Badanie równowag w układach halogen - woda

Podobne dokumenty
CHEMIA ŚRODKÓW BIOAKTYWNYCH I KOSMETYKÓW PRACOWNIA CHEMII ANALITYCZNEJ. Ćwiczenie 7

RÓWNOWAŻNIKI W REAKCJACH UTLENIAJĄCO- REDUKCYJNYCH

KATALITYCZNE OZNACZANIE ŚLADÓW MIEDZI

HYDROLIZA SOLI. ROZTWORY BUFOROWE

DEZYNFEKCJA WODY CHLOROWANIE DO PUNKTU

( liczba oddanych elektronów)

WYZNACZANIE STAŁEJ DYSOCJACJI SŁABEGO KWASU ORGANICZNEGO

ĆWICZENIE 2 WSPÓŁOZNACZANIE WODOROTLENKU I WĘGLANÓW METODĄ WARDERA. DZIAŁ: Alkacymetria

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

REDOKSYMETRIA ZADANIA

KATALIZA I KINETYKA CHEMICZNA

MIANOWANE ROZTWORY KWASÓW I ZASAD, MIARECZKOWANIE JEDNA Z PODSTAWOWYCH TECHNIK W CHEMII ANALITYCZNEJ

CHEMIA. Wymagania szczegółowe. Wymagania ogólne

Ćwiczenie 1. Zależność szybkości reakcji chemicznych od stężenia reagujących substancji.

Wyznaczanie stałej dysocjacji pk a słabego kwasu metodą konduktometryczną CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA. Tabela wyników pomiaru

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

ĆWICZENIE B: Oznaczenie zawartości chlorków i chromu (VI) w spoiwach mineralnych

Oznaczanie tlenu rozpuszczonego w wodzie metodą Winklera

Główne zagadnienia: - mol, stechiometria reakcji, pisanie równań reakcji w sposób jonowy - stężenia, przygotowywanie roztworów - ph - reakcje redoks

XLVII Olimpiada Chemiczna

ĆWICZENIE NR 1 Analiza ilościowa miareczkowanie zasady kwasem.

Pracownia analizy ilościowej dla studentów II roku Chemii specjalność Chemia podstawowa i stosowana. Argentometryczne oznaczanie chlorków w mydłach

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. ILOŚCIOWE ZBADANIE SZYBKOŚCI ROZPADU NADTLENKU WODORU.

Ć W I C Z E N I E 5. Kinetyka cementacji metali

Kierunek i poziom studiów: chemia poziom pierwszy Sylabus modułu: Podstawy Chemii B 0310-CH-S1-010

ZADANIA Z KONKURSU POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ (RÓWNOWAGI W ROZTWORZE) Opracował: Kuba Skrzeczkowski (Liceum Akademickie w ZS UMK w Toruniu)

Spis treści. Wstęp... 9

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wpływ stężenia kwasu na szybkość hydrolizy estru

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Adsorpcja kwasu octowego na węglu aktywnym. opracowała dr hab. Małgorzata Jóźwiak

a) 1 mol b) 0,5 mola c) 1,7 mola d) potrzebna jest znajomość objętości zbiornika, aby można było przeprowadzić obliczenia

ALKACYMETRIA. Ilościowe oznaczanie HCl metodą miareczkowania alkalimetrycznego

KINETYKA INWERSJI SACHAROZY

ĆWICZENIE 4 OZNACZANIE FENOLU METODĄ BROMIANOMETRYCZNĄ I JODOMETRYCZNĄ. DZIAŁ: Redoksymetria

Roztwory elekreolitów

Analiza miareczkowa. Alkalimetryczne oznaczenie kwasu siarkowego (VI) H 2 SO 4 mianowanym roztworem wodorotlenku sodu NaOH

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 ZASADY OCENIANIA

Obliczanie stężeń roztworów

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej

Zagadnienia do pracy klasowej: Kinetyka, równowaga, termochemia, chemia roztworów wodnych

VII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2014/2015

CHEMIA ŚRODKÓW BIOAKTYWNYCH I KOSMETYKÓW PRACOWNIA CHEMII ANALITYCZNEJ. Ćwiczenie 6. Manganometryczne oznaczenia Mn 2+ i H 2 O 2

Odwracalność przemiany chemicznej

Ćwiczenie 8 Wyznaczanie stałej szybkości reakcji utleniania jonów tiosiarczanowych

