Anorgaanilise keemia prax 2 (0)

Töövahendid

Koonilised kolvid (250 mL), mõõtkolvid (100 mL), bürett, pipett (10 mL), keeduklaas (50 mL), pH-meeter, katseklaaside komplekt, klaaspulk .

Reaktiivid

0,05...0,1M HCl kontroll-lahus, täpse kontsentratsiooniga NaOH standardlahus, ligikaudu 0,01M NH3 ⋅ H2O lahus, 2M soolhappe, etaanhappe (äädikhappe) ja ammoniaagi vesilahused, küllastatud KCl lahus, SbCl3 lahus, kontsentreeritud sool- või lämmastikhape, indikaatorid: universaalindikaatorpaber – pH hinnanguks võtta lahust klaaspulgaga ning kanda seda indikaatorpaberile. Võrrelda tekkivat värvust värviskaalaga pakendil, fenoolftaleiin (ff) – pöördeala (värvuse muutumise pH vahemik) pH 8,3...9,9 (sellest väiksema pH juures värvitu, suurema juures punane), metüülpunane (mp) – pöördeala pH 4,2...6,3 (sellest väiksema pH juures punane, suurema juures kollane, pöördealas oranž), tahked soolad Al2(SO4)3, NaCl, Na2CO3, Na2SO3 NH4Cl , CH3COONa, CH3COONH4, ning tsingigraanulid.

Töö käik:

1 . T u g e v a t e j a n õ r k a d e e l e k t r o l ü ü t i d e k e e m i l i n e a k t i i v s u s .

Ühte katseklaasi valada 2-3 mL 2M soolhapet, teise samapalju 2M etaanhapet (äädikhapet). Kumbagi katseklaasi viia ühesugused tsingitükid. Mõlemad katseklaasid asetada kuuma vette. Kumb hape mõjub energilisemalt tsingile? Teha järeldus lähtudes happe tugevusest.
Järeldus:
Soolhape reageerib rohkem ja energilisemalt kui etaanhape , kuna on tugevam hape .

2 . T a s a k a a l n õ r g a h a p p e j a n õ r g a a l u s e l a h u s e s .

Katseklaasi valada 4-5 mL vett ja lisada sellele 3-4 tilka 2M etaanhapet (äädikhapet) ja 1-2 tilka metüülpunast. Fikseerida lahuse värvus. Lahus jagada kaheks. Ühele osale lisada väike kogus tahket naatriumetanaati, loksutada ja võrrelda lahuste värvusi mõlemas katseklaasis. Anda seletus lähtudes dissotsiatsiooni tasakaalust (mis suunas nihkus tasakaal soola lisamisel, kas vesinikioonide kontsentratsioon lahuses suurenes või vähenes?). Katseklaasi valada 4-5 mL vett ja lisada sellele 3-4 tilka 2M ammoniaagi vesilahust ja 2-3 tilka fenoolftaleiini. Fikseerida lahuse värvus. Lahus jagada kaheks. Ühele osale lisada väike kogus tahket ammooniumkloriidi, loksutada ja võrrelda lahuste värvusi mõlemas katseklaasis. Anda seletus lähtudes dissotsiatsiooni tasakaalust (mis suunas nihkus tasakaal soola lisamisel, kas hüdroksiidioonide kontsentratsioon lahuses suurenes või vähenes?). Koostada vastavad dissotsiatsioonivõrrandid ja tasakaalukonstantide avaldised . Mida on vaja lisada nõrgale happele, mida alusele, et nihutada tasakaalu dissotsieerumata molekulide suunas?
Järeldus:
CH3COOH lahusele mp lisamisel oli lahus punakas. CH3COONa lisamisel muutus lahus oranžiks, järelikult muutus lahus aluselisemaks. Vesinikioonide kontsentratsioon vähenes.
Ammoniaagi lahusele ff lisamisel muutus lahus roosaks. Ammooniumkloriidi lisamisel roosa värvus taandus. Järelikult vähenes OH- kontsentratsioon ja lahus muutus happelisemaks.
CH3COOH = CH3COO- + H+
CH3COONa = CH3COO- + Na+
NH3 * H2O = NH4+ + OH-
NH4Cl = NH4+ + Cl-

3 . S o o l h a p p e k o n t r o l l - l a h u s e t ä p s e k o n t s e n t r a t s i o o n i m ä ä r a-m i n e t i i t r i m i s e g a .

