Методические указания для студентов 2-го курса фармацевтического факультета по аналитической химии Донецк, 2007

1) В химико-аналитической лаборатории химику на кожу попал раствор щелочи. Чем нужно промыть пораженное место после того, как щелочь смыли большим количеством воды?

A. 1 – 2 % р-ром натрия гидрокарбоната.

B. 3% р-ром перекиси водорода.

C. 50% р-ром уксусной кислоты.

D. 3% р-ром таннина.

E. 1 – 2 % р-ром уксусной кислоты.

2) В химико-аналитической лаборатории химику на кожу попал концентрированный раствор кислоты. Пораженное место промыли водой и раствором натрия гидрокарбоната. Какой концентрации раствор натрия гидрокарбоната использовали?

A. 3%

B. 33%

C. 30%

D. 13%

E. 0,03%

3)
В химико-аналитической лаборатории химику в глаза попали брызги натрия гидроксида. Какой раствор необходимо использовать после того, как глаза промыли водой?

A. раствор натрия карбоната.

B. 3% раствор натрия гидрокарбоната.

C. раствор борной кислоты.

D. 3% раствором серной кислоты.

E. 3% раствором уксусной кислоты.

7) В химико-аналитической лаборатории химик получил сильный термический ожог на руке. Как необходимо поступить в данной ситуации?

A. Обожженное место смазать глицерином или приложить вату, смоченную спиртом.

B. Опустить руку в емкость с холодной водой.

C. Поднести руку под проточную холодную воду.

D. Наложить вату или марлю, смоченную 3% р-ром кислоты.

E. Наложить вату или марлю, смоченную 3% р-ром таннина

4) В аналитической химии существует классификация катионов, основанная на различной растворимости
фосфатов катионов. Как называется данный метод анализа?

A. Сероводородный.

B. Кислотно-основной.

C. Аммиачно-фосфатный.

D. ---

E. ---

8) Исторически первым в аналитической химии был сероводородный метод анализа. Главным недостатком этого метода, ограничивающим его применение, является:

А. Образование малорастворимых сульфидов.

В. Использование сероводорода.

С. Использование концентрированной серной кислоты.

D. Образование малорастворимых сульфатов.

Е. Использование концетрированных щелочей.

5) В аналитической химии для обнаружения катионов и анионов используют характерные качественные реакции, для которых присущи внешние проявления: образование осадков, изменение цвета раствора, выделение газообразных продуктов и т. д. Вещество, которое используют для проведения аналитической реакции, называют:

А. Катализатором.

В. Реагентом.

С. Ингибитором.

D. Растворителем.

Е. Экстрагентом.

9) В аналитической химии существует классификация катионов, основанная на различной растворимости
фосфатов катионов. Как называется данный метод анализа?

A. Сероводородный.

B. Кислотно-основной.

C. Аммиачно-фосфатный.

D. ---

E. ---

6) Щелочные металлы находятся в первой группе главной подгруппе Периодической системы и на внешнем электронном уровне имеют по одному электрону. В ходе химических реакций щелочные металлы:

А. Отдают один электрон.

В. Присоединяют один электрон.

С. Отдают два электрона.

D. Присоединяют два электрона.

Е. Не отдают и не присоединяют электроны.

10) Наиболее распространенной классификацией катионов в аналитической химии является классификация по кислотно-основному методу. Разделение катионов на группы в кислотно-основном методе основано на различной растворимости:

A. солей и гидроксидов катионов.

B. солей, образованных катионами и сильными кислотами.

C. гидроксидов катионов и их солей, образованных сильными кислотами.

D. гидроксидов катионов и их солей, образованных слабыми кислотами.

№ ВОПРОСА

ОТВЕТ

№ ВОПРОСА

ОТВЕТ

1

6

2

А

7

Е

3

8

4

9

5

В

10

А

Группа

Катионы

Групповой реагент

Растворимость соединений

I

II

III

IV

V

Группа

Катионы

Групповой реагент

Растворимость соединений

I

II

III

IV

V

VI

Группа

Катионы

Групповой реагент

Растворимость соединений

I

K+
, Na+
, NH4
+
, Mg2+

Нет

Сульфиды, карбонаты, хлориды и гидроксиды растворяются в воде.

II

Ba2+
, Sr2+
, Ca2+

(NH4
)2
CO3
,

NH4
*H2
O + NH4
Cl, pH = 9.25

Карбонаты не растворяются в воде.

III

Fe2+
, Fe3+
, Cr3+
, Al3+
, Mn2+
, Ni2+
, Zn2+
, Co2+

(NH4
)2
S,

NH4
*H2
O + NH4
Cl, pH = 9.25

Сульфиды не растворяются в воде, но растворяются в разведенных кислотах.

IV

Cu2+
, Hg2+
, Bi3+
, Sn2+
, Sn(IV), Sb(III), Sb(V), As(III), As(V)

H2
S, HCl, pH = 0.5

Сульфиды не растворяются в воде и разведенных кислотах.

V

Ag+
, Pb2+
, Hg2
2+

HCl

Хлориды не растворяются в воде и разведенных кислотах.

№ ПП

Время в мин.

Учебные пособия.

Средства обучения

Оборудование

Место проведения

1.

Организация занятия.

10

Учебная лаборатория.

2.

Инструктаж по технике безопасности.

30

Инструкция по технике безопасности.

Учебная лаборатория.

3.

Самостоятельная работа.

80

Граф логической структуры (приложение 1), алгоритм экспериментальной работы, целевые обучающие задания.

Химическая посуда, реактивы.

Учебная лаборатория.

4.

Анализ и коррекция усвоения материала.

20

Учебная лаборатория.

5.

Итоговый тестовый контроль.

10

Наборы тестов.

Учебная лаборатория.

5.

Подведение итогов занятия.

10

Учебная лаборатория.

1) К катионам
I-ой аналитической группы относятся
K+
,
Na+
,
NH4
+
, которые образуют хорошо растворимые в воде соединения.

Какой групповой реагент можно использовать для отделения катионов
I-ой аналитической группы?

A. хлористоводородную кислоту.

B. серную кислоту.

C. групповой реагент отсутствует.

D. гидроксид натрия.

E. аммиак.

3) Фармакопея Украины рекомендует определять
катион калия в лекарствах действием винной кислоты. Какой аналитический эффект наблюдается в случае обнаружения катиона калия при помощи этого реактива?

A. Желтый кристаллический осадок.

B. Белый творожистый осадок.

C. Белый кристаллический осадок.

D. Желтый творожистый осадок.

E. Черный творожистый осадок.

2) В химико-аналитической лаборатории исследовали растворы, содержащие смеси катионов. В каком из растворов содержатся только катионы
I-ой аналитической группы?

A. Na+
, NH4
+
, Ca2+
.

B. K+
, NH4
+
, Ba2+
.

C. Na+
, Co2+
, Ni2+
.

D. Na+
, K+
, NH4
+
.

E. NH4
+
, Ca2+
, Со2+
.

4) В растворе присутствеуют катионы кальция, бария, аммониия, калия и натрия. После того, как к раствору добавили небольшое количество раствора цинкуранилацетата, образовался желтый кристаллический осадок. Какой катион определили этой реакцией?

A. Кальция.

B. Калия.

C. Бария.

D. Натрия.

E. Аммония.

5) Действие щелочей является фармакопейной реакцией на один из катионов
I-ой аналитической группы. Какой катион идентифицируют с помощью этой реакции?

A. NH4
+
.

B. Na+
.

C. Ва2+
.

D. Ca2+
.

E. K+
.

8) В аналитической лаборатории идентифицировали соединение, внося его в бесцветное пламя горелки, при этом пламя окрашивалось в фиолетовый цвет. Соли какого катиона дают такой эффект?

A. Са2+
.

B. Sг2+
.

C. Ва2+
.

D. Na+
.

E. K+
.

6) При идентификации катиона калия используют раствор натрия гексанитрокобальтата (
III). Какой катион мешает определению калия при помощи этой реакции?

A. Co2+
.

B. Na+
.

C. NH4
+
.

D. Ca2+
.

E. Ba2+
.

9) В лаборатории необходимо идентифицировать катион аммония. Какой раствор можно для этого использовать?

A. Калия хромата.

B. Цинка уранилацетата.

C. Реактива Чугаева.

D. Натрия сульфата.

E. Реактива Несслера.

7) Катион калия можно обнаружить при помощи микрокристалл -лоскопической реакции с гексанитрокупратом (II) натрия-свинца. Каким аналитическим эффектом сопровождается эта реакция?

A. Выпадает желтый кристаллический осадок.

B. Выпадает белый кристаллический осадок.

C. Образуются черные кубические кристаллы.

D. Образуются белые кристаллы в форме октаэдров.

E. Раствор окрашивается в желтый цвет.

10) В аналитической лаборатории проводили анализ лекарственного вещества, в состав которого входят катионы первой аналитической группы. Для определения натрия какой катион необходимо предварительно удалить из исследуемого раствора?