TEST PRZYROSTU KOMPETENCJI Z CHEMII DLA KLAS II

Zadania dodatkowe z konwersatorium z podstaw chemii Semestr letni, rok akademicki 2012/2013

STĘŻENIE JONÓW WODOROWYCH. DYSOCJACJA JONOWA. REAKTYWNOŚĆ METALI

LABORATORIUM Z KATALIZY HOMOGENICZNEJ I HETEROGENICZNEJ WYZNACZANIE STAŁEJ SZYBKOŚCI REAKCJI UTLENIANIA POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY

CHEMIA ŚRODKÓW BIOAKTYWNYCH I KOSMETYKÓW PRACOWNIA CHEMII ANALITYCZNEJ. Ćwiczenie 9

Kryteria oceniania z chemii kl VII

GOSPODARKA ODPADAMI. Oznaczanie metodą kolumnową wskaźników zanieczyszczeń wymywanych z odpadów

Chemia - laboratorium

Kinetyka chemiczna jest działem fizykochemii zajmującym się szybkością i mechanizmem reakcji chemicznych w różnych warunkach. a RT.

VIII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2015/2016

Chemia nieorganiczna Zadanie Poziom: podstawowy

GOSPODARKA ODPADAMI. Oznaczanie metodą kolumnową wskaźników zanieczyszczeń wymywanych z odpadów

A4.05 Instrukcja wykonania ćwiczenia

. Pierwszą czynnością badania jest pobranie próbki wody. W tym celu potrzebna będzie szklana butelka o poj. ok. 250 cm 3.

Ćwiczenie 1. Technika ważenia oraz wyznaczanie błędów pomiarowych. Ćwiczenie 2. Sprawdzanie pojemności pipety

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

PRAWO DZIAŁANIA MAS I REGUŁA PRZEKORY

ĆWICZENIE 2 KONDUKTOMETRIA

ROZPORZĄDZENIA. (4) Środki przewidziane w niniejszym rozporządzeniu są zgodne z opinią Komitetu ds. Wspólnej Organizacji Rynków Rolnych, Artykuł 1

Zadanie 2. [2 pkt.] Podaj symbole dwóch kationów i dwóch anionów, dobierając wszystkie jony tak, aby zawierały taką samą liczbę elektronów.

Tematy i zakres treści z chemii - zakres rozszerzony, dla klas 2 LO2 i 3 TZA/archt. kraj.

Ćwiczenie 1. Badanie wypierania wodoru z wody za pomocą metali

Zadania laboratoryjne

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

PRACOWNIA ANALIZY ILOŚCIOWEJ. Analiza substancji biologicznie aktywnej w preparacie farmaceutycznym kwas acetylosalicylowy

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 ZASADY OCENIANIA

OTRZYMYWANIE ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH: PREPARATYKA TLENKÓW MIEDZI

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

X Konkurs Chemii Nieorganicznej i Ogólnej rok szkolny 2011/12

Nazwy pierwiastków: ...

8. MANGANOMETRIA. 8. Manganometria

TWARDOŚĆ WODY. Ca(HCO 3 ) HCl = CaCl 2 + 2H 2 O + 2CO 2. Mg(HCO 3 ) 2 + 2HCl = MgCl 2 + 2H 2 O + 2CO 2

Inżynieria Środowiska

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

PRACOWNIA PODSTAW CHEMII ANALITYCZNEJ -OPISY ĆWICZEŃ

Przedmiot: Chemia budowlana Zakład Materiałoznawstwa i Technologii Betonu

WYZNACZANIE RÓWNOWAŻNIKA CHEMICZNEGO ORAZ MASY ATOMOWEJ MAGNEZU I CYNY

OTRZYMYWANIE ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH: PREPARATYKA TLENKÓW MIEDZI

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów dotychczasowych gimnazjów 24 stycznia 2018 r. zawody II stopnia (rejonowe)

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 ZASADY OCENIANIA

REAKCJE UTLENIAJĄCO-REDUKCYJNE

W tej reakcji stopień utleniania żelaza wzrasta od 0 do III. Odwrotnie tlen zmniejszył stopień utlenienia z 0 na II.

