Reaktsioonid elektrolüütide lahustes (0)

TTÜ keemiainstituut
Anorgaanilise keemia õppetool
YKI0020 Keemia alused
Laboratoorne töö nr.
Töö pealkiri:
Õpperühm:
Õppejõud:
Töö teostanud:
Protokoll esitatud:
Protokoll arvestatud:
Eksperimentaalne töö
Reaktsioonid elektrolüütide lahustes
Töö ülesanne ja eesmärk.
Elektrolüütude lahustes toimuvate rektsioonide kulgemise peamiste põhjuste selgitamine , reaktsioonivõrrandite kirjutamine molekulaarsel ja ioon -molekulaarsel kujul, redoksreaktsoonide võrrandite tasakaalustamine.
Sissejuhatus.
Reaktsioone, mis on seotud elektronide üleminekuga ühelt aatomilt teisele, nimetatakse redoksreaktsioonideks. Ainet või iooni, mille koostises olevad aatomid loovutavad elektroni, nimetatakse redutseerijateks, see aine ise seejuures oksüdeerub.
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid .
Töövahendid:
Katseklaaside komplekt.
Kasutatud ained:
Na2(SO4)3, BaCl2 , Al2(SO4)3, NH3*H2O, Pb(NO3)2, K2CrO4, Na2CO3, HCl, CuSO4 , Zn, Cu, HNO3 , KMnO4, H2SO4, FeSO4, K2Cr2O7, metüülpunane ja fenoolftaleiin.
Kasutatud uurimis - ja analüüsimismeetodid ja metoodikad.
Kirjeldada toimuvaid muutusi (sademe teke, värvuse muutused, gaaside eraldumine jne) ning tekkivaid sademeid. Kirjutada kõiki muutusi kirjeldavad reaktsioonivõrrandid nii ioon - kui molekulaarkujul. Tasakaalustada ja lõpetada juhendis toodud reaktsioonivõrrandid. Redoksreaktsioonides märkida, milline ühend on oksüdeerija, milline redutseerija .
Töö käik.
Katse 1
SO42 - ioone sisaldavale lahusele (0,5...1 ml) lisada tilkhaaval Ba2+ ioone sisaldavat lahust.
Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 ↓ + 2NaCl
Tekkis valge sade BaSO4
Katse 2
Al3+ ioone sisaldavale lahusele (0,5...1 ml) lisada 2 M NH3∙H2O lahust ammoniaagi lõhna püsimajäämiseni.
Al2(SO4)3 + NH4OH = 2Al(OH) 3↓+ 3(NH4) 2SO4
Tekkis valge sade Al(OH)3
Katse 3
Pb2+ ioone sisaldavale lahusele (0,5...1 ml) lisada CrO42- ioone sisaldavat lahust.
Pb(NO3)2 + K2CrO4 = PbCrO4↓ + 2KNO3
Tekkis kollane sade PbCrO4
Katse 4
Võtta ühte katseklaasi 1 ml Al2(SO4)3 lahust, teise sama palju Na2CO3 lahust. Hinnata lahuste pH-d indikaatoritega (lisada 2...3 tilka).
Al3+ + H20 = AlOH2+ + H+
CO32 - + H20 = HCO3 - + OH-
Lisan Al2(SO4)3 lahusele metüülpunast. Värvus läks punaseks, seega pH ≤ 4,2 happeline lahus, kuna seal on H+ ioonid .
Lisan Na2CO3 lahusele fenüüdftaleiini. Värvus läks lillaks, seega pH ≥ 9,9 aluseline lahus, kuna seal on OH+ ioonid.
Katse 5
CO32– ioone sisaldavale lahusele (1...2 ml) lisada mõni tilk indikaatori fenoolftaleiini lahust. Millise reaktsiooniga (happeline, aluseline) on lahus? Miks? Lisada tilkhaaval 1 M HCl vesilahust. Miks muudab indikaator värvust? Kas soolhappe lisamisel on näha eralduva gaasi mullikesi?
