无机化学实验4

二、温度对化学反应速率的影响

按表2—1 实验中Ⅳ的用量,把KI、Na2S2O3、KNO3和淀粉溶液加到150ml烧杯中,把(NH4)2S2O8溶液加到另一个烧杯或大试管中。然后将他们同时放入冰水浴中冷却,待试液的温度冷却到低于室温10℃,将(NH4)2S2O8迅速加到KI等混合液中,同时记时并不断搅拌,当溶液刚出现兰色时,记录反应时间。 利用热水浴将待测试液加热到分别高于室温10℃、20℃、30℃的条件下,重复上述实验,记录反应时间。将此四次实验数据和实验Ⅳ的数据记录入表2—2 进行比较。

表2—2 浓度对化学反应速率的影响 实验编号 反应温度℃ 反应时间△t 反应速率v Ⅵ 室温 Ⅶ 室温-10℃ Ⅷ 室温+10℃ Ⅸ 室温+20℃ Ⅹ 室温+30 三、催化剂对化学反应速率的影响

按表2—1实验Ⅳ 的用量,把KI、Na2S2O3、KNO3和淀粉溶液加到150ml烧杯中,再加入2滴0.02 mol/L Cu(NO3)2溶液,搅匀,然后迅速加入(NH4)2S2O8溶液,搅动,记时。将此实验的反应速率与表2—1 中实验的反应速率进行比较可得到什么结论。 温度 数据处理:

一、反应级数与反速率常数的计算

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将反应速率表示式v = k[S2O82]m[I]n两边取对数,

lg v = m lg[S2O82]+n lg[I]+ lg K

时间 反应速率 当[I]不变(即实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)时,以lg v对lg[S2O82]作图,可得一直线,斜率为m。同理,

当[S2O82]不变(即实验Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ)时,以 lg v对lg[I]做图,可求得n,此反应的级数为m+n。

将求得的m和n代入v = k[S2O82]m[I]n即可求得反应速率常数k,将数据填入表2—3中。

二、反应活化能的计算

反应速率常数k与反应温度T一般有以下关系: lgk = lgA - Ea/2.303RT

式中Ea为活化能,R为气体常数,T为绝对温度。测出不同温度的k值,以lgk对

1/ T作图,可得一直线,由斜率(- Ea/2.303R)可求得反应的活化能Ea,将此数据填入表2-4中。

表 2—3

实验编号 lg v lg[S2O82] -I II III IV V lg[I] m n K -表2—4 实验编号 K lgK 1/T Ea VI IV VII 思考题

1.在向KI淀粉和Na2S2O3混合液中加入(NH4)2S2O8时,为什么必须越快越好? 2.在加入(NH4)2S2O8时,先计时后搅拌或者先搅拌后计时对实验结果各有什么影响?

实验三电离平衡和盐类水解及弱电解质离常数测定

实验目的:

1.了解弱电解质的电离平衡及平衡移动原理。 2.了解影响电离平衡移动的因素。

3.了解用pH电位法测定弱酸的电离常数。 实验原理:

醋酸是一元弱酸,在水溶液中存在着下列电离平衡:HAcH++ Ac-

[H?][Ac?]-

其解离常数表示为:ka?,当[Ac]=[HAc]时,lgka?lg[H?]??pH,如果在一定温

HAc度下使醋酸溶液中[Ac]=[HAc]时的pH值,即可求出醋酸解离常数的近似值。

用NaOH溶液滴定Hac溶液时根据反应式可知,当[Ac]=[HAc]时NaOH的用量应等于完全中和HAc时需要的一半,如果测出此时溶液的pH值,即可求出醋酸的解离常数的近似值。

仪器和药品:

仪器:低压电源、小型U形管、试管、试管夹、铁架台、酒精灯、滴管、50ml容量瓶、移液管、pH S-25

型酸度计是用电位法测定pH的一种仪器,其配套的指示电极是玻璃电极,参比电极是甘汞电极。或由两者组成复合电极、100ml烧杯2只、250ml锥形瓶2只、25ml酸式滴定管、碱式滴定管各1支。

材料:金属丝电极、砂纸、pH试纸(广泛、精密)、醋酸铅试纸。 固体药品:锌粒、琼脂、CuSO4、K2Cr2O7、SbCl3、NaAc 、NH4Cl

液体药品:HCl(6mol/L、0.2mol/L、0.1mol/L)、HAc(2mol/L、0.2mol/L、0.1mol/L)、H2S(0.1mol/L)、

NaOH(2mol/L、0.2mol/L、0.1mol/L标准溶液)、Na2S

(0.1mol/L)、NH3·H2O(0.2mol/L、0.1mol/L)、NaAc(0.2mol/L)、NH4Cl

(0.2mol/L、0.1mol/L)、NaCl(0.1mol/L)、NH4Ac(0.1mol/L)、FeCl3(0.1mol/L)、NaH2PO4(0.1mol/L)、Na2HPO4(0.1mol/L)、KNO3(0.01mol/L)、Na2CO3(饱和溶液)、Al2(SO4)3(饱和溶液)、甲基橙溶液、酚酞溶液、酚酞指示剂(1%乙醇溶液)、NaOH(0.1mol/L)标准溶液、缓冲溶液pH6.8~7。

实验内容:

一、离子的移动

在小烧杯中加0.5g琼脂,用20—25ml水浸泡一会,加热、搅拌成胶体溶液,再加入CuSO4和K2Cr2O7

固体,溶解后趁热倒入小U形管中,(管口留下2cm空间),待琼脂冷却成为凝胶后,向两管口注入稀HNO3溶液近满,以金属丝做电极,接通20V直流电,几分钟后,观察两极附近溶液颜色的变化,为什么?

