizm działania katalizatorów. Przykłady działania katalizatorów w przemyśle.

25 ĆWICZENIE 7 DYSOCJACJA ELEKTROLITYCZNA STAŁA I STOPIEŃ DYSOCJACJI Doświadczenie 1 Podział substancji na elektrolity i nieelektrolity Sprzęt i odczynniki: CH 3 OH, gliceryna, CH 3 COOH, zlewki, konduktometr, elektroda dzwonowa Do czterech zlewek wprowadzić następujące substancje: 1-woda, 2-alkohol metylowy, 3-gliceryna, 4-kwas octowy. Zbadać kolejno przewodnictwo tych substancji. W tym celu zanurzyć sondę (elektrodę dzwonową) i odczytać wskazania konduktometru. Podczas pomiaru wszystkie pierścienie sondy powinny znajdować się pod powierzchnią cieczy. Zanotować wyniki pomiarów. Następnie w/w odczynniki rozcieńczyć wodą destylowaną w stosunku 1:1. Zbadać przewodnictwo tych roztworów. UWAGA! Należy pamiętać o każdorazowym przemyciu sondy przed kolejnym pomiarem.

26 Doświadczenie 2 Wpływ rozpuszczalnika na dysocjację Sprzęt i odczynniki: CH 3 COOH, CH 3 OH, woda destylowana, zlewki, konduktometr, elektroda dzwonowa Do jednej zlewki wlać 25 ml CH 3 OH, a do drugiej 25 ml wody destylowanej. Do obu dodać po 2 ml CH 3 COOH i zmierzyć przewodnictwo obu roztworów. Porównać wskazania konduktometru w obu roztworach i wyniki przedstawić w tabeli. Podać wnioski. Roztwór CH 3 COOH w wodzie CH 3 COOH w metanolu Wskazania konduktometru

27 Doświadczenie 3 Stała i stopień dysocjacji CH 3 COOH Sprzęt i odczynniki: 1 mol/l CH 3 COOH, 0,1 mol/l CH 3 COOH, roztwory wskaźników: fioletu metylowego i oranżu metylowego, pipety o pojemności 5 ml, probówki 1. Odmierzyć pipetą po 5 ml 1 mol/l CH 3 COOH do dwóch czystych i suchych probówek i dodać do jednej 2 krople fioletu metylowego, a do drugiej 2 krople oranżu metylowego. Zawartość każdej probówki dobrze wymieszać. Zapisać barwy wskaźników i określić ph roztworów przez porównanie ze skalą sporządzoną na poprzednich zajęciach. Jeśli barwa badanego roztworu leży pomiędzy dwiema barwami na skali, oznacza to, że ph ma wartość pośrednią. Obliczyć stężenie jonów [H + ], odpowiadające wyznaczonej wartości ph. 2. Następnie odmierzyć pipetą po 5 ml 0,1 mol/l CH 3 COOH do dwóch innych suchych probówek, stosując jako wskaźniki fiolet metylowy i oranż metylowy. Określić ph roztworu i obliczyć stężenie jonów [H + ]. Znając stężenie użytego kwasu w obu przypadkach oraz stężenia jonów [H + ] należy obliczyć jaka część kwasu uległa dysocjacji w 1 mol/l i 0,1 mol/l roztworze CH 3 COOH. Stopień dysocjacji wyrazić w procentach i porównać wartości dla dwóch stężeń kwasu. Ze znajomości stężenia jonów [H + ] w 1 mol/l i 0,1 mol/l roztworach CH 3 COOH obliczyć stałą dysocjacji dla dwóch roztworów, pamiętając, że stężenie jonów [CH 3 COO - ] równe jest stężeniu jonów [H + ], a stężenie niezdysocjowanych cząsteczek CH 3 COOH jest równe początkowemu stężeniu kwasu, pomniejszonemu o stężenie utworzonych jonów. Stałą dysocjacji CH 3 COOH można też określić, znając stopień dysocjacji, stosując prawo rozcieńczeń Ostwalda. WYMAGANIA Prawo działania mas. Stopień i stała dysocjacji. Prawo rozcieńczeń Ostwalda. Elektrolity i nieelektrolity. Wiązania atomowe i jonowe. Teoria dysocjacji elektrolitycznej. Elektrolity mocne i słabe. Działanie dysocjacyjne rozpuszczalników. Dowody na istnienie jonów w roztworze. Reakcje jonowe. Przewodnictwo właściwe i równoważnikowe. Ruchliwość jonów. Zależność przewodnictwa równoważnikowego od stężenia i rodzaju jonu.