A. Аммония.

B. Калия.

C. Лития.

D. Аммония и калия.

E. Калия и лития.

№ ВОПРОСА

ОТВЕТ

№ ВОПРОСА

ОТВЕТ

1

С

6

2

7

С

3

С

8

4

9

Е

5

10

Методика выполнения эксперимента

Уравнения реакций

Наблюдения и выводы

2. Реакции идентификации катионов
I-ой аналитической группы в растворах.

2.1
Реакции идентификации катиона натрия.

2.1.1. Действие
K[
Sb(
OH)6
].

а) К 3-4 каплям раствора натрия хлорида прибавляют 3-4 капли раствора K[Sb(OH)6
], внутренние стенки пробирки потирают стеклянной палочкой. Испытывают отношение осадка к раствору натрия гидроксида, холодной и горячей дистиллированной воде.

2.1.2. Микрокристаллоскопическая реакция с
Zn[(
UO2
)3
(
CH3

COO)8
].

На предметное стекло помещают каплю раствора соли натрия. Осторожно выпаривают почти досуха. Рядом помещают каплю раствора цинкуранилацетата, соединяют стеклянной палочкой. Образовавшиеся кристаллы рассматривают под микроскопом.

2.1.3. Действие метоксифенилуксусной кислоты.

К 3-4 каплям раствора натрия хлорида
прибавляют 3-4 капли раствора метоксифенилуксусной кислоты. Испытывают отношение осадка к раствору аммиака.

2.2.
Реакции идентификации катиона калия.

2.2.1. Действие
NaHC4

H4

O6

.

К 3-4 каплям раствора калия хлорида
прибавляют 3-4 капли раствора NaHC4
H4
O6
и потирают внутренние стенки пробирки стеклянной палочкой. Испытывают отношение осадка к минеральной кислоте, щелочи, холодной и горячей дистиллированной воде.

2.2.2. Действие
Na3
[
Co(
NO2
)6
].

К 2-3 каплям раствора калия хлорида
прибавляют 2 капли раствора Na3
[Co(NO2
)6
].

2.2.3. Микрокристаллоскопическая реакция с
Na2

Pb[
Cu(
NO2
)6
].

На предметное стекло помещают каплю раствора соли калия. Осторожно выпаривают почти досуха. К сухому остатку прибавляют каплю раствора Na2
Pb[Cu(NO2
)6
]. Образовавшиеся кристаллы рассматривают под микроскопом.

2.3.
Реакции идентификации катиона аммония.

2.3.1. Действие раствора
NaOH.

К 3-4 каплям раствора соли аммония прибавляют 3-4 капли 2М раствора NaOH и нагревают. К отверстию пробирки подносят полоску фильтровальной бумаги, смоченной раствором фенолфталеина, или влажную красную лакмусовую бумагу.

2.3.2. Действие реактива Несслера.

К 2-3 каплям разбавленного раствора соли аммония прибавляют 2-3 капли реактива Несслера.

2.3.3. Отношение катионов аммония к действию реагентов, применяемых для обнаружения катионов калия и натрия.

а) к 2-3 каплям насыщенного раствора солей аммония прибавляют соответственно по 2-3 капли растворов NaHC4
H4
O6
и Na3
[Co(NO2
)6
];

б) к 2-3 каплям насыщенного раствора солей аммония прибавляют 2-3 капли раствора K[Sb(OH)6
]

2.4. Реакция окрашивания пламени горелки солями калия и натрия.

2.4
. Очищенной раскаленной нихромовой петлей захватывают летучую соль соответствующего катиона и вносят в несветящуюся часть пламени газовой горелки. Окраску солей калия в присутствии солей натрия рассматривают через синее стекло.

3. Систематический ход анализа смеси катионов
I-ой аналитической группы.

3.1. Предварительные наблюдения и испытания.

Определяют цвет, запах, рН раствора, отношение раствора к уксусной и минеральным кислотам, также проводят реакцию окрашивания пламени газовой горелки.

3.2. Определение катионов аммония.

3.2.1. Действие щелочей.

К 2-3 каплям исследуемого раствора прибавляют 6-8 капель 2М раствора NaOH или KOH и нагревают. К отверстию пробирки подносят влажную лакмусовую бумажку, не касаясь её стенки. Изменение цвета свидетельствует о присутствии катионов NH4
+
.

3.2.2. Действие реактива Несслера.

К 2-3 каплям исследуемого раствора прибавляют 3-5 капель реактива Несслера.

3.3. Определение катионов калия (после предварительного удаления катионов аммония в случае их присутствия).

3.3.1. Подготовка раствора.

К 5 каплям исследуемого раствора прибавляют 5 капель 2М раствора Na2
CO3
или NaOH. Пробирку с раствором нагревают на водяной бане до полного удаления аммиака (влажная красная лакмусовая бумажка не должна синеть). После удаления ионов аммония к раствору прибавляют по каплям 2М раствор уксусной кислоты до нейтральной реакции (проба с индикатором), упаривают на водяной бане и охлаждают.

3.3.2 Обнаружение катионов калия действием раствора натрия гидротартрата.

К 2 каплям раствора, полученного по п. 3.3.1., прибавляют 3-5 капель раствора натрия гидротартрата, потирают внутренние стенки пробирки стеклянной палочкой.

3.3.3. Обнаружение катионов калия действием натрия гексанитрокобальтата.

К 3-4 каплям раствора, полученного по п. 3.3.1., прибавляют 2 капли раствора Na3
[Co(NO2
)6
].

3.4. Определение катионов натрия (после предварительного удаления катионов аммония в случае их присутствия).

3.4.1. Подготовка раствора.

К 5 каплям исследуемого раствора прибавляют 5 капель 2М раствора К2
CO3
или КOH. Пробирку с раствором нагревают на водяной бане до полного удаления аммиака (влажная красная лакмусовая бумажка не должна синеть). После удаления ионов аммония к раствору прибавляют по каплям 2М раствор уксусной кислоты до нейтральной реакции (проба с индикатором), упаривают на водяной бане и охлаждают.

3.4.2. Обнаружение катионов натрия действием раствора калия гексагидроксостибата.

К 3-4 каплям раствора, полученного по п. 3.4.1., прибавляем 3-4 капли раствора K[Sb(OH)6
] и потирают стенки пробирки стеклянной палочкой.

Методика выполнения эксперимента

Уравнения реакций

Наблюдения и выводы

2. Реакции идентификации катионов
I-ой аналитической группы в растворах.

2.2
Реакции идентификации катиона натрия.

2.1.1. Действие
K[
Sb(
OH)6
].

а) К 3-4 каплям раствора натрия хлорида прибавляют 3-4 капли раствора K[Sb(OH)6
], внутренние стенки пробирки потирают стеклянной палочкой. Испытывают отношение осадка к раствору натрия гидроксида, холодной и горячей дистиллированной воде.

NaCl + K[Sb(OH)6
] → Na[Sb(OH)6
] ↓ + КCl

[Sb(OH)6
] -
+ H+
→ Н[Sb(OН)6
]↓

Н[Sb(OН)6
]↓ → НSbO3
↓ +3Н2
О

белый кристаллический осадок

белый аморфный осадок

№ ПП

Время в мин.

Учебные пособия.

Средства обучения

Оборудование

Место проведения

1.

Организация занятия.

5

Учебная лаборатория.

2.

Проверка готовности к занятию (устный опрос).

20

Учебная лаборатория.

3.

Инструктаж по технике безопасности.

5

Инструкция по технике безопасности.

Учебная лаборатория.

4.

Самостоятельная работа. Выполнение лабораторной работы.

100

Граф логической структуры (приложение 1), алгоритм экспериментальной работы, целевые обучающие задания.

Микроскоп, химическая посуда, реактивы.

Учебная лаборатория.

5.

Анализ и коррекция усвоения материала.

15

Учебная лаборатория.

6.

Итоговый тестовый контроль.

10

Наборы тестов.

Учебная лаборатория.

7.

Подведение итогов занятия.

5

Учебная лаборатория.

1) К катионам
II-ой аналитической группы относятся
Ag+
,
Hg2
2+
,
Pb2+
. Какой раствор является групповым реагентом на эти катионы?

A. 6 М HCl.

B. 0,1М NaOH.

C. 2 М NaOH.

D. 2 М HCl.

E. 2 М HNO3
.

2) В химико-аналитической лаборатории исследовали растворы, содержащие смеси катионов. В каком из растворов содержатся только катионы
II-ой аналитической группы?

A. Hg2
2+
, NH4
+
, Ag+
.

B. Ag+
, Hg2
2+
, Pb2+
.

C. Na+
, Pb2+
, Ni2+
.

D. Na+
, Hg2
2+
, NH4
+
.

E. Pb2+
, Ag+
, Со2+
.

3) В растворе присутствуют катионы калия, ртути (
I), серебра, магния и натрия. После добавления небольшого количества раствора калия йодида, образовался желтый осадок. Какой катион определили при помощи этой реакции?

