twardość wody, równowagi, budowa_atomu_i_związki_kompleksowe_instrukcja_sprawozdanie_2

(1)

TWARDOŚĆ WODY

Twardość wody jest to ogół właściwości wody, które są skutkiem obecności przede wszystkim jonów wapnia (Ca2+) i magnezu (Mg2+) oraz innych metali. Twardością całkowitą nazywana jest zawartość jonów magnezu i wapnia przeliczona na tlenek wapnia. Na twardość całkowitą (ogólną) składa się twardość przemijająca i trwała.

Ćwiczenie 1.

Oznaczanie twardości przemijającej wody wodociągowej

Oznaczenie twardości przemijającej wody polega na miareczkowaniu określonej ilości badanej wody roztworem kwasu solnego o znanym stężeniu w obecności wskaźnika. Podczas miareczkowania wodorowęglany wapnia i magnezu reagują z kwasem solnym wg równań reakcji:

Ca(HCO3)2 + 2 HCl = CaCl2 + 2H2O + 2CO2

Mg(HCO3)2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O + 2CO2

Zmiana zabarwienia wskaźnika wskazuje na koniec miareczkowania.

Sprzęt: Odczynniki:

- kolba stożkowa, - HCl,

- biureta, - oranż metylowy

- pipety

Opis ćwiczenia:

Do kolby stożkowej odmierzyć pipetą 50cm3 _{wody wodociągowej, dodać 2 krople oranżu}

metylowego. Napełnić biuretę roztworem HCl do kreski oznaczonej „0” i miareczkować przygotowaną wodę ze wskaźnikiem dodając do niej kroplami z biurety roztwór kwasu do momentu zmiany zabarwienia z żółtego na różowe. Odczytać na biurecie objętość zużytego roztworu HCl. Miareczkowanie powtórzyć. W razie dużej rozbieżności wyników (powyżej 0,5 cm3_{) wykonać}

miareczkowanej trzeci raz. Do obliczeń wziąć średnią z uzyskanych wyników. W obliczeniach twardości przemijającej uwzględnić, że 1 cm3

HCl odpowiada 2,8 mg CaO.

Ćwiczenie 2.

Oznaczenie twardości ogólnej metodą wersenianową

Oznaczenie twardości ogólnej polega na miareczkowaniu badanej próbki wody z dodatkiem buforu amonowego (o pH



10) roztworem wersenianu dwusodowego o znanym stężeniu wobec czerni eriochromowej jako wskaźnika. W takim środowisku jony wapnia i magnezu, które są odpowiedzialne za twardość wody, reagują z wersenianem wg równań reakcji:

CH _{CH2 COOH} _CH2COOH N CH COONa CH N CH COO 2 2 Ca2 + (Mg2+ ) 2 2 Ca(Mg) + 2Na+ + CH COONa COO N CH2 N 2 CH2 2

CH COOH CHCOOH 2 2

(2)

- kolba stożkowa, - 0.02M roztwór wersenianu dwusodowego EDTA-Na,

- biureta, - bufor amoniakalny,

- pipety kalibrowane - nasycony roztwór czerni eriochromowej T

Opis ćwiczenia:

Celem lepszego uchwycenia końca miareczkowania, wskazane jest zastosowanie roztworu porównawczego: analizowanej wody zawierającej takie same ilości roztworu buforowego i wskaźnika. Należy więc do dwóch kolb stożkowych odmierzyć pipetą po 50 cm3_{wody wodociągowej, dodać po 1}

cm3buforu amonowego oraz po 5 kropli czerni eriochromowej T. Obydwie kolby ustawić obok siebie na białej kartce. Pierwszy roztwór należy potraktować jako wzorzec koloru, natomiast drugi miareczkować 0,02M roztworem EDTA-Na do momentu zmiany zabarwienia z czerwonego na niebieskie. Odczytać na biurecie objętość zużytego roztworu wersenianu. Miareczkowanie powtórzyć.

Ćwiczenie 3.

