TTÜ Keemia alused laboratoorne töö 4 (0)

Töö ülesanne ja eesmärk: Elektrolüütude lahustes toimuvate rektsioonide kulgemise peamiste põhjuste selgitamine , reaktsioonivõrrandite kirjutamine molekulaarsel ja ioon -molekulaarsel kujul, redoksreaktsoonide võrrandite tasakaalustamine .
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid : Katseklaaside komplekt
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:
Sademete teke:
Katse 1.
SO42 - ioone sisaldavale lahusele (0,5...1 ml) lisada tilkhaaval Ba2+ ioone sisaldavat lahust.
Ba2+ + SO42- = BaSO4
Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl
Katseklaasis tekkis kahe värvitu aine kokkusegamisel valge sade BaSO4.
Katse 2.
Al3+ ioone sisaldavale lahusele (0,5...1 ml) lisada 2 M NH3∙H2O lahust ammoniaagi lõhna püsimajäämiseni.
Al3+ + OH- = Al(OH)3
Al2(SO4)3 + NH4OH = 2Al(OH)3 + 3(NH4) 2SO4
Tekkis valge hõljuv sade Al(OH)3
Katse 3.
Pb2+ ioone sisaldavale lahusele (0,5...1 ml) lisada CrO42- ioone sisaldavat lahust.
Pb2+ + CrO42- = PbCrO4
Pb(NO3)2 + K2CrO4 = PbCrO4 + 2KNO3
Tekkis munakollane tükkis sade (läbipaismatu).
Hüdrolüüs:
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-
Al2(SO4)3 lisamisel metüülpunast muutus lahus punakseks. Na2CO3 ff-i lisamisel muutus lahus lillaks.
Metüülpunase pöördeala on ph 4,2...6,3, lahuse pH on seega ligikaudu 4,2. Lahus on happeline st lahuses on ülekaalus H+ ioonid .
Ff lisamisel Na2CO3-le muutus lahus punaseks, pH 9,9; seega on lahuses aluseline keskkond, sest ülekaalus on OH- ioonid.
Gaasi teke:
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?
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H20
CO32- + 2H+ = CO2 + H20
Na2CO3 lahus on aluselise reaktsiooniga, sest ff-i lisamisel muutub lahus punaseks. 1 M HCl lisades neutraliseeritakse lahus ja kogu lahus muutub lõpuks happeliseks, indikaatori värvus kaob. Soolhappe lisamisel nägin gaasi mullikesi.
Komplekühendi teke:
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
Esimeses katseklaasis tekkis piimjas valge sade Cu(OH)2
Hüdraati lisades ja loksutades tekib tumelilla värvus [Cu(NH3)4]2+ tõttu.
Redoksreaktsioonid :
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
oksüdeerija – H
redutseerija – Zn
Cu + HCl = reaktsiooni ei toimu, kuna Cu on vesikikust passiivsem (pingerea põhjal).
Esimeses reaktsioonis eraldus H2.
Katse 8.
Kuiva katseklaasi panna tükk vaske ja lisada ~1 ml kontsentreeritud lämmastikhapet. Millised muutused toimuvad? Mis on eralduv pruunikas gaas (mürgine!)?
Cu + 4HNO3 = Cu(NO2)2 + 2NO2 + 2H20
3Cu + 8H+ + 2NO3- = 3Cu2+ + 2NO +4H20
Segu muutub erkroheliseks, hakkab eralduma pruunikas gaas . Eralduv gaas on NO2.
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO2)2 + 2NO + 4H20
redutseerija - Cu
oksüdeerja - N
Katse 9.
Võtta katseklaasi tükk metallilist tsinki ja lisada 1...2 ml CuSO4 lahust. Millised muutused toimuvad? Millise metalli kiht sadestub tsingitüki pinnale?
Zn muutub süsimustaks, pinnale sadestub Cu kiht.
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
CuSO4 + Zn = Zn2+ + SO42- + Cu
oksüdeerija - Cu
redutseerija - Zn
KMnO4 ja K2Cr2O7 reaktsioone
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(aq) + 5Na2SO3(s) + 3H2SO4(aq) → 2MnSO4(aq) + 5Na2SO4(aq) + K2SO4 (aq) + 3H2O(l)
2MnO4- + 5SO32- + 6H+ = 2Mn2+ + 5SO42+ + 3H20
redutseerija Mn7+ - 5e = Mn2+ ∙2
oksüdeerija S4- +2e = S6- ∙5
Lahus muutub värvusetuks, veidi tahket Na2SO3 sadenes põhja.
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–(aq) + 5Fe2+(aq) + 8H+(aq) → 8Mn2+(aq) + 5Fe3+(aq) + 4H2O(l)
2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O
oksüdeerija Mn7+ + 5e = Mn2+
redutseerija Fe2+ - 1e = Fe3+ ∙5
FeSO4 lisamisel kadus lahusest permanganaatioonist tingitud värvus.
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–(aq) + 6Fe2+(aq) + 14H+(aq) → 2Cr3+(aq) + 6Fe3+(aq) + 7H2O(l)
K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O
oksüdeerija Cr6+ +3e = Cr3+
redutseerja Fe2+ -e = Fe3+ ∙3
Lahus värvus mustaks, kadus dikromatsioonist tingitud värvus.
Kokkuvõte:
Toimuvad muutused on tingitud segu pH keskkonna muutumisest, sademete tekkest, ainete omavahelisest reageerimisest, metalli asukohast pingeres jne. Muutusi on võimalik reaktsioonivõrrandi põhjal ette ennustada ning katseliselt teostada.