Lisan Na2CO3 lahusele fenoolftaleiini. Värvus muutus lillaks, seega pH ≥ 9,9 aluseline lahus, kuna seal on OH+ ioonid.
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H20
CO32- + 2H+ = CO2 + H20
Lahus muutus värvusetuks, kuna alusele lisati hapet. pH ≤ 8,3 (liikus pH=7 poole). HCl lisamisel eraldusid mulled, mis on CO2.
Katse 6
Cu2+ ioone sisaldavale lahusele (1...2 ml) lisada tilkhaaval 6 M NH3 ⋅ H2O, kuni esialgselt tekkiv sade (mis sade tekkis?) loksutamisel lahustub ja värvus enam ei muutu. Millise värvuse annab lahusele tekkiv kompleksioon [Cu(NH3)4]2+ ?
Cu2+ + 4NH3 ∙ H2O = [Cu(NH3)4]2+ + 4H2O
CuSO4 + 4NH3 ∙ H2O = Cu(OH)2 + 4NH3 ∙ H2O = [Cu(NH3)4]SO4 + 4H2O
Alguses tekkis valge sade Cu(OH)2
Cu(NH3)4 tõttu tekib tumesinine lahus.
Katse 7
Võtta ühte katseklaasi tükk metallilist tsinki ja teise vaske. Lisada katseklaasidesse lahjendatud vesinikkloriidhapet. Jälgida gaasilise vesiniku eraldumist metalli pinnal mullikestena. Kas reaktsioon toimub mõlemas katseklaasis? Põhjendada, lähtudes metallide pingereast.
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
Zn on oksüdeerija ja H on reutseerija
Cu + HCl ≠
Cu soolhappega ei reageeri, kuna Cu on H2 pingereas tagapool.
Katse 8
Kuiva katseklaasi panna tükk vaske ja lisada ~1 ml kontsentreeritud lämmastikhapet. Millised muutused toimuvad? Mis on eralduv pruunikas gaas (mürgine!)?
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO2)2 + 2NO2 + 4H20
3Cu + 8H+ + 2NO3- = 3Cu2+ + 2NO +4H20
Tekkis roheline lahus. Mürgine gaas on NO2
Katse 9
Võtta katseklaasi tükk metallilist tsinki ja lisada 1...2 ml CuSO4 lahust. Millised muutused toimuvad? Millise metalli kiht sadestub tsingitüki pinnale?
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
Cu on oksüdeerija ja Zn on redutseerija
Tsingi pinnale tekib vase kiht.
Katse 10
Valada katseklaasi ~0,5 ml KMnO4 lahust ja lisada sama kogus lahjendatud H2SO4 lahust ning spaatliga tahket Na2SO3 kuni värvuse valastumiseni (värvituks muutumiseni). Tasakaalustada ja esitada ioonkujul reaktsioonivõrrand.
2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O
2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4→ 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O
S on oksüdeerija ja Mn on redutseerija
Katse 11
Valada katseklaasi ~0,5 ml lahjendatud väävelhappelahust ning lisada 2 tilka KMnO4 lahust. Seejärel lisada tilkhaaval Fe2+-ioone sisaldavat lahust. Reaktsiooni tulemusena kaob lahusele iseloomulik permanganaatioonist tingitud värvus. Tasakaalustada ning esitada molekulaarkujul reaktsioonivõrrand.
MnO4– + 5Fe2+ + 8H+ → 8Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O
Mn on oksüdeerija ja Fe on redutseerija
Katse 12
K2Cr2O7 lahusele (1...2 ml) lisada ~1 ml lahjendatud väävelhappelahust ja 1...2 ml Fe2+-ioone sisaldavat lahust. Cr2O72–reageerib kui oksüdeerija, mille tulemusena kaob lahusele iseloomulik dikromaatioonist tingitud värvus. Tasakaalustada ning esitada molekulaarkujul reaktsioonivõrrand.
Cr2O72– + 6Fe2+ + 14H+ → 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O
Cr on oksüdeerija ja Fe on redutseerja
Kokkuvõte ja järeldused.
Ainete kokkusegamistel tekkis nii sadet, gaasi, hapet kui ka alust