A. серебра.

B. калия.

C. магния.

D. натрия.

E. ртути (I).

6) К исследуемому раствору прибавили 2М раствор HCl. При этом образовался белый осадок, который при добавлении горячей воды полностью растворился. Какой катион присутствует в растворе?

A. Pb2+
.

B. Ba2+
.

C. Mg2+
.

D. Ag+.

E. Hg2
2+
.

4) В раствор, который содержит катионы меркурия (
I), прибавили раствор хлороводородной кислоты. К образовавшемуся осадку прилили раствор аммиака. Укажите химический состав вновь образовавшегося осадка:

A. [HgNH2
]Cl + Hg.

B. [HgNH2
]Cl.

C. HgO + Hg

D. Hg(OH)2
+ [HgNH2
]Cl.

E. Hg2
Cl2
+ Hg.

7) В химико-аналитической лаборатории идентифицировали катионы свинца. Какой осадок выпадает при действии избытка щелочи на раствор, который содержит катионы
Pb2+
?

A. белый аморфный осадок гидроксида свинца.

B. осадок в данных условиях не выпадает.

C. белый кристаллический осадок гидроксида свинца.

D. белый осадок гидроксида свинца, который затем растворяется.

E. желтый осадок оксида свинца.

5) В химико-аналитической лаборатории идентифицировали катионы серебр в лекарственной субстанции.
Какой аналитический эффект наблюдается при действии щелочи на раствор, который содержит катионы
Ag+
?

A. Выпадает черный осадок серебра, который растворяется. B. Выпадает бурый осадок оксида серебра.

C. Выпадает белый осадок гидроксида серебра, который буреет.

D. Раствор окрашивается в желтый цвет, затем буреет.

E. Раствор окрашивается в черный цвет.

8) В химико-аналитической лаборатории идентифицировали фармпрепарат «Колларгол», содержащий катионы серебра, действием НС
l. Какие химические соединения образуются при взаимодействии хлорида серебра с избытком раствора аммиака?

A. [Аg(NН3
)2
]Сl.

B. [Аg4
(NН2
)3
]С1.

C. АgОН;

D. АgNH2
;

E. Реакция не идет.

9) К равновесию, которое устанавливается в растворе слабого электролита между молекулами и ионами, можно применить закон действия масс и записать выражение константы равновесия. Для диссоциации уксусной кислоты выражение для константы равновесия имеет вид:

А.
К= [Н+
]* [СНзСООˉ
] / [СНзСООН]

В. К= [Н+
] *[СНзСООˉ
] * [СНзСООН]

С. К= [СНзСООН]* [Н+
] / [СНзСООˉ
]

D. К= [СНзСООН] *[Н+
] * [СНзСООˉ
]

Е. К= [СНзСООН] / [Н+
] *[СНзСООˉ
]

10) Для слабых электролитов
степень диссоциации возрастает при разбавлении раствора. При этом уравнение для степени диссоциации записывается в виде ά ≈ √К/С и показывает связь между степенью диссоциации электролита и:

А. Температурой раствора.

В. Концентрацией раствора.

С. рН раствора.

D. Ионной силой раствора

Е. Активностью ионов раствора.

№ ВОПРОСА

ОТВЕТ

№ ВОПРОСА

ОТВЕТ

1

6

А

2

B

7

3

8

4

A

9

5

10

В

Условие задачи

Решение задачи

Вычислить [H+
], pH в 0,7%-ном растворе циановодородной (синильной) кислоты.

Синильная кислота – слабый электролит, поэтому в водных растворах она диссоциирует не полностью согласно уравнению: HCN ↔ H+
+ CN ‾

Выражение для константы диссоциации: Ка
= [H +
] * [CN ‾
] / [HCN]; Ка
= 5,0 * 10 -10
(1)

Обозначим [H +
] = Х, тогда из уравнения диссоциации кислоты следует, что [H +
] = [CN ‾
] = Х. Равновесная концентрация молекул равна начальной концентрации кислоты (С) за вычетом концентрации диссоциированной части (Х). [HCN] = С – Х.

Подставим указанные значения в формулу для константы диссоциации (1), получаем уравнение (2)

Ка
= Х2
/ (С – Х) (2)

Т.к. HCN – слабый электролит, можно предположить, что Х << С. При этом величиной Х в знаменателе уравнения (2) можно пренебречь, и оно принимает упрощенный вид (3): Ка
= Х2
/ С (3)

Из уравнения (3) следует: [H +
] = Х = √ (Ка
* С), (4)

где С – молярная концентрация электролита.

Переводим процентную концентрацию раствора HCN (ω) в молярную (С) с помощью формулы:

С = 1000 * ω * ρ / М * 100 = 10 * 0,7 * 1 / 27,02 = 2,59 * 10-1
моль/дм3
,

где М – молярная масса HCN;

ρ – плотность раствора HCN.

Вследствие малой концентрации раствора HCN (0,7%) принимаем ρ = 1 г/см3
.

По формуле (4) рассчитаем [H +
]: [H +
] = Х = √ (2,59 * 10-1
* 5,0 * 10-10
) = 1,14 * 10-5
моль/дм3
.

рН = - lg [H +
] = - lg (1,14 * 10-5
) = 4,94

ОТВЕТ: рН =4,94

Условие задачи

Решение задачи

1) Вычислить [OH-
], рН, рОН в 0,5%-ных растворах натрия гидроксида и аммиака

2) Вычислить [H+
], рН в 0,7%-ных растворах хлорной и хлорноватистой кислот.

3) Вычислить рН, степень диссоциации и долю (%) недиссоциированных молекул в 0,3М растворе азотистой кислоты.

4) Вычислить молярную концентрацию раствора уксусной кислоты с рН = 3,54.

Методика выполнения эксперимента

Уравнения реакций

Наблюдения и выводы

2. Действие 2М раствора
HCl (группового реагента).

К 2-3 каплям растворов солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют по 2-3 капли раствора хлороводородной кислоты. Испытывают отношение осадков к раствору аммиака и избытку хлороводородной кислоты.

3.1. Действие раствора натрия сульфида.

К 3-4 каплям растворов солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют по 2-3 капли раствора натрия сульфида. Испытывают отношение осадков к разведенной азотной кислоте при нагревании.

3.2. Действие
NaOH и
KOH.

К 2-3 каплям растворов солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют по 2-3 капли раствора натрия или калия гидроксида. Образующиеся осадки делят на три части и испытывают отношение к раствору аммиака, разведенной азотной кислоте и избытку натрия гидроксида.

3.3. Действие калия йодида.

К 2-3 каплям растворов солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют по 2-3 капли раствора калия йодида. Осадок свинца йодида делят на две части. К одной части прибавляют 3-4 капли разведенной уксусной, к другой – 10 капель дистиллированной воды. Содержимое пробирок нагревают, а затем охлаждают.

3.4. Действие раствора аммиака.

К 2-3 каплям растворов солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют сначала по 2-3 капли, а затем избыток раствора аммиака. Полученный раствор, содержащий [Ag(NH3
)2
]+
- ионы, делят на две части, к первой прибавляют 2М раствор HNO3
до кислой реакции, а ко второй – 3 капли раствора калия йодида.

3.5. Действие хроматов.

К 2-3 каплям растворов солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют по 2-3 капли раствора калия хромата. Осадок свинца хромата делят на две части и исследуют его отношение к 2М растворам HNO3
и NaOH.

3.6. Действие карбонатов.

К 2-3 каплям растворов солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют по 2-3 капли раствора натрия карбоната или калия карбоната

3.7. Действие сульфатов на катионы свинца.

К 2-3 каплям раствора солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют 2-3 капли 1М раствора серной кислоты и испытывают отношение полученного осадка сульфата свинца к 2М раствору NaOH и 30% раствору ацетата аммония.

Методика выполнения эксперимента

Уравнения реакций

Наблюдения и выводы

2. Действие 2М раствора
HCl (группового реагента).

К 2-3 каплям растворов солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют по 2-3 капли раствора хлороводородной кислоты. Испытывают отношение осадков к раствору аммиака и избытку хлороводородной кислоты.

Ag+
+ Cl-
→ AgCl ↓

Hg2
2+
+ Cl-
→ Hg2
Cl2
↓

Pb2+
+ 2Cl-
→ PbCl2
↓

AgCl ↓ + Cl-
→ [AgCl2
]-

Hg2
Cl2
↓ + Cl-
→ [Hg2
Cl3
]-

PbCl2
↓ + Cl-
→ [PbCl3
]-

AgCl ↓ + 2NH3
* H2
O → [Ag(NH3
)2
]+
+ Cl-
+ H2
O

Hg2
Cl2
↓ + 2NH3
* H2
O → [NH2
Hg2
]Cl↓ + NH4
+
+ Cl-
+ 2H2
O

[NH2
Hg2
]Cl↓ → NH2
HgCl↓ + Hg↓

Выпадение белых кристаллических осадков

Частичное растворение осадков

Растворение осадка

Почернение белого осадка

№ ПП

Время в мин.

