Читайте также:
|
В этой части практикума опыты качественные, без расчётов.
2.2.1. Влияние температуры
Предлагается запаянный двухколенный стеклянный сосуд, заполненный оксидом азота (4+). Мономерная форма – NO2 – содержит неспаренный электрон. Отсюда две особенности этой молекулы: (а) под действием света этот электрон легко возбуждается с несвязывающей МО на разрыхляющую, часть белого спектра поглощается, возникает окраска; (б) неспаренный электрон – это неиспользованная валентность, поэтому NO2 способен к димеризации:
2 NO2 ←→ N2O4
Поскольку при этом возникает новая связь, такая реакция однозначно экзотермическая. Но связь не очень прочная, и при нагревании она легко разрывается, т.е. реакция может идти и справа налево. При образовании связи неспаренные электроны спариваются на связывающей МО, их энергия понижается, и для возбуждения уже недостаточно энергии видимого света, поэтому димер бесцветен.
Погрузите одно колено сосуда в ледяную воду, а другое – в горячую. Какое изменение цвета ожидается при отсутствии химической реакции (когда количества веществ не меняются)? Давление в обоих коленах одинаковое, значит, по уравнению состояния идеального газа концентрация обратно пропорциональна абсолютной температуре: С = р/(RT). Где ожидается более интенсивная окраска согласно этому уравнению и где она наблюдается реально? Можно ли объяснить наблюдаемое без учёта химической реакции? Чтобы убедиться в обратимости процесса, поменяйте колена сосуда местами.
Следует также вспомнить равновесия жидкость – пар, возгонку хлорида аммония и сделать общий вывод: куда смещается равновесие при повышении и понижении температуры. Используйте общую формулировку, основанную на тепловом эффекте, а не выражения «вправо», «влево», «прямая», «обратная», которые зависят от способа записи уравнения.
2.2.2. Влияние концентрации реагентов и продуктов и общего разбавления
Предлагается рассмотреть процесс гидролиза хлорида сурьмы (3+) в водном растворе. SbCl3 хорошо растворяется в воде, но сильно гидролизуется с выпадением осадка оксохлорида SbOCl. Для подавления гидролиза вводят продукт гидролиза – сильную кислоту. Именно такой раствор, с добавкой соляной кислоты, будет Вам предложен. Процесс гидролиза в нём можно пытаться записать разными способами:
(а) Предполагая, что хлорид сурьмы – сильный электролит, и сурьма находится преимущественно в виде гидратированных катионов [Sb(OH2)x]3+. Количество воды, присоединённой к катиону (х), никак не влияет на равновесие, поэтому для простоты не будем его записывать (хотя помнить о гидратации надо).
Sb3+ + H2O + Cl– ←→ SbOCl↓ + 2H+.
(б) Предполагая, что катион сурьмы довольно прочно связывается с хлорид–ионом и существует в растворе преимущественно в виде хлорокомплексов с некоторым количеством ионов хлорида p:
SbClq3–q + H2O ←→ SbOCl↓ + (q–1)Cl– + 2H+.
Заметим, что уравнение (а) является частным случаем уравнения (б) при q=0, и задача работы – оценить величину q: равна ли она нулю или существенно больше.
На основе ЗДМ предскажите, как повлияют на равновесия (а) и (б) (при q=1-4) следующие факторы:
– разбавление;
– увеличение концентрации ионов водорода;
– увеличение концентрации ионов хлорида.
Разбавьте раствор водой до появления помутнения. Взболтайте его и разделите взвесь на две пробирки. Чтобы увеличить концентрацию ионов водорода, не меняя существенно остальные концентрации, осторожно добавьте в одну из них несколько капель концентрированной серной кислоты. Чтобы увеличить концентрацию ионов хлорида, не меняя существенно остальные концентрации, добавьте в другую пробирку хорошо растворимый кристаллический хлорид (NaCl или KCl) и осторожно встряхните для его растворения.
Наблюдайте результаты и сделайте вывод: какое из уравнений правильнее описывает наблюдаемые явления. Точнее говоря, какие выводы о величине q можно сделать из опытов: связывается ли катион сурьмы с хлорид-ионом в водном растворе?
Приложение
Некоторые константы равновесий в водных растворах
| Константы ионизации (диссоциации) аммиака и слабых кислот | Произведения растворимости малорастворимых солей | Константы нестойкости комплексов | |||
| NH3•H2O | 1,8´10–5 | AgCl | 1,8´10–10 | [Ag(NH3)2]+ | 6´10–8 |
| H2O•CO2 K1 K2 | 4,5´10–7 | AgBr | 5,3´10–13 | [Ag(S2O3)2]3– | 3,5´10–14 |
| 4,8´10–11 | AgI | 8,3´10–17 | [Al(OH)4]3– | 10–33 | |
| CH3COOH | 1,7´10–5 | Ag3PO4 | 1,3´10–20 | [Co(NH3)6]3+ | 10–35 |
| HF | 6,8´10–4 | BaSO4 | 1,1´10–10 | [Cu(NH3)2]+ | 1,3´10–11 |
| H2O2 | 2´10–12 | CaCO3 | 4,8´10–9 | [Cu(NH3)4]2+ | 10–12 |
| H3PO4 K1 K2 K3 | 7,6´10–3 | CaF2 | 4´10–11 | [Fe(CN)6]3– | 10–31 |
| 6,2´10–8 | CoS | 4´10–21 | [Fe(CN)6]4– | 10–24 | |
| 4,2´10–13 | CuS | 6,3´10–36 | [FeF6]3– | 8´10–17 | |
| H2S K1 K2 | 10–7 | FeS | 5´10–18 | [Fe(SCN)4]– | 3´10–5 |
| 1,3´10–13 | MnS | 2,5´10–10 | [HgCl4]2– | 10–15 | |
| H2SO3 K1 K2 | 1,7´10–2 | PbCl2 | 1,6´10–5 | [HgI4]2– | 10–30 |
| 6,2´10–8 | PbI2 | 1,1´10–9 | [Ni(NH3)6]2+ | 10–8 | |
| H2Se K1 K2 | 1,7´10–4 | PbS | 2,5´10-27 | [Zn(NH3)4]2+ | 2´10–9 |
| 10–11 | ZnS | 2,5´10–22 | [Zn(OH)4]2– | 2´10–15 |
Литература
1. Н.Л. Глинка. Общая химия. Л.: Химия. 1985. § 63-64, 85, 88-92, 207.
ИЛИ
2. Н.Л. Глинка. Общая химия. М.: Интеграл-Пресс. 2007. § 6.2.8-6.2.9, 8.4-8.5, 8.8-8.12, 13.7.
3. Н.Л. Глинка. Задачи и упражнения по общей химии. Издания ≤ 1981.
ИЛИ
4. Н.Л. Глинка. Задачи и упражнения по общей химии. Издания ≥ 1982.
В последнем издании задачи те же самые, но добавлено несколько новых, поэтому нумерация сдвинута.
Дата добавления: 2015-11-26; просмотров: 121 | Нарушение авторских прав