28 ĆWICZENIE 8 PROTOLIZA SOLI Doświadczenie 1 Odczyn środowiska w roztworach różnych soli Sprzęt i odczynniki: 1 mol/l NaCl, 1 mol/l CH 3 COONa, 1 mol/l CaCl 2, 0,5 mol/l Zn(NO 3 ) 2, 0,001 mol/l Al(NO 3 ) 3, 1 mol/l K 2 SO 4, 0,01 mol/l Na 2 CO 3, 0,001 mol/l Na 2 S, 0,1 mol/l NaH 2 PO 4, 0,01 mol/l NaH 2 PO 4, 0,001 mol/l Fe(NO 3 ) 3, 0,01 mol/l NaHCO 3, wskaźnik uniwersalny, probówki Odmierzyć 5 ml 1 mol/l NaCl i wlać do suchej probówki. Dodać 2 krople wskaźnika uniwersalnego, obserwować barwę roztworu i określić jego ph. Powtórzyć tę czynność z pozostałymi roztworami w/w soli. Wyniki zestawić w tabeli, podając barwę roztworu po dodaniu indykatora, ph roztworu oraz równania reakcji hydrolizy. Odczyn środowiska w roztworach różnych soli: Roztwór Barwa roztworu po dodaniu wskaźnika ph Równanie reakcji hydrolizy Wskaźnik uniwersalny wg Kolthoffa ph Barwa Różowa Żółtoczerwona Pomarańczowa Żółtopomarańczowa Cytrynowa Żółtozielona Zielona Niebieskozielona Fioletowa Czerwonofioletowa

29 Doświadczenie 2 Wyznaczanie stopnia i stałej hydrolizy Sprzęt i odczynniki: stały NaCl, stały CH 3 COONa, 1 mol/l CaCl 2, 0,001 mol/l KAl(SO 4 ) 2, wskaźniki: oranż metylowy, czerwień metylowa, błękit bromotymolowy, fenoloftaleina, żółcień alizarynowa, kolby miarowe o pojemności 25 ml, 50 ml, pipety 1. Przygotować 25 ml 1 mol/l roztworu NaCl w następujący sposób: odważyć 1,5 g NaCl z dokładnością do 0,001 g, wsypać przez suchy lejek szklany do kolby miarowej o pojemności 25 ml i dopełnić wodą wygotowaną do kreski. Roztwór starannie wymieszać. Pobrać pipetą po 5 ml tego roztworu do 5 suchych probówek, dodać wskaźniki i określić ph tego roztworu. W podobny sposób sporządzić 50 ml 1 mol/l roztworu CH 3 COONa, obliczając najpierw potrzebną ilość stałej substancji. Używając wskaźników i skali ph, określić ph roztworu w ten sam sposób jak poprzednio. 2. W podany powyżej sposób określić ph kolejnych roztworów: 1 mol/l CaCl 2, 0,001 mol/l KAl(SO 4 ) 2. Znając ph roztworów oraz ich stężenie, obliczyć stopień i stałą hydrolizy.

30 Doświadczenie 3 Wpływ temperatury na stopień protolizy Sprzęt i odczynniki: stały CH 3 COONa, fenoloftaleina, probówka Napełnić probówkę do połowy wygotowaną wodą i wsypać około 1 g CH 3 COONa. Dodać do roztworu 2 krople fenoloftaleiny i wstawić probówkę do wrzącej łaźni wodnej na 10 minut. Obserwować jak zmienia się zabarwienie fenoloftaleiny w roztworze CH 3 COONa po ogrzaniu. Jak zmienia się stężenie jonów OH - w roztworze, w jakim kierunku przesuwa się równowaga reakcji hydrolizy? Jaki jest wpływ temperatury na stopień hydrolizy soli? Napisać równanie jonowe reakcji hydrolizy CH 3 COONa.

31 Doświadczenie 4 Wpływ rozcieńczenia roztworu na stopień protolizy Sprzęt i odczynniki: 1 mol/l CH 3 COONa, kolba miarowa o pojemności 100 ml Z 1 mol/l CH 3 COONa sporządzonego w doświadczeniu 2 przygotować 0,1 mol/l i 0,01 mol/l roztwory soli w następujący sposób: odmierzyć pipetą 10 ml 1 mol/l CH 3 COONa do kolby miarowej o pojemności 100 ml i dopełnić wodą wygotowaną do kreski. Zawartość kolby dobrze wymieszać. Z tak przyrządzonego roztworu część ponownie rozcieńczyć 10-krotnie w kolbie miarowej, otrzymując w ten sposób roztwór 0,01 mol/l. W sposób analogiczny jak w doświadczeniu 2 określić ph 0,1 mol/l i 0,01 mol/l roztworów CH 3 COONa. Zwrócić uwagę, jak zmienia się stopień hydrolizy przy rozcieńczeniu roztworu. Stężenie roztworu CH 3 COONa ph [OH - ] Stopień hydrolizy Podać wzory chemiczne 4 soli, których kationy i aniony nie ulegają hydrolizie. WYMAGANIA Stała i stopień hydrolizy. Hydroliza a protoliza soli.