Учебные пособия.

Средства обучения

Оборудование

Место проведения

1.

Организация занятия.

5

Учебная лаборатория.

2.

Проверка готовности к занятию (устный опрос).

20

Учебная лаборатория.

3.

Решение задач.

20

Целевые обучающие задания.

4.

Инструктаж по технике безопасности.

5

Инструкция по технике безопасности.

Учебная лаборатория.

5.

Самостоятельная работа. Выполнение лабораторной работы.

85

Граф логической структуры (приложение 1), алгоритм экспериментальной работы, целевые обучающие задания.

Центрифуга, водяная баня,

химическая посуда, реактивы.

Учебная лаборатория.

6.

Анализ и коррекция усвоения материала.

10

Учебная лаборатория.

7.

Итоговый тестовый контроль.

10

Наборы тестов.

Учебная лаборатория.

8.

Подведение итогов занятия.

5

Учебная лаборатория.

1) В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор, содержащий катионы
III-ей аналитической группы. Какой реактив является групповым реагентом для этой группы катионов?

A. 0,1М раствор H2
SO4
+ C2
H5
OH.

B. 1М раствор H2
SO4
+ C2
H5
OH.

C. 1М раствор HCl + C2
H5
OH.

D. Групповой реагент отсутствует.

E. 2М раствор HCl + C2
H5
OH.

3) В лаборатории исследовали растворы со смесями катионов. Какой цвет имеют растворы, которые содержат катионы III -ей группы?

A. Желтый.

B. Бурый.

C. Зеленоватый.

D. Бесцветный.

E. Голубой.

2) В лаборатории исследовали растворы со смесями катионов. Какой раствор содержит катионы только
III-ей аналитической группы?

A. Sr2+
, Ca2+
, Со2+
.

B. Ca2+
, NH4
+
, Ba2+
.

C. Na+
, Co2+
, Sr2+
.

D. Ba2+
, NH4
+
, Ca2+
.

E. Ba2+
, Ca2+
, Sr2+
.

4) С помощью карбонат-ионов можно осадить катионы
III-ей аналитической группы. Какой аналитический эффект наблюдается в этой реакции?

A. Выпадение белых кристаллических осадков.

B. Окрашивание раствора в желтый цвет.

C. Выделение пузырьков газа.

D. Выпадение желтых кристаллических осадков.

E. Окрашивание раствора в зеленый цвет.

5) В смеси присутствуют катионы стронция и бария, для их идентификации используют раствор хромат-ионов. Какой аналитический эффект при этом наблюдается?

A. Окрашивание раствора в желтый цвет.

B. Выпадение осадка белого цвета.

C. Выпадение осадка черного цвета.

D. Окрашивание раствора в зеленый цвет.

E. Выпадение осадка желтого цвета.

8)
В аналитической лаборатории идентифицировали соединение, внося его в бесцветное пламя горелки. В ходе испытания пламя окрасилось в желто-зеленый цвет. Соли какого катиона присутствуют в растворе?

A. Ca2+
.

B. Sr2+
.

C. Ba2+
.

D. Na+
.

E. K+
.

6) В смеси присутствуют катионы
Na+
,
Ba2+
,
Co2+
,
Zn2+
,
K+
. Какой из перечисленных катионов выпадет в осадок при добавлении к раствору гипсовой воды?

A. Co2+
.

B. Ba2+
.

C. Na+
.

D. K+
.

E. Zn2+
.

9) В систематическом ходе анализа катионов
III-ей аналитической группы на раствор подействовали групповым реагентом. После этого образовавшиеся сульфаты следует перевести в:

A.Фосфаты.

B. Карбонаты.

C. Бикарбонаты.

D. Нитраты.

E. Хроматы.

7) В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор, содержащий катионы
Ba2+
,
Ca2+
и
Sr2+
. При действии группового реагента для практически полного осаждения ионов кальция необходимо прибавить:

A. Этиловый спирт.

B. Хлороформ.

C. Гипсовую воду.

D. Минеральную кислоту.

E. Аммиак.

10) В насыщенном растворе сульфата кальция установилось равновесие между молекулами твердой фазы и ионами. Как записать выражение для произведения растворимости для
СaSO4
?

A. ПР= [Ca 2+
]*[SO4
2 ˉ
] 2

B. ПР= [Ca 2+
] 2
*[SO4
2 ˉ
]

C. ПР= [Ca 2+
]*[SO4
2 ˉ
]

D. ПР= [Ca 2+
] / [SO4
2 ˉ
]

E. ПР= [ Ca 2+
] / [SO4
2 ˉ
] 2

№ ВОПРОСА

ОТВЕТ

№ ВОПРОСА

ОТВЕТ

1

B

6

2

7

A

3

D

8

4

9

5

10

C

Условие задачи

Решение задачи

Рассчитайте ПР бария сульфата, если в 100 см3
его насыщенного раствора содержится 2,45 * 10-4 г соли.

В насыщенном растворе бария сульфата твердая фаза находится в равновесии с ионами Ba2+
и SO4
2-
:

BaSO4
↓ ↔ Ba2+
+ SO4
2-
(1)

По уравнению (1) растворимость S, моль/дм3
: S = [Ba2+
] = [SO4
2-
].

Формула, которая связывает S и ПР, имеет вид: ПРBaSO
4
= [Ba2+
] * [SO4
2-
] = S * S = S2
(2)

Выразим концентрацию насыщенного раствора в моль/дм3
. Если в 100 см3
раствора содержится 2,45 * 10-4 г соли, то в 1 дм3
ее будет в 10 раз больше, т.е. 2,45 * 10-3 г.

Рассчитаем растворимость S, моль/дм3
: S = С/М, (3)

где М – молярная масса, г/моль; МBaSO
4
= 233,9 г/моль.

S = 2,45 * 10-3
/ 233,9 = 1,05 * 10-5
моль/дм3
.

Подставим значение S в (2): ПРBaSO
4
= ( 1,05 * 10-5
) 2
= 1,1 * 10 – 10

ОТВЕТ: ПРBaSO4
= 1,1 * 10-10

Условие задачи

Решение задачи

1) Вычислите ПР железа (II) сульфида, если в 100 см3
его насыщенного раствора содержится

1,97 * 10-8 г соли.

2) Вычислите ПР марганца сульфида, если концентрация его насыщенного раствора равна 1,38 * 10-3
г/дм3
.

3) Вычислите ПР свинца фосфата, если концентрация его насыщенного раствора равна 1,04 * 10-8
г/дм3
.

4) Вычислите ПР бария арсената, если концентрация его насыщенного раствора равна 1,04 * 10-8
г/дм3
.

5) По величине ПР бария сульфата вычислите массу осадка ВаSО4
, потерянного за счет растворимости при промывании его 100 см3
воды.

Методика выполнения эксперимента

Уравнения реакций

Наблюдения и выводы

2. Действие 1М раствора
H2

SO4
.

К 2-3 каплям растворов солей бария, стронция и кальция прибавляют по 2-3 капли 1М раствора H2
SO4
и этанола. Отмечают количество образовавшегося осадка и объясняют, почему сульфаты катионов III аналитической группы осаждаются по-разному. Помещают в две пробирки небольшое количество каждого осадка и приливают в одну 2М раствор минеральной кислоты, в другую – 2М раствор уксусной кислоты.

3.1. Действие гипсовой воды (насыщенного раствора
CaSO4
).

К 2-3 каплям растворов солей бария, стронция и кальция прибавляют по 3-4 капли гипсовой воды.

Испытывают отношение осадков к действию минеральной и уксусной кислот.

3.2. Действие карбонатов.

К 2-3 каплям растворов солей бария, стронция и кальция прибавляют по 3-4 капли раствора Na2
CO3
. Испытывают отношение осадков к действию 2М растворов минеральной и уксусной кислот.

3.3. Действие хроматов.

К 2-3 каплям растворов солей бария, стронция и кальция прибавляют по 3-4 капли раствора K2
CrO4
. Испытывают отношение осадков к действию 2М растворов минеральной и уксусной кислот.

3.4. Действие оксалатов.

К 2-3 каплям растворов солей бария, стронция и кальция прибавляют по 3-4 капли раствора (NH4
)2
C2
O4
, помещают в две пробирки небольшое количество каждого осадка и приливают в одну 2М раствор HCl, а в другую 2М раствор уксусной кислоты.

3.5. Микрокристаллоскопическая реакция на Са2+
.

На предметное стекло наносят каплю раствора соли кальция, прибавляют 1 каплю 1М раствора H2
SO4
, слегка выпаривают на водяной бане до появления кромки по краям капли и рассматривают под микроскопом.

3.6. Реакция окрашивания пламени солями бария, стронция и кальция.

Очищенной раскаленной нихромовой петлей захватывают летучую соль соответствующего катиона и вносят в несветящуюся часть пламени горелки.