Oznaczanie twardości przemijającej i ogólnej wody destylowanej

- kolby stożkowe (2 sztuki), - roztwór HCl,

- biureta, - oranż metylowy,

- pipety kalibrowane - 0.02M roztwór wersenianu dwusodowego EDTA-Na,

- nasycony roztwór czerni eriochromowej T, - bufor amoniakalny

Opis ćwiczenia:

Pobrać dwie próbki wody destylowanej po 50 cm3_{. Jedną miareczkować jak w ćwiczeniu 1,}

drugą, jak w ćwiczeniu 2.

Ćwiczenie 4.

Oznaczanie twardości przemijającej i ogólnej wody zmiękczonej metodą termiczną.

- kolby stożkowe (2 sztuki), - roztwór HCl,

- biureta, - oranż metylowy,

- pipety kalibrowane - 0.02M roztwór wersenianu dwusodowego EDTA-Na,

- bufor amoniakalny,

- nasycony roztwór czerni eriochromowej T Opis ćwiczenia:

Około 150 cm3_{wody wodociągowej zagotować w zlewce na płytce umieszczonej na trójnogu}

nad palnikiem. Po ostudzeniu do temperatury pokojowej pobrać dwie próbki po 50 cm3_zmiękczonej

(3)

Opracowanie wyników

Na podstawie wyników miareczkowania obliczyć twardość przemijającą według wzoru (1) oraz twardość ogólną korzystając ze wzoru (2). Wyniki zebrać w tabeli na arkuszu sprawozdania.

Na podstawie wartości twardości ogólnej zakwalifikować wodę wodociągową, zmiękczoną na kolumnie jonitowej i zmiękczoną metodą termiczną do odpowiedniej klasy. Obliczenia wykonać na podstawie wzorów:

Twprzem  vkw  2,8 [o n] ₍₁₎

Twog vEDTA  0,2 1000 [o n] (2) v w

vkw - objętość kwasu zużyta na zmiareczkowanie badanej wody [cm3], Z w - objętość wody wzięta do oznaczenia [cm3],

vEDTA - objętość wersenianu dwusodowego zużyta na zmiareczkowanie wody [cm3], 0,2 – współczynnik przeliczeniowy – 1 cm3

(4)

20.../... Nazwisko, imię: Podpis

prowadzącego Wydz.

Gr. Temat

:

Twardość wody

Tabela 2: Wyniki oznaczenia twardości wody.

v

kw

twardość

_v

EDTA

twardość

rodzaj wody przemijająca ogólna klasa wody

[cm3] o [cm3] n] o n] [ [ woda wodociągowa woda po zagotowaniu woda destylowana Obliczenia: Wnioski:

(5)

RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

Ćwiczenie 1.

Określenie pH za pomocą papierków uniwersalnych.

- statyw z probówkami, - NaNO3,

- papierki uniwersalne - NH4Cl, - MgCl2 - AlCl3, - Na2CO3, - Na2HPO4. Opis ćwiczenia:

W ćwiczeniu 1. należy określić pH poszczególnych roztworów za pomocą papierków uniwersalnych. AA tym celu należy nalać do próbówek po 1 cm3_{odpowiednich soli. Następnie w roztworach soli (NaNO}

3,

NH4Cl, MgCl2, AlCl3, Na2CO3, Na2HPO4) kolejno zwilżać papierek uniwersalny, a jego barwę porównać ze

skalą barw wskaźnika uniwersalnego, podającego pH z dokładnością do 1.

Ćwiczenie 2.

Stała i stopień dysocjacji CH3COOH w roztworze wodnym.

- statyw z probówkami, - 0,01M roztwór CH3COOH,

- pH-metr, - 1M roztwór CH3COOH

· elektroda uniwersalna, · papierki uniwersalne, · zlewki

Opis ćwiczenia:

Określić pH 0,01M i 1M roztworu kwasu octowego orientacyjnie za pomocą papierka uniwersalnego. Zmierzyć dokładnie pH tych roztworów za pomocą pH-metru. Obliczyć stężenie jonów wodorowych odpowiadające wyznaczonym wartościom pH dla obu roztworów.