Chemia klasa VII Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny Semestr II

III Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2010/2011. ETAP I r. Godz Zadanie 1

relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach

Kierunek i poziom studiów: Biotechnologia, pierwszy Sylabus modułu: Chemia ogólna (1BT_05)

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 ZASADY OCENIANIA

Zadania laboratoryjne

1. Stechiometria 1.1. Obliczenia składu substancji na podstawie wzoru

III A. Roztwory i reakcje zachodzące w roztworach wodnych

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII... DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2011/2012 eliminacje wojewódzkie

1. Zaproponuj doświadczenie pozwalające oszacować szybkość reakcji hydrolizy octanu etylu w środowisku obojętnym

Obliczanie stężeń roztworów

INŻYNIERIA PROCESÓW CHEMICZNYCH

Chemia analityczna. Redoksymetria. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego

Ćwiczenie IX KATALITYCZNY ROZKŁAD WODY UTLENIONEJ

Transkrypt:

ĆWICZENIE 5 Badanie równowag w układach halogen - woda Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z właściwościami pierwiastków siódmej grupy układu okresowego na przykładzie jodu i bromu oraz badanie stanu równowagi układów: I H O oraz Br H O. I. Wprowadzenie Fluorowce są pierwiastkami o wysokiej elektroujemności i dużej aktywności chemicznej. W stanie pierwiastkowym występują w formie dwuatomowych cząsteczek. Do pełnego zapełnienia swojej powłoki walencyjnej potrzebują jednego elektronu, dlatego najczęściej tworzą jednoujemny anion. W związkach chemicznych występują na stopniach utlenienia od 1 do +7. Fluor, jako pierwiastek najbardziej elektroujemny, występuje w związkach zawsze na stopniu utlenienia -1. Temperatury topnienia i wrzenia fluorowców wzrastają wraz ze wzrostem ich liczby atomowej. W warunkach normalnych fluor i chlor są gazami, brom jest cieczą, a jod i astat ciałami stałymi. Wraz ze wzrostem liczby atomowej fluorowca maleje jego elektroujemność i odpowiednio reaktywność, a także moc oraz właściwości utleniające tworzonych kwasów tlenowych: HClO x > HBrO x > HIO x, Natomiast rosną właściwości redukujące oraz moc kwasów beztlenowych: HF < HCl < HBr < HI. Halogeny w wodzie ulegają reakcji dysproporcjonowania, tzn. część halogenu utlenia się do kwasu tlenowego, a część redukuje się do anionu halogenkowego: Po pewnym czasie w tym układzie ustala się stan równowagi chemicznej. Równowaga reakcji chemicznych stan, gdy reakcja chemiczna zachodzi z jednakową szybkością w obu kierunkach, a więc stężenia reagentów nie zmieniają się w czasie. Potencjały termodynamiczne układu, jakim jest środowisko reakcji, osiągają wartości minimalne (charakterystyczne dla określonych warunków). Zmiany stężeń substratów i produktów w czasie, dla takiej reakcji chemicznej, zilustrowane są na rysunku: (1) c Równowaga chemiczna produkty substraty t 1

Stężenia reagentów w stanie równowagi nie zależą od mechanizmu jej przebiegu, lecz tylko od termodynamicznych warunków w stanie końcowym, takich jak temperatura i ciśnienie, stąd rodzaj użytego katalizatora nie ma wpływu na stężenia reagentów w stanie równowagi (ma duży wpływ na czas ustalenia się tego stanu). W stanie równowagi, zgodnie z prawem działania mas, stosunek iloczynów stężeń substratów i produktów jest w danych warunkach termodynamicznych stały. Stosunek ten jest nazywany stałą równowagi, oznaczaną tradycyjnie dużą literą K. Stała równowagi dla reakcji (1) wynosi: () II. Wymagania teoretyczne Patrz wprowadzenie wymagania do ćwiczeń nr oraz 13 w pracy [1] 1. Właściwości atomowe, fizyczne i chemiczne halogenów.. Związki fluorowców z tlenem i wodorem. 3. Związki międzyhalogenowe. 4. Szybkość reakcji chemicznej. 5. Stała równowagi reakcji chemicznej. Wzory na stałe równowagi wyrażone poprzez ciśnienia cząstkowe, stężenia i ułamki molowe. 6. Reguła przekory. 7. Energia aktywacji. 8. Potencjometria i ph-metria. Literatura zalecana: [-5]. III. Pytania kontrolne 1. Dlaczego przy miareczkowaniu tiosiarczanem sodu do roztworu I nie dodaje się KI?. Występowanie i zastosowanie wodnych roztworów halogenków. 3. Dlaczego skrobia jest doskonałym wskaźnikiem w reakcji miareczkowania jodu tiosiarczanem sodu, użytym w ćwiczeniu (udowodnić na podstawie odpowiedniego równania reakcji? 4. Jakie były stężenia początkowe substratów w reakcji otrzymywania amoniaku z pierwiastków, jeżeli stężenia równowagowe reagentów w warunkach przebiegu reakcji (P, T) były sobie równe i wynosiły 0,5 mol/dm 3. Oblicz stałą równowagi (K) tej reakcji w tych warunkach. 5. Ze wzrostem temperatury wzrasta stopień dysocjacji wody. Czy spowoduje to zmianę odczynu wody? 6. Jakie parametry reagującego układu wybiera się do badania szybkości reakcji? 7. Ile razy należy zwiększyć (lub zmniejszyć) stężenie jonów wodorowych, aby ph: a) wzrosło o 1, b) zmalało o?