4. Систематический ход анализа смеси катионов
III-
ей аналитической группы

4.1. Предварительные наблюдения и испытания

Определяют цвет, запах, рН раствора, отношение раствора к уксусной и минеральным кислотам, также проводят реакцию окрашивания пламени газовой горелки.

4.2. Действие группового реагента.

К 30 – 40 каплям исследуемого раствора прибавляют последовательно по 10 – 15 капель 1М раствора серной кислоты и этилового спирта, перемешивают.Смесь нагревают на водяной бане, охлаж дают и центрифугируют. Проверяют пол - ноту осаждения. После достижения пол - ноты осаждения Центрифугат отбрасывают, осадок промывают дист. водой, к которой прибавляют несколько капель серной кислоты.

4.3. Перевод сульфатов катионов
III -ей аналитической группы в карбонаты.

Осадок, полученный по п. 4.2., помещают в фарфоровую чашку, прибавляют 15-20 капель насыщенного раствора карбоната натрия и нагревают на кипящей водяной бане в течение 10-15 минут при постоянном перемешивании. Охлажденную смесь переносят в пробирку и центрифугируют. Центрифугат отбрасывают. Эту операцию повторяют не менее трех раз.

4.4. Растворение осадка карбонатов.

Осадок, полученный по п. 4.3., растворяют в 15-20 каплях 2М раствора уксусной кислоты при нагревании на водяной бане

4.5. Обнаружение и отделение катионов бария.

К 2-3 каплям раствора, полученного по п. 4.4., прибавляют 2 капли калия хромата. Образование желтого осадка указывает на присутствие ионов бария. Если они присутствуют, то ко всему раствору прибавляют раствор калия хромата в таком количестве, чтобы жидкость над осадком была окрашена в желтый цвет. Проверяют полноту осаждения BaCrO4
. Осадок отделяют центрифугированием и убирают.

4.6. Обнаружение и отделение катионов стронция.

К 3-4 каплям центрифугата, полученного по п. 4.5., прибавляют 3-4 капли гипсовой воды, нагревают на водяной бане в течение 1-2 минут и оставляют на несколько минут. Появление белой мути свидетельствует о присутствии ионов стронция. Если ионы стронция присутствуют, то к центрифугату прибавляют 1,5 объема насыщенного раствора аммония сульфата и нагревают на водяной бане 10 -15 минут. Смесь центрифугируют и осадок не анализируют.

4.7. Обнаружение катионов кальция.

К 2-3 каплям центрифугата, полученного по п. 4.6., прибавляют 2-3 капли 2М раствора уксусной кислоты и 4-5 капель раствора аммония оксалата. Выпадение белого осадка указывает на присутствие Ca2+
.

Методика выполнения эксперимента

Уравнения реакций

Наблюдения и выводы

2. Действие 1М раствора
H2

SO4
.

К 2-3 каплям растворов солей бария, стронция и кальция прибавляют по 2-3 капли 1М раствора H2
SO4
и этанола. Отмечают количество образовавшегося осадка и объясняют, почему сульфаты катионов III аналитической группы осаждаются по-разному. Помещают в две пробирки небольшое количество каждого осадка и приливают в одну 2М раствор минеральной кислоты, в другую – 2М раствор уксусной кислоты.

Ba2+
+ SO4
2-
→ BaSO4
↓

Sr2+
+ SO4
2-
→ SrSO4
↓

Ca2+
+ SO4
2-
→ CaSO4
↓

CaSO4
↓ + SO4
2-
→ [Ca(SO4
)2
]2-

Выпадение белых кристаллических осадков

Растворение осадка

№ ПП

Время в мин.

Учебные пособия.

Средства обучения

Оборудование

Место проведения

1.

Организация занятия.

5

Учебная лаборатория.

2.

Проверка готовности к занятию (устный опрос).

20

Учебная лаборатория.

3.

Решение задач.

20

Целевые обучающие задания

4.

Инструктаж по технике безопасности.

5

Инструкция по технике безопасности.

Учебная лаборатория.

5.

Самостоятельная работа. Выполнение лабораторной работы.

85

Граф логической структуры (приложение 1), алгоритм экспериментальной работы, целевые обучающие задания.

Центрифуга, водяная баня,

химическая посуда, реактивы.

Учебная лаборатория.

6.

Анализ и коррекция усвоения материала.

10

Учебная лаборатория.

7.

Итоговый тестовый контроль.

10

Наборы тестов.

Учебная лаборатория.

8.

Подведение итогов занятия.

5

Учебная лаборатория.

1) В химико-аналитической лаборатории определяли катионы
IV аналитической группы. Какой реактив является групповым реагентом для этих катионов?

A. Групповой реагент отсутствует.

B. 1М раствор H2
SO4
+ 3% раствор H2
O2
.

C. 6М раствор NaOH + C2
H5
OH.

D. 0,2М раствор H2
SO4
+ C2
H5
OH.

E. 6М раствор NaOH + 3% раствор H2
O2
.

2) В лаборатории исследовали растворы со смесями катионов. Какой раствор содержит катионы только
IV аналитической группы?

A. Al3+
, Zn2+
, Cr3+
, As5+

B. Ba2+
, Zn2+
, Cr3+
, As5+
.

C. Bi3+
, Hg2+
, Cr3+
, As3+
.

D. Al3+
, Zn2+
, Fe3+
, Sb5+
.

E. Fe3+
, Cu2+
, Cr3+
, As5+
.

3) В химико-аналитической лаборатории идентифицировали катион алюминия с помощью реакции с ализарином. Результатом данной реакции является образование внутрикомплексной соли или «алюминиевого лака». Какого цвета данное соединение?

A. Бледно-розового.

B. Ярко-красного.

C. Ярко-зеленого.

D. Бледно-красного.

E. Ярко-желтого.

6)
В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор, содержащий соль цинка. При взаимодействии исследуемого раствора с
K4
[
Fe(
CN)6
] образовался белый осадок двойной соли. В какой среде должна протекать данная реакция?

A. Сильнокислая.

B. Сильнощелочная.

C. Нейтральная.

D. Слабокислая.

E. Слабощелочная.

4) В кислой среде ионы
As(
III) и
As(
V) восстанавливаются металлическим цинком до
AsH3
↑, который идентифицируют по почернению фильтровальной бумаги. Каким реактивом смачивают фильтровальную бумагу для идентификации газообразного мышьяковистого водорода?

A. AgNO3
.

B. NH3
.

C. Pb(CH3
COO)2
.

D. AgNO2
.

E. Hg2
Cl2
.

7)Для идентификации солей алюминия используют их свойство при прокаливании с
Co(
NO3
)2
образовывать кобальта алюминат. Какого цвета данное соединение?

A. Синего.

B. Красного.

C. Зеленого.

D. Желтого.

E. Фиолетового.

5) В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор, содержащий смесь катионов
IV аналитической группы. С помощью какого реактива можно идентифицировать катион
Zn2+
в присутствии других катионов
IV аналитической группы ?

A. Ализарина.

B. Натрия ацетата.

C. Дитизона.

D. Олова (II) хлорида.

E. Кобальта нитрата.

8) В химико-аналитической лаборатории идентифицировали катионы олова. В результате определенной реакции выпал белый осадок, который быстро почернел. Какой реактив использовался?

A. NaOH + H2
O2
.

B. Co(NO3
)2
.

C. AgNO3
.

D. Hg2
Cl2
.

E. K4
[Fe(CN)6
].

9) В химико-аналитической лаборатории для создания необходимого рН среды использовали ацетатный буферный раствор. Какое уравнение нужно применить для расчета рН буферного раствора?

A. рН= pKa
– lg (Скислоты
/ Ссоли
)

B. рН= pKa
+ lg (Скислоты
/ Ссоли
)

C. рН= pKa
* lg (Скислоты
/ Ссоли
)

D. рН= pKa
– lg Скислоты

E. рН= pKa
– lg Ссоли

10)Одним из часто применяемых буферов является формиатная буферная смесь. Из каких компонентов она состоит?

A. CH3
COOH + CH3
COONa

B. HCOOН + HCOONa

C. C6
H5
COOH + C6
H5
COONa

D. NН4
ОН + N4
HСl

E. NaOH + NaCl

№ ВОПРОСА

ОТВЕТ

№ ВОПРОСА

ОТВЕТ

1

6

2

A

7

A

3

8

4

9

5

C

10

В

Условие задачи

Решение задачи

Вычислить рН ацетатной буферной смеси, содержащей в 1 дм3
раствора 0,2 моля каждого из компонентов. Как изменится рН при добавлении к 1 дм3
смеси: 0,01 моля HCl; 0,01 моля NaOH.