Technika pomiarowa:

pH-metr jest przystosowany do współpracy z elektrodą kombinowaną lub z zestawem elektrod do pomiaru pH złożonego z elektrody szklanej i elektrody odniesienia. Przed pomiarem przyrząd wraz z elektrodami wycechować za pomocą roztworów wzorcowych wskazanych przez asystenta. Po skalibrowaniu pH-metru można przystąpić do pomiaru pH badanych roztworów. Każdorazowo przy zmianie roztworu należy opłukiwać dokładnie elektrody wodą destylowaną i osuszyć bibułą. Pomiar pH pojedynczego roztworu powinien trwać ok. 5 minut (ustalenie równowagi jonowej).

Ćwiczenie 3.

Reakcje jonowe otrzymywania trudno rozpuszczalnych soli.

- statyw z probówkami - BaCl2

- Ba(NO3)2

- Na2SO4

- H2SO4

Opis ćwiczenia

Do dwóch probówek nalać po 1 cm3

BaCl2, do dwóch następnych po 1 cm 3 Ba(NO3)2. Wytrącić osad

BaSO4 dodając kroplami H2SO4do probówki zawierającej BaCl 2 oraz Ba(NO3)2. W podobny sposób wytrącić

osad w pozostałych dwóch probówkach dodając kroplami roztwór Na2SO4.

Zapisać zachodzące reakcje w postaci jonowej i cząsteczkowej w odpowiedniej tabeli w arkuszu sprawozdania.

(6)

20.../... Nazwisko, imię: Podpis

prowadzącego

Wydz.

Gr.

Temat:

RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

Ćwiczenie 1 Określenie pH za pomocą papierków uniwersalnych

Badana sól Pomiar pH

Reakcje hydrolizy

Odczyn po

hydrolizie NaNO3

NH4Cl

NH+ Cl- + H2O = NH4OH + H+ + Cl-

pH<7 4 (kwaśny) MgCl2

AlCl3

Na2CO3

Na2HPO4

Ćwiczenie 2. Stała i stopień dysocjacji CH3COOH w roztworze wodnym

Roztwór kwasu Pomiar pH

Pomiar pH Stężenie jonów Stopień Stała dysocjacji

(papierek wodorowych dysocjacji

octowego uniwersalny) (pH-metr) [H+] 

K

1M

0,01M

Uwaga: obliczenia [H+],  i K proszę wykonać według wzorów 2, 3, 4, 5, 9. Obliczenia wykonać na odwrocie sprawozdania

Ćwiczenie 3. Reakcje jonowe otrzymywania trudno rozpuszczalnych soli

Substancje reagujące Zachodząca reakcja cząsteczkowa i jonowa BaCl2 + H2SO4 BaCl2 + H2SO4 = BaSO4  + 2HCl

Ba2+ + 2Cl- + 2H+ + SO42- = BaSO4  + 2H+ + 2Cl-

Ba(NO3)2 + H2SO4

BaCl2 + Na2SO4

(7)

Budowa atomu i związki kompleksowe

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

Ćw. 1. Otrzymywanie tetrajodobizmutanu(III) potasu.

Sprzęt: - próbówki w statywie Odczynniki: - 1M Bi(NO3)3,

- 0,5M KI Opis ćwiczenia:

Do próbówki zawierającej 3-4 krople roztworu azotanu(V) bizmutu(III) dodawać kroplami 0,5M roztworu jodku potasu. Powstały osad jodku bizmutu(III) rozpuścić w nadmiarze KI, dodając jeszcze kilka kropli roztworu tego odczynnika. Zachodzą następujące reakcje:

Bi(NO3)3 + 3KI = ↓BiI3 + 3KNO3

BiI3 + KI = K[BiI4]

Ćw. 2. Otrzymywanie wodorotlenku tetraaminamiedzi(II).