Pipeteerida destilleeritud veega loputatud 250 mL koonilisse kolbi 10 mL õppejõult saadud HCl kontroll-lahust ja lisada 2-3 tilka fenoolftaleiini lahust. NB! Pipetid ja bürett loputatakse eelnevalt töölahusega – lahusega, mida hakatakse pipeteerima või büretist lisama. See on vajalik selleks, et vee- või teistsuguse kontsentratsiooniga lahuse piisad pipeti ja büreti seintel ei muudaks mõõdetava lahuse kontsentratsiooni. Bürett täita täpse kontsentratsiooniga (vt. pudelilt) NaOH lahusega ja tiitrida ühe tilga täpsusega kuni roosa värvus jääb viimase tilga lisamisel püsima. Tiitrimist korrata 2-4 korda, kuni saavutatakse kolm tulemust NaOH mahtude erinevusega mitte rohkem kui 0,1...0,15 mL. Arvutada tiitrimiseks kulunud NaOH lahuse ruumalade keskmine väärtus ja selle alusel arvutada HCl lahuse molaarne kontsentratsioon. Esitada saadud tulemus õppejõule.
Järeldus:
Kontroll-lahus 1
T1 = 4,75
T2 = 4,9 Keskmine: 4,82
T3 = 4,8
NaOH + HCl = NaCl + H2O
4,82 ml 10 ml
4,8*10-3 mol -:-
c (HCl) = 0, 1001 *48 / 10 = 0,048 M

4 . p H m õ õ t m i n e j a a r v u t u s e d .

Teha HCl kontroll-lahusest 10x lahjendus. Selleks pipeteerida 10 mL seda lahust 100 mL mõõtkolbi, täita kolb kriipsuni destilleeritud veega, sulgeda korgiga ja loksutada intensiivselt. Mõõta saadud lahuse pH.
4.1 1. Lähtudes oma mõõtmistulemustest arvutada γH+, kasutades seoseid :
pH = – log (aH+) aH+ = γH+ · [H+]
2. Tiitrimistulemuste põhjal arvutada aktiivsusi kasutades selle lahuse pH ning võrrelda seda mõõdetud tulemusega.
L a h u s t u n u d s o o l a m õ j u h a p p e l a h u s e p H - l e
4.2 Pipeteerida 10 mL katse esimeses osas valmistatud lahjendatud HCl lahust 100 mL mõõtkolbi (NB! pipeti loputamine), lisada mõõtsilindriga 10 mL küllastatud KCl lahust ning täita kolb kriipsuni destilleeritud veega. Segada hoolikalt. Mõõta saadud lahuse pH.
1. Arvutada selle lahuse pH kasutades aktiivsusi, teades, et KCl küllastatud lahus sisaldab 34g KCl 100g vee kohta, lahuse tihedus 1,16 g/mL.
2. Arvutada, milline oleks selle lahuse pH ilma KCl lisamata.
3. Võrrelda mõõtmis- ja arvutustulemusi. Miks mõjutab KCl lisamine lahuse pH-d ?
K o n t s e n t r a t s i o o n i l e i d m i n e p H j ä r g i
4.3 Mõõta tundmatu kontsentratsiooniga NH3 ⋅ H2O lahuse pH. Arvutada lahuse kontsentratsioon ning dissotsiatsioonimäär. K(NH3 ⋅ H2O) = 1,80 ⋅ 10–5
Järeldus/arvutus:
4.1) pH = 2,70
1. aH+ = 1,995 aH+ = 10-pH
γH+ = aH+ / [H+] γH+ = 1,995/2,70 = 0,7389
2.
4.2) pHKCl = 3,38
1.
2.
3.
4.3) pHNH3*H2O = 9,90 (konts- 0,01M)
pOH = 4,1
CM = 4[OH-]2/Kalus = 4*(7,94*10-5 )2 /1,8*10-5 = 1,4*10-3 M
α = [OH-]/CM = 7,94*10-5 /1,4*10-3 = 0,057