В состав ацетатной буферной смеси входит уксусная кислота и натрия ацетат. Уксусная кислота – слабый электролит и диссоциирует по уравнению: CH3
COOH ↔ H+
+ CH3
COO -
(1)

Ka
= [H+
] * [CH3
COO-
] / [CH3
COOH] pKa
= 4,76 (2)

Ацетат натрия – сильный электролит, диссоциирует полностью: CH3
COONa → CH3
COO-
+ Na+
(3)

В присутствии одноименных ионов равновесие (1) очень смещено влево, т.е. равновесную концентрацию молекул кислоты можно принять равной ее начальной концентрации: [CH3
COOH] = Скислоты

Т.к. уксусная кислота – слабый электролит, то почти все ионы CH3
COO -
образуются вследствие диссоциации соли: [CH3
COO-
] = Ссоли

Из уравнения (2) вычислим [H+
]: [H+
] = Ка
* [CH3
COOH] / [CH3
COO-
] (4)

Прологарифмируем уравнение (4) и заменим знаки на противоположные:

рН = - lg[H+
] = pKa
– lg (Скислоты
/ Ссоли
) (5)

Скислоты
= Ссоли
= 0,2 моль/дм3
; рН = 4,76 – lg 0,2 / 0,2 = 4,76

Если к 1 дм3
смеси прибавить 0,01 моля HCl, то вследствие реакции между HCl и CH3
COONa концентрация уксусной кислоты возрастает до 0,21 моль/дм3
, а концентрация CH3
COO-
-ионов снизится до 0,19 моль/дм3
.

Тогда: рН = 4,76 – lg 0,21/0,19 = 4,72.

Если к 1 дм3
смеси прибавить 0,01 моля NaOH, то вследствие реакции между NaOH и CH3
COOH концентрация уксусной кислоты снизится до 0,19 моль/дм3
, а концентрация CH3
COO-
-ионов возрастет до 0,21 моль/дм3
.

Тогда: рН = 4,76 – lg 0,19/0,21 = 4,80.

ОТВЕТ: рН = 4,76; рН = 4,72; рН = 4,80.

В случае буферных растворов, в состав которых входит слабое основание и его соль, расчет рН проводят с помощью уравнения: рН = 14 – рКоснования
+ lg (Соснования
/ Ссоли
. )

Условие задачи

Решение задачи:

1) Вычислите рН ацетатной буферной смеси, содержащей в 1 дм3
раствора 0,2 моля CH3
COONa и 0,2 моля CH3
COOH. Как изменится рН этого раствора при добавлении 0,01 моля HCl?

2) Вычислите рН аммиачной буферной смеси, содержащей по 0,5 моля NH3
*H2
O и NH4
Cl в 1 дм3
раствора. Как изменится рН этого раствора при добавлении 0,2 моля NaOH?

3) Бензоатная буферная смесь содержит 0,35 моля C6
H5
COOH и 0,35 моля C6
H5
COONa в 1 дм3
раствора. Вычислить рН буферного раствора.

4) Каким должно быть соотношение между компонентами в ацетатном буферном растворе, рН которого равно 5,0?

Методика выполнения эксперимента

Уравнения реакций

Наблюдения и выводы

2. Действие раствора
NaOH.

К 3-4 каплям отдельно взятых растворов солей алюминия, хрома, цинка, олова (II), олова (IV), мышьяка (III), мышьяка (V) приливают по 4 капли раствора натрия гидроксида. Помещают в две пробирки небольшое количество каждого из осадков и приливают в одну из пробирок избыток раствора натрия гидроксида, в другую – раствор минеральной кислоты.

2.1. Изучение свойств растворов [
Al(
OH)6
]3-
-, [
Cr(
OH)6
]3-
-, [
Zn(
OH)4
]2-
-, [
Sn(
OH)4
]2-
-, [
Sn(
OH)6
]2-
-ионов.

К 5-6 каплям солей Al3+
, Zn2+
, Cr3+
, Sn2+
, Sn(IV) прибавляют избыток натрия гидроксида до растворения осадков гидроксидов, которые образуются в начале прибавления. Полученные растворы делят на три части: одну – нагревают, к другой – прибавляют немного твердого аммония хлорида, к третьей – прибавляют по капле раствор хлороводородной кислоты.

3.1. Реакции идентификации соединений мышьяка.

3.1.1. Реакция восстановления
As (
III) и
As (
V) до
AsH3
.

(СОЕДИНЕНИЯ МЫШЬЯКА – СИЛЬНЫЙ ЯД!)

В пробирку помещают гранулу металлического цинка, приливают 0,5 мл 2М хлороводородной кислоты, 5 капель раствора натрия арсенита и в верхнюю часть пробирки помещают вату, смоченную раствором ацетата свинца. Вату используют для того, чтобы уловить сероводород и серы (IV) оксид (продукты возможного восстановления сульфатной кислоты), которые могут взаимодей-ствовать с меркурия дихлоридом с образо-ванием осадков Hg, HgS черного цвета. Пробирку закрывают полоской фильтро-вальной бумаги, смоченной 0,01М раствором хлорида ртути (II).

3.2. Реакции идентификации катионов олова (
II).

3.2.1. Реакция окисления солей
Sn2+
солями
Hg2+
.

К 3-4 каплям соли олова (II) прибавляют 5 капель воды, а затем 3 капли раствора соли ртути (II).

3.2.2. Реакция восстановления
Fe3+
до
Fe2+
.
К 2-3 каплям раствора соли Fe3+
прибавляют по 2 капли 2 М растворов НСl и K3
[Fe(CN)6
]. К полученной смеси прибавляют каплю раствора соли олова (II).

3.3. Реакции идентификации катионов хрома (
III).

3.3.1.Реакция окисление
Cr3+
пероксидом водорода.

К 2-3 каплям раствора соли хрома (III) прибавляют 5-6 капель 2М раствора натрия гидроксида, 2-3 капли 3%-ного раствора пероксида водорода и нагревают пробирку несколько минут на водяной бане до перехода зеленой окраски раствора в желтую

3.3.2. Реакция образование надхромовой кислоты.

1-2 капли раствора калия хромата, разбавленного 5 каплями дистиллированной воды, подкисляют 2 каплями минеральной кислоты, прибавляют 4-5 капель амилового спирта и каплю раствора пероксида водорода.

3.3.3. Образование окрашенных перлов буры.

Прокаливают ушко платиновой (или нихромовой) проволоки до красного цвета, дотрагиваются им до твердого натрия тетрабората и прокаливают в пламени газовой горелки, пока масса не перестанет пениться. Охлаждают полученную стекловидную массу и, взяв немного осадка Cr(OH)3
, снова прокаливают. После охлаждения отмечают цвет перла в проходящем свете.

3.4. Реакции идентификации катионов цинка.

3.4.1. Действие раствора
K4
[
Fe(
CN)6
].

К 2-3 каплям соли цинка добавляют 2 капли раствора K4
[Fe(CN)6
]. Испытывают отношение полученного осадка к HCl.

3.4.2. Действие дитизона.

К 8 каплям раствора соли цинка прибавляют 5 капель аммиачного буферного раствора и 5 капель раствора дитизона.

3.5. Реакции идентификации катионов алюминия.

3.5.1. Действие ализарина.

К 2-3 каплям раствора соли алюминия прибавляют 10 капель раствора аммиака раствора и 2 капли ализарина. При появлении фиолетовой окраски добавляют по каплям раствор CH3
COOH до перехода фиолетовой окраски в красную.

3.5.2. Действие раствора натрия ацетата.

К 2-3- каплям раствора соли алюминия добавляют 2 капли раствора натрия ацетата и нагревают на водяной бане.

3.5.3. Действие кобальта нитрата.

К 2-3 каплям раствора соли алюминия прибавляют 2 капли раствора аммиака, выпавший осадок Al(OH)3
отфильтровывают, фильтр осторожно высушивают, смачивают разбавленным раствором Co(NO3
)2
, подсушивают и прокаливают в пламени горелки.

Методика выполнения эксперимента

Уравнения реакций

Наблюдения и выводы

2. Действие раствора
NaOH.

К 3-4 каплям отдельно взятых растворов солей алюминия, хрома, цинка, олова (II), олова (IV), мышьяка (III), мышьяка (V) приливают по 4 капли раствора натрия гидроксида. Помещают в две пробирки небольшое количество каждого из осадков и приливают в одну из пробирок избыток раствора натрия гидроксида, в другую – раствор минеральной кислоты.

Sn2+
+ 2OH-
↔ Sn(OH)2
↓

[SnCl6
]2-
+ 4OH-
↔ Sn(OH)4
↓ + 6Cl-

Cr3+
+ 3OH-
↔ Cr(OH)3
↓

Zn2+
+ 2OH-
↔ Zn(OH)2
↓

Al3+
+ 3OH-
↔ Al(OH)3
↓

Al(OH)3
↓ + 3OH-
→ [Al(OH)6
]3-

Sn(OH)4
↓ + 2OH-
→ [Sn(OH)6
]2-

Sn(OH)2
↓ + 4OH-
→ [Sn(OH)6
]4-

Cr(OH)3
↓ + 3OH-
→ [Cr(OH)6
]3-

Zn(OH)2
↓ + 2OH-
→ [Sn(OH)4
]2-

Выпадение белых кристаллических осадков

Растворение осадков

№ ПП

Время в мин.