二、强电解质和弱电解质 1.比较盐酸和醋酸的酸性

(1)在两支试管中,分别滴入5滴0.1mol/L HCl和0.1mol/L HAc,再各滴1滴甲基橙指示剂,观察溶液的颜色(如现象不明显,可各加入1ml水后再观察)。

(2)分别用玻璃棒蘸一滴0.1mol/L HCl和0.1mol/L HAc溶液于两片pH试纸上,观察试纸的颜色并判断pH值。

(3)在两支试管中,分别加入2ml0.1mol/L HCl和0.1mol/L HAc溶液,再加入几颗锌粒,比较反应的快慢。加热两试管,进一步观察反应速率的差别。

将实验结果和计算的值填入表3—1:

0.1mol/L HCl 0.1mol/L HAc 甲基橙 pH值 测定值 计算值 加锌粒并加热 比较两者酸性有何不同,为什么? 2.用pH试纸测定下列溶液的值,并与计算结果相比较。

0.1mol/L NaOH , 0.1mol/L 氨水,蒸馏水 ,0.1mol/L, H2S , 0.1mol/L HAc 把上列溶液按测得的值从小到大排列成序。

三、同离子效应和电离平衡

1.取1ml0.2mol/L HAc溶液,滴1滴甲基橙溶液,再注入1ml 0.2mol/L NaAc溶液,观察指示剂颜色的变化,计算混合溶液的值,将计算结果和实验现象填入表3—2。

表3—2

0.2mol/L HAc 2mol/L HAc 0.2mol/L NaAc 甲基橙 pH值(计算值) 现象解释

2、取1ml 0.2mol/L氨水,滴1滴酚酞溶液,再注入1ml 0.2mol/L NH4Cl溶液,观察指示剂的颜色,

再加入少量固体NH4Cl,观察酚酞指示剂颜色的变化。计算溶液的pH值,将计算结果和实验现象填入表3—3。查出酚酞指示剂颜色的变色范围,解释上述现象。

表3—3 0.2mol/L氨水 2mol/L 氨水 0.2mol/LNH4Cl 酚酞 pH值(计算值) 现象解释 3、取数毫升0.1mol/L H2S溶液注入试管中,检查试管口有没有H2S气体放出?(用什么检查?)向试管中滴数滴2mol/L NaOH溶液呈碱性,检查有没有 H2S气体逸出?再向试管中注入6mol/L HCl使呈酸性,还有没有气H2S气体产生?解释这些现象。

综合上述三个实验,讨论电离平衡的移动。 四、缓冲溶液的配制和性质

1、在两支各盛5ml蒸馏水的试管中分别滴1滴0.2mol/L 和0.2mol/L NaOH溶液,测定它们的pH值,与前一实验测定的蒸馏水的pH值作比较,记下pH 值的改变。

蒸馏水pH 蒸馏水+HCl后pH 蒸馏水+NaOH后pH 2、在一支试管中注入5ml 0.2 mol/L HAc和5ml 0.2mol/L NaAc溶液,摇匀后,用pH试纸测其pH值。将溶液分成两份,一份滴入1滴0.2mol/L HCl,另一份滴1滴0.2mol/L NaOH,分别再用试纸测出他们的pH值,与上面的实验作比较,可得出什么结论。

HAc+ NaAc pH HAc+ NaAc+HCl后pH HAc+ NaAc+NaOH后pH 3、欲配制pH = 4.1的缓冲溶液10ml,实验室现有0.2 mol/L HAc和0.2 mol/L NaAc溶液,应该怎样配制?根据计算配制好后,用精密pH试纸测定是否符合要求。然后将溶液分成两份,一份滴1滴0.2mol/L HCl溶液,另一份滴1滴0.2mol/L NaOH溶液,再以pH试纸测出他们的pH值,验证其有无缓冲能力。

五、盐类的水解

1.用pH试纸测定浓度为0.1mol/L下列各溶液的pH值: 溶液 pH测定值 pH计算值 NaCl NH4Cl Na2S NH4Ac NaH2PO4 Na2HPO4 2、取少量固体醋酸钠溶于少量水中,滴1滴酚酞溶液,观察溶液的颜色,在小火上将此溶液加热,观察溶液颜色有何变化,为什么?

3、取绿豆大小的一颗三氯化锑固体放入试管中,用水溶解,有什么现象?测一下pH值是多少?滴 6mol/L HCl 使溶液澄清,再注入水稀释又有什么现象?怎样用平衡原理解释这一系列现象。

4、在一装有饱和Al2(SO4)3溶液的试管中,注入饱和Na2CO3溶液,有何现象?设法证明产生的沉淀是Al(OH)3而不是Al2(CO3)3(怎样试验?沉淀要不要洗净?)写出反应方程式。

六、醋酸解离常数的测定

1.取250ml锥形瓶1只,从酸式滴定管中准确加入22.00ml 0.1mol/L HAc,加入2滴酚酞溶液,用

碱式滴定管中的0.lmol/LNaOH标准溶液滴定,不断振摇,至溶液刚出现红色为止。记录滴定终点时NaOH的用量(ml),作下面测定pH时参考。用另1只锥形瓶重复上述滴定实验,两次消耗NaOH体积差不得超过0.5%,即两次相差不得超过0.lml。

2.取100ml烧杯,从酸式滴定管中准确加入22.00ml 0.lmol/L HAc,用碱式滴定管中的0.1mol/L NaOH标准溶液滴定至操作1所耗NaOH平均体积的一半,搅拌均匀,再用 pH S -25型酸度计测定其pH。

3.pH S -25型酸度计的使用方法

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