IV. Przebieg ćwiczenia Odczynniki Sprzęt laboratoryjny Roztwór wodny Br ph-metr + elektroda kombinowana Roztwór wodny I Kolby stożkowe 50 cm 3 6 szt. Tiosiarczan sodu 0,01 M Biurety proste Jodek potasu 10% Wąska zlewka 5-50 cm 3 Roztwór skrobi Szklane butelki 6 szt. Do prawidłowego przeprowadzenia ćwiczenia konieczne jest określenie miana roztworu (1) 0,01 M Na S O 3 (instrukcja w załączniku) oraz wcześniejsze skalibrowanie ph-metru (instrukcja). 1. Wyznaczenie stężenia halogenku (hal ) w roztworze: a) 0 cm 3 roztworu I przenieść do kolby o pojemności 50 cm 3 i miareczkować mianowanym roztworem Na S O 3 wobec skrobi, jako wskaźnika (kilka kropel). b) 0 cm 3 roztworu Br przenieść do kolby o pojemności 50 cm 3, dodać 5 cm 3 10% roztworu KI i miareczkować mianowanym roztworem Na S O 3 wobec skrobi, jako wskaźnika (kilka kropel). (Miareczkowania dla każdego roztworu wykonać trzykrotnie, do obliczeń wyniki miareczkowania uśrednić).. Obliczyć stężenie halogenu w wodzie, napisać odpowiednie równania reakcji zachodzącej podczas miareczkowania. 3. Za pomocą ph-metru wyznaczyć stężenie jonów H + w roztworze danego halogenu. Przenieść pewną ilość roztworu halogenu do wąskiej zlewki. Przepłukać wodą elektrodę do pomiaru ph, a następnie zanurzyć ją w badanym roztworze. Trójkrotnie powtórzyć pomiar dla każdego roztworu. Uśrednić otrzymane wartości ph. 4. Rozcieńczyć pięciokrotnie roztwory halogenów. Ponownie zmierzyć ph każdego z nich, w sposób opisany w p. 3. 5. Roztwory po pomiarze ph (zarówno wyjściowe jak i rozcieńczone) przelać do butelek, opisać i po tygodniu ponownie zmierzyć wartości ph. Utylizacja Roztwory po miareczkowaniu rozcieńczyć dużą ilością wody i wylać do kanalizacji. Roztwory po pomiarze ph zlać do pojemnika oznaczonego literą S. V. Sprawozdanie 1. Sporządzić tabelę z wynikami wg wzoru: V, dm Układ 3 C, mol/dm 3 ph [H + ] K a b a b a b a b a b Br +H O Po tygodniu I +H O Po tygodniu a) roztwór wyjściowy, b) roztwór po pięciokrotnym rozcieńczeniu; 1 Minczewski, J., Marczenko, Z., Chemia analityczna, PWN, Warszawa 1965, str. 474-476. 3