Учебные пособия.

Средства обучения

Оборудование

Место проведения

1.

Организация занятия.

5

Учебная лаборатория.

2.

Проверка готовности к занятию (устный опрос).

20

Учебная лаборатория.

3.

Решение задач.

20

Целевые обучающие задания

4.

Инструктаж по технике безопасности.

5

Инструкция по технике безопасности

Учебная лаборатория.

5.

Самостоятельная работа. Выполнение лабораторной работы.

85

Граф логической структуры (приложение 1), алгоритм экспериментальной работы, целевые обучающие задания

Центрифуга, водяная баня,

химическая посуда, реактивы.

Учебная лаборатория.

6.

Анализ и коррекция усвоения материала.

10

Учебная лаборатория.

7.

Итоговый тестовый контроль.

10

Наборы тестов.

Учебная лаборатория.

8.

Подведение итогов занятия.

5

Учебная лаборатория.

1) В лаборатории исследовали раствор, содержащий следующие катионы:
Mg2+
,
Sb3+
,

Sb5+
,

Bi3+
,
Fe2+
,
Fe3+
,
Mn2+
. К какой аналитической группе они относятся в соответствии с классификацией по кислотно-основному методу?

A. IV.

B. II.

C. I.

D. III.

E. V.

4) В химико-аналитической лаборатории вследствие гидролиза солей висмута, сурьмы (
III) и сурьмы (
V) образовались белые осадки основных солей
SbOCl↓,
SbO2
Cl↓,
BiONO3
↓. В чем можно растворить образовавшиеся соли?

A. щелочь.

B. аммиак.

C. спирт.

D. ацетон.

E. кислота.

2) В химико-аналитической лаборатории необходимо провести анализ раствора, содержащего катионы
V аналитической группы. Какой реактив является групповым реагентом для этих катионов?

A. Групповой реагент отсутствует.

B. Концентрированный раствор соляной кислоты.

C. Концентрированный раствор аммиака.

D. Концентрированный раствор гидроксида натрия.

E. Концентрированный раствор серной кислоты.

5) В химико-аналитической лаборатории идентифицировали катион магния с помощью реакции с натрия гидрофосфатом. Какой аналитический эффект наблюдается при этом?

A. Окрашивание раствора в желтый цвет.

B. Выпадение белого кристаллического осадка.

C. Выпадение желтого кристаллического осадка.

D. Окрашивание раствора в красный цвет.

E. Окрашивание раствора в фиолетовый цвет.

3) В систематическом ходе анализа раствора, содержащего катионы железа (
III), магния, висмута, сурьмы (
III) и сурьмы (
V), на него подействовали раствором натрия гидроксида, вследствие чего выпали осадки соответствующих гидроксидов. Какой катион после этого можно отделить действием хлорида аммония?

A. Mg2+
.

B. Sb (III).

C. Fe3+
.

D. Bi3+
.

E. Sb (V).

6) В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор смеси катионов, при добавлении к которому тиоцианат-ионов он окрасился в красный цвет. О наличии какого катиона свидетельствует данный аналитический эффект?

A. Fe2+
.

B. Mg2+
.

C. Fe3+
.

D. Bi3+
.

E. Mn2+
.

7) В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор смеси катионов
Fe2+
и
Fe3+
. Какой реагент можно использовать для определения катиона железа (ІІІ)?

A. (NH4
)2
S2
О8
.

B. Na4
[Sn(OH)6
].

C. Na2
HPO4
.

D. К4
[Fе(СN)6
].

E. К3
[Fе(СN)6
].

9) Известно, что в воде растворили соль,
образованную сильной кислотой и слабым основанием. Какое уравнение нужно применить для расчета рН полученного раствора?

A. рН = ½ р KH
2
O
+ ½ р Kкислоты

B. рН = ½ р KH
2
O
+ ½ р Kкислоты – ½ р Kоснования

C. рН = р KH
2
O
+ р Kкислоты – р Kоснования

D. рН = ½ р KH
2
O
+ ½ р Kоснования – ½ р Kкислоты

E. рН = ½ р Kкислоты – ½ р Kоснования

8) Катионы железа (
II), (
III) образуют с сульфосалициловой кислотой комплексы различного цвета в зависимости от рН раствора. Какого цвета комплекс образуется при рН = 1,8 – 2,5?

A. Красного.

B. Синего.

C. Фиолетового.

D. Белого.

E. Оранжевого.

10) В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор хлорида аммония. Какое выражение характеризует константу гидролиза этой соли?

A. Кг
= [NH4
OH] * [H+
] / [NH4
+
]

B. Кг
= [NH4
OH] * [H+
] * [NH4
+
]

C. Кг
= [NH4
OH] / [H+
] * [NH4
+
]

D. Кг
= [NH4
OH] * [H2
O] * [H+
] / [NH4
+
]

E. Кг
= [NH3
] * [H2
O] * [H+
] / [NH4
OH]

№ ВОПРОСА

ОТВЕТ

№ ВОПРОСА

ОТВЕТ

1

E

6

2

7

D

3

8

4

9

5

B

10

А

Условие задачи

Решение задачи

Вычислить константу гидролиза, степень гидролиза и рН 0,02 М раствора ацетата аммония.

CH3
COONH4
– слабая соль, образованная катионом слабого основания и анионом слабой кислоты, поэтому она гидролизуется по катиону и аниону: NH4
+
+ CH3
COO-
+ H2
O ↔ NH3
*H2
O + CH3
COOH (1)

Кг
= [NH3
*H2
O] * [CH3
COOH] / [NH4
+
] * [CH3
COO-
] (2)

Из выражения для констант диссоциации основания и кислоты можно получить соотношение:

[NH3
*H2
O] / [NH4
+
] = [OH-
] / K NH
3
*H
2
O
; [CH3
COOH] / [CH3
COO-
] = [H+
] / KCH
3
COOH
;

Подставим полученные соотношения в уравнение (2): Кг
= [H+
]*[OH-
] / KCH
3
COOH
* K NH
3*
H
2
O
;

Кг
= KH
2
O
/ KCH
3
COOH
* K NH
4
OН
; (3)

Кг
= 10-14
/ 1,74 * 10-5
* 1,76 * 10-5
= 3,27 * 10-5
.

Вследствие гидролиза 1 моль соли образует 1 моль кислоты и 1 моль основания. Концентрация гидролизованной соли равна CCH
3
COONH
4
* h, где h – степень гидролиза соли.

Следовательно: [CH3
COOH]=[NH3
*H2
O] =CCH
3
COONH
4
* h (4)

Тогда концентрация негидролизованной соли: CCH
3
COONH
4
– CCH
3
COONH
4
* h = CCH
3
COONH
4
*(1 – h) (5)

Учитывая концентрацию негидролизованной соли и то, что соль практически полностью диссоциирует, можно написать равенство: [CH3
COO-
] = [NH4
+
] = CCH
3
COONH
4
*(1 – h) (6)

Подставим эти значения концентраций в уравнение (2):

Кг
= CCH
3
COONH
4
* h * CCH
3
COONH
4
* h / CCH
3
COONH
4
*(1 – h) * CCH
3
COONH
4
*(1 – h) , (7)

h2
/ (1 – h)2
= Кг
. (8)

Для расчета h извлекаем корень квадратный из правой и левой частей равенства (8):

√ (h2
/ (1 – h)2
) = √ Кг
, √ Кг
= h / (1 – h). (9)

Если учесть, что h<<1, то уравнение (9) упрощается: h =√ Кг
; (10)

h = √ (3,2 * 10-5
) = 5,7 * 10-3
доли, или 0,57%

Т.к. h = 5,7 * 10-3
<< 1, то предположение справедливо, а применение уравнения (10) правомерно.

Учитывая, что степень гидролиза мала, можно принять, что равновесные концентрации ионов соли при гидролизе практически не изменяются и равны концентрации соли: [CH3
COO-
] = [NH4
+
] = Cсоли
(11)

С учетом равенств (4) и (11) выражение (2) можно представить следующим образом:

Кг
= [CH3
COOH]2
/ C2
соли
(12)

В соответствии с выражением константы диссоциации [CH3
COOH] равна:

[CH3
COOH] = [CH3
COO-
] * [H+
] / KCH
3
COOH
(13)

Из уравнений (11) и (13) получим: [CH3
COOH] = [H+
] * Cсоли
/ KCH
3
COOH
(14)

С учето уравнения (14) уравнение (12) можно записать так:

Кг
= [H+
]2
* C2
соли
/ K2
CH
3
COOH
* C2
соли
= [H+
]2
/ K2
CH
3
COOH
(15)

Подставив значение Кг
из уравнения (3) в уравнение (15), получим:

KH
2
O
/ KCH
3
COOH
* K NH
3
*H
2
O
= [H+
]2
/ K2
CH
3
COOH
(16)

Упрощаем уравнение (16) и решаем относительно [H+
]: [H+
] = √ (KH
2
O
* KCH
3
COOH
/ K NH
3*
H
2
O
) (17)

После логарифмирования уравнения (17) изменяем знаки на противоположные и вычисляем рН:

рН = ½ р KH
2
O
+ ½ р KCH
3
COOH
– ½ р K NH
3*
H
2
O
. рН = 7 + 2,38 – 2,38 = 7,0. (18)

ОТВЕТ: Кг
= 3,27 * 10-5
; h = 0,57%; рН =7,00.