Sprzęt: - próbówki w statywie Odczynniki: - bezwodny CuSO4,

- 25% NH4OH

Opis ćwiczenia:

Do próbówki zawierającej 1cm3 wody dodać niewielką ilość bezwodnego siarczanu(VI) miedzi(II). Po rozpuszczeniu soli dodać 25% roztworu amoniaku do całkowitego rozpuszczenia wytrącającego się początkowo osadu wodorotlenku miedzi. Obserwować zmiany zabarwienia spowodowane powstawaniem związku kompleksowego. Zachodzą następujące reakcje:

CuSO4 + 5H2O = CuSO4·5H2O

CuSO4 + 2NH4OH = ↓Cu(OH)2 + (NH4)2SO4

Cu(OH)2 + 4NH4OH = [Cu(NH3)4](OH)2 + 4H2O

Ćw. 3. Otrzymywanie związku o kationie i anionie kompleksowym

Sprzęt: - próbówki w statywie Odczynniki: - 1M K4[Fe(CN)6],

- 1M NiSO4,

- 25% NH4OH

Opis ćwiczenia:

Do próbówki wlać 2 krople szesciocyjanożelazianu(II) potasu K4[Fe(CN)6] i 4 krople roztworu siarczanu(VI)

niklu(II). Do otrzymanego osadu dodać 25% roztworu amoniaku do rozpuszczenia się osadu cyjanożelazianu(II) niklu(II). Równocześnie zwrócić uwagę na strącanie się jasno fioletowych kryształów soli kompleksowej [Ni(NH3)6]2[Fe(CN)6].

K4[Fe(CN)6] + 2NiSO4 = ↓Ni2[Fe(CN)6] + 2K2SO4

Ni2[Fe(CN)6] + 12NH3 = ↓[Ni(NH3)6]2[Fe(CN)6]

Ćw. 4. Badanie trwałości jonów kompleksowych.

Sprzęt: - próbówki w statywie Odczynniki: - 1M AgNO3,

- 1M NaCl, - 25% NH4OH,

Opis ćwiczenia:

Do próbówki wlać 4-5 kropli roztworu azotanu(V) srebra i taką samą objętość chlorku sodu. Otrzymany osad chlorku srebra rozpuścić w 25% roztworze amoniaku. Do otrzymanego roztworu soli kompleksowej dodać 2M roztworu kwasu azotowego(V) aż do utworzenia się białego osadu chlorku srebra.

AgNO3 + NaCl = ↓AgCl + NaNO3

AgCl + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O

(8)

Ćw. 5. Otrzymywanie heksacyjanożelazianu(III) srebra(I).

Sprzęt: - próbówki w statywie Odczynniki: - 1M K3[Fe(CN)6],

- 1M AgNO3,

Opis ćwiczenia:

Wlać do probówki ok. 1 cm3 heksacyjanożelazianu(III) potasu, następnie dodać ok. 1 cm3 azotanu srebra(I). Zapisać obserwacje.

3Ag+ + [Fe(CN)6]3- = ↓Ag3[Fe(CN)6]

Ćw. 6. Sztuczna krew.

Sprzęt: - próbówki w statywie Odczynniki: - 1M FeCl3,

- 1M KSCN,

Opis ćwiczenia:

Wlać do probówki ok. 1cm3 chlorku żelaza, następnie dodać ok. 1 cm3 rodanku potasu. Zapisać obserwacje.

Fe3+ +3SCN- = Fe(SCN)3

Nadmiar jonów SCN-_{powoduje pogłębienie barwy spowodowane stopniowym powstawaniem kompleksów}

aż do [Fe(SCN)6]3-. Fe3+ +SCN- = FeSCN2+ FeSCN2+ +SCN- = [Fe(SCN)2]+ [Fe(SCN)2]+ + SCN- = [Fe(SCN)3] [Fe(SCN)3] + SCN- = [Fe(SCN)4]- [Fe(SCN)4]- + SCN- = [Fe(SCN)5]2- [Fe(SCN)5]2- + SCN- = [Fe(SCN)6]3- Opracowanie wyników:

Wyniki zebrać w tabeli w arkuszu sprawozdania, podając: 1. Zapis jonowy przebiegających reakcji.

2. Reakcje dysocjacji powstałych kompleksów. 3. Liczbę koordynacyjną (LK) jonu centralnego.

(9)

20.../... Nazwisko, imię: Zaliczenie Wydz.

Gr. Temat:

BUDOWA ATOMU I ZWIĄZKI KOMPLEKSOWE

Nr Zapis jonowy przebiegających reakcji Postać i LK atomu

ćw. _{oraz reakcje dysocjacji kompleksów} _{zabarwienie centralnego}