. Określić stałą równowagi każdego roztworu halogenu na podstawie równania reakcji (1) oraz wiedząc, że: [H + ] = [hal - ] = [HhalO]. Należy pamiętać, że stężenie wyznaczone przez miareczkowanie to stężenie halogenu całkowite, i w równaniu na stałą równowagi należy odjąć stężenie halogenu przereagowanego ([hal ] r ). Czyli: [H ] [hal ] [HhalO ] K [hal] 0 [hal] r 4. Odpowiedzieć na pytanie czy rozcieńczenie wpływa na wartość stałej równowagi. 5. Porównać wartości stałej równowagi z otrzymanymi K po tygodniu. Uzasadnić, dlaczego przyjmują one takie wartości? Literatura zalecana 1. Kurzak, B., Kurzak, K., Chemia Nieorganiczna. Ćwiczenia Laboratoryjne, Wydanie drugie, Wydawnictwo Akademii Podlaskiej, Siedlce 006.. Sienko M.J., Plane R.A., Chemia. Podstawy i zastosowania, Wydanie szóste poprawione, WN-T, Warszawa 00. 3. (a) Atkins, P.W., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 003; (b) Pigoń K., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 1980; (c) Chemia fizyczna, Praca zbiorowa, PWN, Warszawa 1980. 4. Inczedy J., Równowagi kompleksowania w chemii analitycznej, PWN, Warszawa 1978. 5. (a) Skoog, D.A., West, D.M., Holler, F.J., Crouch, S.R., Podstawy Chemii Analitycznej, PWN, Warszawa 007, tom, str. 75-77; (b) Chemia analityczna, pod redakcją Kocjana R., Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 000, str. 533-537. 4

1. Nastawianie miana 0,01M tiosiarczanu na K Cr O 7 Załącznik do Ćwiczenia 5 Dwuchromian potasu można otrzymać w bardzo czystej postaci, toteż jest on dobrą pierwotną substancją wzorcową. Roztwory wodne K Cr O 7 odznaczają się nieograniczoną trwałością. Związek ten suszy się w suszarce w temp. 150 C. Nastawianie miana odbywa się drogą pośrednią przez wydzielenie jodu, ponieważ dwuchromian ma zbyt silne właściwości utleniające i reakcja utleniania tiosiarczanu do czterotionianu nie przebiegałaby ilościowo, na skutek częściowego tworzenia się siarczanów. Natomiast reakcja utlenienia jodków dwuchromianem przebiega w środowisku kwaśnym stechiometrycznie i ilość wydzielonego elementarnego jodu jest równoważna ilości dwuchromianu. Reakcję prowadzi się wobec kilkukrotnego nadmiaru jodku. Zachodzące przy nastawianiu miana reakcje przebiegają wg następujących równań; Cr O + 7 + 14 H + + 6 e Cr 3+ + 7 H O 1 1 E = 1,36 V I- I + e 3 3 -------------------------------------------------------------- Cr O - 7 + 6 I - + 14 H + Cr 3+ + 3 I + 7 H O Z równania pierwszego wynika, że redukcja jonu Cr O 7 - zachodzi z pobraniem sześciu elektronów. Reakcja utleniania jonu S O 3 - jodem zachodzi wg omówionego poprzednio równania S O 3 - + I S 4 O 6 - + e Sposób wykonania: Do kolby miarowej o pojemności 50 cm 3 wsypać odważkę ok. 0,04 g K Cr O 7 (waga analityczna), wysuszonego w temp. 150 C do stałej masy, rozpuścić w wodzie destylowanej i uzupełnić wodą do kreski. Do dwóch kolb o pojemności 50 cm 3 z doszlifowanym korkiem pobierać po 50 cm 3 roztworu K Cr O 7. Do każdej kolby dodaje się 1,5 cm 3 roztworu 1 mol/dm 3 H SO 4 i g KI. Składniki wymieszać. Kolby zamyka się korkiem i odstawia w ciemne miejsce na 15 min. Po tym czasie spłukać korek wodą destylowaną z tryskawki. Następnie wydzielony jod miareczkować roztworem Na S O 3. Pod koniec miareczkowania, gdy roztwór ma słabe pomarańczowo-żółte zabarwienie, dodać 1,5 cm 3 roztworu skrobi i dalej miareczkować do zmiany barwy z ciemnogranatowej na jasno-niebiesko-zieloną. Zabarwienie zielone pochodzi od obecności jonów Cr 3+. Zmiana barwy w punkcie końcowym jest wyraźna.. Obliczanie stężenia molowego tiosiarczanu Stosunek współczynników stechiometrycznych tiosiarczanu i dwuchromianu wynosi 6:1, ponieważ 1 mol jonów Cr O 7 - odpowiada 3 molom I, które odpowiadają 6 molom jonów S O 3 - co można zapisać schematycznie: Cr O 7-3 I 6 S O 3 - C Na S O 3 = 6 mk Cr O 1000 MK Cr O VNa S 7 7 O 5 3 gdzie m K Cr O 7 masa odważki, V Na S O 3 - objętość zużytego roztworu tiosiarczanu 5