Условие задачи

Решение задачи:

1) Напишите уравнение реакции гидролиза натрия бензоата. Вычислите рН, константу и степень гидролиза для его 0,2 М раствора.

2) Напишите уравнение реакции гидролиза натрия фторида. Вычислите константу и степень гидролиза, а также рН раствора, содержащего 32,5 мг этой соли в 500 см3
раствора.

3) Напишите уравнение реакции гидролиза калия цианида. Вычислите рН, константу и степень гидролиза в растворе, содержащем 0,05 моля этой соли в 200 см3
раствора.

4) Напишите уравнение реакции гидролиза натрия нитрита. Вычислите константу и степень гидролиза, а также рН раствора, содержащего 24,5 г этой соли в 500 см3
раствора

Методика выполнения эксперимента

Уравнения реакций

Наблюдения и выводы

2. Действие 2М раствора
NH3
*
H2

O (группового реагента).

К 2-3 каплям растворов солей магния; сурьмы(III), (V); висмута; железа (II), (III); марганца прибавляют по каплям 2М раствор аммиака. Испытывают отношение осадков к избытку раствора аммиака.

3. Действие раствора 2М
NaOH.

К 6-8 каплям растворов солей магния; сурьмы(III), (V); висмута; железа (II), (III); марганца прибавляют по 5-6 капель 2М раствора натрия гидроксида. Каждый осадок делят на три части и исследуют их отношение к избытку щелочи, минеральной кислоты, насыщенного раствора аммония хлорида

3.1. Реакции идентификации катионов магния.

4.1.1. Действие раствора
Na2

HPO4
.

К 1-2 каплям раствора магния хлорида прибавляют 5 капель дистиллированной воды, по 2 капли раствора NH4
Cl, 2М раствора аммиака и 1 каплю раствора Na2
HPO4
.

4.1.2. Микрокристаллоскопическая реак.

К 1 капле раствора магния хлорида приба-вляют 5 капель дистиллированной воды, по 2 капли раствора NH4
Cl, 2М раствора аммиака, смесь перемешивают. На предметное стекло помещают каплю полученного Раствора, а рядом – каплю раствора натрия гидрофосфата, соединяют их стеклянной палочкой и рассматривают образовавшийся осадок под микроскопом.

3.2. Реакции идентификации катионов железа (
II).

4.2.1. Действие раствора
K3
[
Fe(
CN)6
].

К 2-3 каплям раствора железа (II) хлорида прибавляют 2 капли раствора K3
[Fe(CN)6
].

Испытывают отношение осадка к действию минеральной кислоты и щелочи.

4.2.2. Действие сульфосалициловой кислоты в кислой среде.

К 2-3 каплям раствора железа (II) хлорида прибавляют по каплям раствор HCl до

рН ≈ 2-4 (контролируют с помощью универсальной индикаторной бумаги) и 2-3 капли раствора сульфосалициловой кислоты.

3.3. Реакции идентификации катионов железа (
III).

4.3.1. Действие раствора
K4
[
Fe(
CN)6
].

К 2-3 каплям раствора железа (III) хлорида прибавляют 2 капли раствора K4
[Fe(CN)6
].

Испытывают отношение осадка к действию минеральной кислоты и щелочи

4.3.2. Действие раствора
NH4

NCS.

К 2-3 каплям раствора железа (III) хлорида прибавляют одну каплю раствора NH4
NCS. К окрашенному раствору прибавляют несколько кристаллов NaF.

4.3.3. Действие сульфосалициловой кислоты в кислой среде.

К 2-3 каплям раствора железа (III) хлорида прибавляют по каплям раствор HCl до

рН ≈ 2-4 (контролируют с помощью универсальной индикаторной бумаги) и 2-3 капли р-ра сульфосалициловой кислоты.

3.4. Реакции идентификации катионов марганца.

4.4.1. Окисление
Mn2+
до
MnO4
-
персульфатом аммония.

К 4-5 каплям 2М раствора азотной кислоты прибавляют 2 капли раствора серебра нитрата, несколько кристаллов аммония персульфата и нагревают до 50-60 °С. В нагретую смесь вносят с помощью стеклянной палочки одну каплю разбавленного раствора соли марганца и перемешивают.

3.5. Реакции идентификации катионов висмута.

4.5.1. Действие свежеприготовленного раствора
Na4
[
Sn(
OH)6
].

К 3 каплям раствора SnCl2
прибавляют раствор натрия гидроксида до образования осадка и его растворения. К полученному раствору прибавляют 1-2 капли раствора соли висмута.

4.5.2. Гидролиз солей висмута.

К 2-3 каплям раствора соли висмута прибавляют 10-12 капель дистиллированной воды.

3.6. Реакции идентификации катионов сурьмы (
III), (
V).

Восстановление ионов сурьмы.

На никелевую пластинку наносят 1-2 капли раствора соли сурьмы (III) или (V) и прибавляют гранулу цинка. Образовавшееся черное пятно промывают дистиллированной водой и исследуют его отношение к концентрированной хлороводородной кислоте.

4.6.2. Гидролиз солей сурьмы (
III), (
V).

К 2-3 каплям раствора соли сурьмы (III) или (V) прибавляют 10-12 капель дистиллированной воды.

Методика выполнения эксперимента

Уравнения реакций

Наблюдения и выводы

2. Действие 2М раствора
NH3
*
H2

O (группового реагента).

К 2-3 каплям растворов солей магния; сурьмы(III), (V); висмута; железа (II), (III); марганца прибавляют по каплям 2М раствор аммиака. Испытывают отношение осадков к избытку раствора аммиака.

Mg2+
+ 2NH3
*H2
O ↔ Mg(OH)2
↓ + 2NH4
+

[SbCl6
]-
+ 5NH3
*H2
O ↔ HSbO3
↓ + 6Cl-
+ 5NH4
+
+ 2H2
O

[SbCl6
]3-
+ 3NH3
*H2
O ↔ Sb(OH)3
↓ + 6Cl-
+ 3NH4
+

Mn2+
+ 2NH3
*H2
O ↔ Mn(OH)2
↓ + 2NH4
+

Fe2+
+ 2NH3
*H2
O ↔ Fe(OH)2
↓ + 2NH4
+

Fe3+
+ 2NH3
*H2
O ↔ Fe(OH)3
↓ + 3NH4
+

Bi2+
+ 2NH3
*H2
O + Cl-
→ Bi(OH)2
Cl↓ + 2NH4
+

Bi(OH)2
Cl↓ → BiOCl ↓ + H2
O

Выпадение осадков белого цвета

№ ПП

Время в мин.

Учебные пособия.

Средства обучения

Оборудование

Место проведения

1.

Организация занятия.

5

Учебная лаборатория.

2.

Проверка готовности к занятию (устный опрос).

20

Учебная лаборатория.

3.

Решение задач.

20

Целевые обучающие задания.

4.

Инструктаж по технике безопасности.

5

Инструкция по технике безопасности.

Учебная лаборатория.

5.

Самостоятельная работа. Выполнение лабораторной работы.

85

Граф логической структуры (приложение 1), алгоритм экспериментальной работы, целевые обучающие задания.

Центрифуга, водяная баня,

химическая посуда, реактивы.

Учебная лаборатория.

6.

Анализ и коррекция усвоения материала.

10

Учебная лаборатория.

7.

Итоговый тестовый контроль.

10

Наборы тестов.

Учебная лаборатория.

8.

Подведение итогов занятия.

5

Учебная лаборатория.

1) В химико-аналитической лаборатории определяли катионы
VI-ой аналитической группы. Какой реактив является групповым реагентом для этих катионов?

A. Концентрированный раствор аммиака.

B. Концентрированный раствор соляной кислоты.

C. Концентрированный раствор натрия гидроксида.

D. Концентрированный раствор серной кислоты.

E. Групповой реагент отсутствует.

2) В лаборатории исследовали растворы со смесями катионов. Какой раствор содержит катионы только
VI аналитической группы?

A. Ca2+
, Hg2+
, Co2+
, Mn2+
.

B. Cr3+
, Pb2+
, Mg2+
, Ni2+
.

C. Zn2+
, Hg2+
, Co2+
, Ba2+
.

D. Cu2+
, Hg2+
, Co2+
, Ni2+
.

E. Ag+
, Hg2+
, Cu2+
, Ni2+
.