32 ĆWICZENIE 9 STĘŻENIE JONÓW WODOROWYCH WSKAŹNIKI ph ILOCZYN JONOWY WODY Zakres zmiany barwy wskaźników: 1. Zieleń malachitowa 2. Fiolet metylowy 3. Błękit tymolowy 4. Czerwień Kongo 5. Oranż metylowy 6. Zieleń bromokrezolowa 7. Czerwień metylowa 8. Błękit bromotymolowy 9. Czerwień krezolowa 10. Purpura m-krezolowa 11. Błękit tymolowy 12. Fenoloftaleina 13. Tymoloftaleina 14. Żołcień alizarynowa 0,0 1,0 0,1 2,7 1,2-2,9 3,0-5,1 3,2-4,5 3,7-5,4 3,4-6,2 5,0-7,6 7,1-8,9 7,2-9,0 8,0 9,6 8,2 10,0 9,2 10,5 10,0 12,0 Doświadczenie 1 Badanie barwy wskaźników w roztworach o różnym ph Sprzęt i odczynniki: wskaźniki, roztwory buforowe o ph od 1 do 13, płytka porcelanowa, pipety, tablica zmiany barwy wskaźników W zagłębieniach płytki umieścić po 5 kropli poszczególnych roztworów buforowych, a następnie do każdej dodać po 1 kropli wskaźnika. Zanotować barwę jaką przyjmie wskaźnik przy różnych wartościach ph. Określić zakres zmiany barwy danego indykatora. Po każdym indykatorze starannie umyć płytkę i doświadczenie powtórzyć z kolejnym wskaźnikiem. Wyniki podać w tabeli. Barwa wskaźnika w zależności od ph roztworu. Nazwa wskaźnika Barwa wskaźnika ph=1 ph=2 ph=3 ph=4 ph=5 ph=6 ph=7 ph=8 ph=9 ph=10 ph=11 ph=12 ph=13

33 Doświadczenie 2 Wyznaczanie iloczynu jonowego wody W zagłębieniach płytki umieścić 5 kropli wody destylowanej, a następnie dodać po 1 kropli następujących wskaźników: a) błękitu bromotymolowego, b) czerwieni krezolowej, c) purpury m-krezolowej. Zanotować barwę jaką przyjmie wskaźnik w badanej wodzie. Po każdym indykatorze starannie umyć płytkę i doświadczenie powtórzyć z kolejnym wskaźnikiem. Na podstawie sporządzonej tabeli w doświadczeniu 1 określ wartość ph badanej wody. Następnie wyznacz iloczyn jonowy wody. Uzyskane wyniki zamieść w poniższej tabeli. Badane roztwory Błękit bromotymolowy Wskaźnik Czerwień krezolowa Purpura m-krezolowa ph [H + ] K w Barwa wskaźnika / Zakres ph WYMAGANIA Pojęcie ph. Iloczyn jonowy wody. Wskaźniki definicja, mechanizm działania, wykładnik wskaźnika (pk In ), zakres wskaźnikowy. Woda i jej właściwości. Twardość wody i jej rodzaje, przyczyny i sposoby usuwania.

34 ĆWICZENIE 10 BADANIE AMFOTERYCZNOŚCI WODOROTLENKÓW Doświadczenie 1 Badanie amfoteryczności wodorotlenku cynku(ii) oraz wodorotlenku glinu(iii) Sprzęt i odczynniki: Zn(NO 3 ) 2 i Al(NO 3 ) 3, 2 mol/l NaOH, 2 mol/l HCl 1. Wytrącić wodorotlenki amfoteryczne Zn(OH) 2 i Al(OH) 3, odwirować i podzielić strącone osady na dwie części. 2. Sprawdzić rozpuszczalność wytrąconych wodorotlenków w 2 mol/l NaOH. 3. Sprawdzić rozpuszczalność wytrąconych wodorotlenków w 2 mol/l HCl. 4. Napisać równania zachodzących reakcji.