5 . S o o l a d e h ü d r o l ü ü s

1. Teha katsed järgmiste tahkete soolade lahustega : Al2(SO4)3, NaCl, Na2CO3, Na2SO3, CH3COONH4. Selleks võtta väike kogus soola ja lahustada see destilleeritud veega pooleni täidetud katseklaasis. Jagada uuritav lahus kahte katseklaasi. Ühte lisada 2-3 tilka indikaatorit fenoolftaleiini, teise 1-2 tilka metüülpunast. Loksutada. Hinnata lahuse pH ( millisest väärtusest suurem või väiksem või millises vahemikus) lähtudes indikaatori pöördealast. Tulemused vormistada tabelina.
Kirjutada nende soolade hüdrolüüsivõrrandid. Arvutada Na2CO3, Na2SO3 ja CH3COONH4 hüdrolüüsimäärad ja lahuse pH eeldades, et lahused on 0,1M (dissotsiatsioonikonstandid (K) vt. tabelist Lisa 2). Milline neist sooladest on enam hüdrolüüsunud?
2. Hinnata Al2(SO4)3 ja Na2CO3 lahuste pH ka universaalse indikaatorpaberiga
3. Valada kuiva katseklaasi (küsida õppejõult) mõned tilgad SbCl3 lahust ning lisada vett sademe tekkeni. Lisada tõmbekapi all pipetiga katseklaasi tilkhaaval kontsentreeritud soolhapet sademe kadumiseni. Kirjutada hüdrolüüsi tasakaalu kirjeldavad võrrandid ning põhjendada sademe Sb(OH)2Cl teket ning kadumist.
4. 1-2 mL Al2(SO4)3 lahusele lisada samapalju Na2CO3 lahust. Soojendada . Mis on sademes, mis gaas eraldub? Kirjutada vastavad reaktsioonivõrrandid. Millal hüdrolüüsuvad soolad täielikult?
5. Katseklaasi valada 4-5 mL vett, lisada veidi tahket NH4Cl ja 1-2 tilka metüülpunast. Milline on lahuse pH? Lahus jagada kaheks, üks katseklaas jätta võrdluseks, teist kuumutada keemiseni. Võrrelda värvusi. Jahutada ning võrrelda uuesti värvusi. Kuidas muutub hüdrolüüsi ulatus või tasakaal sõltuvalt temperatuurist? Kas hüdrolüüs on ekso– või endotermiline protsess?
5.1 Soolalahuste pH hindamine indikaatoritega
Sool
ff
mp
pH hinnang
Hüdrolüüsub
Al2(SO4)3
värvitu
roosa
3
jah
NaCl
värvitu
oranž
3.5
ei
Na2CO3
roosa
kollane
>10
jah
Na2SO3
roosa
kollane
>10
jah
CH3COONH3
värvitu
oranž-kollane
4
jah
5.2
Al2(SO4)3 pH = 3 Na2CO3 pH = 10
5.3
SbCl3 + 2H2O = Sb(OH)2Cl + 2HCl
Kuna reaktsioon on tasakaaluline, siis suure vee hulga korral tekib sade, HCl lisades liigub tasakaal teisele poole.
5.4
Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 = 3 Na2SO4 + Al2O3(s) + 3 CO2(g)
Soolad hüdrolüüsuvad täielikult lahust jahutades.
5.5
Lahuse pH = 3.5 , peale soojendamist pH = 3, peale jahutamist uuesti pH = 3.5 (esialgne värvus). Kuna reaktsiooni ulatus suureneb soojendades, on tegemist endotermilise protsessiga.