35 Doświadczenie 2 Właściwości amfoteryczne analiza jakościowa w rozdzielaniu jonów Sprzęt i odczynniki: Fe(NO 3 ) 3 i Zn(NO 3 ) 2, 2 mol/l NaOH, 2 mol/l HCl, 2 mol/l NH 3(aq), K 4 [Fe(CN) 6 ] 1. Do probówki wlać 1 ml roztworu jonów Fe 3+ oraz roztworu jonów Zn 2+. Następnie dodać 2 ml roztworu NH 3(aq). Zaobserwować barwę powstałego osadu i zapisz odpowiednie równania reakcji strącania (cząsteczkowo i jonowo). 2. Zlać roztwór znad osadu i dodać do niego ok. 1 ml NaOH. Część osadu powinna się rozpuścić. Rozpuszczony roztwór (A) należy przelać do kolejnej probówki. Do roztworu (A) wprowadzić 1 ml K 4 [Fe(CN) 6 ]. Zaobserwować barwę powstałego osadu. 3. Do osadu pozostałego z punktu nr 2 dodać około 1 ml roztworu HCl. Osad powinien się rozpuścić. Roztwór ten przelać do kolejnej probówki roztwór (B). 4. Do roztworu (B) wprowadzić 1 ml K 4 [Fe(CN) 6 ] w celu identyfikacji jonu Fe 3+. Zaobserwuj barwę roztworu w probówce. Wyjaśnij obserwowany przebieg zachodzących reakcji. WYMAGANIA Amfoteryczność związków chemicznych. Równania reakcji wyjaśniające zjawisko amfoteryczności.

36 ĆWICZENIE 11 OZNACZANIE STĘŻENIA JONÓW WODOROWYCH W ROZTWORACH KWASÓW I ZASAD Doświadczenie 1 Porównanie wartości ph mocnego (HCl) i słabego kwasu (CH 3 COOH) o stężeniu 0,1 mol/l Sprzęt i odczynniki: 0,1 mol/l HCl, 0,1 mol/l CH 3 COOH, płytka porcelanowa, wskaźniki: błękit tymolowy i czerwień Kongo Określić zabarwienie wskaźników w kwasach HCl i CH 3 COOH. Korzystając z tabeli sporządzonej na ćwiczeniu nr 9, ustal i porównaj wartości ph obu kwasów. Badane roztwory 0,1 mol/l HCl 0,1 mol/l CH 3 COOH Barwa wskaźnika / zakres ph Błękit tymolowy Czerwień Kongo ph

37 Doświadczenie 2 Porównanie wartości ph mocnej (NaOH) i słabej zasady (NH 3. H 2 O) o stężeniu 0,1 mol/l Sprzęt i odczynniki: 0,1 mol/l NaOH, 0,1 mol/l NH 3. H 2 O, płytka porcelanowa, wskaźniki: błękit tymolowy i czerwień Kongo Określić zabarwienie wskaźników w zasadach NaOH i NH 3. H 2 O. Korzystając z tabeli sporządzonej na ćwiczeniu nr 9, ustal i porównaj wartości ph obu zasad. Badane roztwory 0,1 mol/l NaOH 0,1 mol/l NH 3. H 2 O Barwa wskaźnika / zakres ph Błękit tymolowy Czerwień Kongo ph

38 Doświadczenie 3 Oznaczanie stężenia jonów wodorowych za pomocą pehametru Sprzęt i odczynniki: 0,1 mol/l HCl, 0,1 mol/l CH 3 COOH, 0,1 mol/l NaOH, 0,1 mol/l NH 3. H 2 O, pehametr Zmierz ph badanych roztworów za pomocą pehametru z dokładnością do 0,1 jednostki. Porównaj uzyskane wartości z ustalonymi wizualnie w doświadczeniu 1 i 2. Na podstawie uzyskanych wyników oblicz stężenie jonów [H + ] i [OH - ] w badanych roztworach. WYMAGANIA Skala ph. Obliczanie wartości ph mocnych kwasów i zasad.

39 ĆWICZENIE 12 OZNACZANIE ph PRODUKTÓW ŻYWNOŚCIOWYCH Doświadczenie 1 Porównanie wartości ph wody mineralnej gazowanej i niegazowanej Sprzęt i odczynniki: mineralna woda gazowana, mineralna woda niegazowana, płytka porcelanowa, wskaźniki: błękit bromotymolowy, czerwień krezolowa, purpura m-krezolowa, papierek wskaźnikowy Określić zabarwienie wskaźników oraz papierka wskaźnikowego w badanych wodach. Korzystając z tabeli sporządzonej na ćwiczeniu nr 9, ustal i porównaj wartości ph obu wód. Badane roztwory Woda gazowana Błękit bromotymolowy Barwa wskaźnika / zakres ph Czerwień krezolowa Purpura m-krezolowa Barwa papierka / ph ph Woda niegazowana

40 Doświadczenie 2 Oznaczanie stężenia jonów wodorowych w produktach żywnościowych za pomocą pehametru Sprzęt i odczynniki: mleko, coca-cola, sok pomarańczowy, sok jabłkowy, pehametr Zmierz ph w badanych produktach żywnościowych za pomocą pehametru z dokładnością do 0,1 jednostki. Na podstawie uzyskanych wyników oblicz stężenie jonów [H + ] i [OH - ] w badanych roztworach. Uzyskane wyniki przedstaw w poniższej tabeli. Badane produkty żywnościowe Mleko Coca-cola Sok pomarańczowy Sok jabłkowy ph [H + ] [OH - ]