Laboratorinio darbo atlikimo data ........................ Laboratorinio darbo pristatymo data ................... Stud. V. Pavardė, grupė....................................... Laboratorinio darbo įvertinimas ............... Savarankiškos užduotys: ......................... Dėstytojo parašas ................................... (data) 8 laboratorinis darbas HALOGENAI Darbo tikslas: ...................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. Medžiagos ir priemonės: ..................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Darbo eiga 1. Vandenilio chlorido – druskos rūgšties – gavimas. Pagaminkite ........ ml ........ molinės ekvivalentų koncentracijos druskos rūgšties tirpalą iš NaCl ir ........ % koncentracijos H2SO4 (ρ = ........g/ml). HCl dujoms gaminti atliekama reakcija vyksta pagal lygtį: NaCl + H2SO4 NaHSO4 + HCl. Apskaičiuokite reikalingus kristalinio NaCl ir H2SO4 tirpalo kiekius. 1) Apskaičiuokite, kiek HCl reikia nurodytos koncentracijos ir tūrio tirpalui paruošti: ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 2) Apskaičiuokite, kiek reikia NaCl:
............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 3) Apskaičiuokite, kiek reikia H2SO4 (grynos): ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 4) Apskaičiuokite, kiek gramų reikės nurodytos procentinės koncentracijos H2SO4 tirpalo: ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 5) Apskaičiuokite H2SO4 tirpalo tūrį: ............................................................................................................................................................. Traukos spintoje surinkite 9 pav. nurodytą aparatūrą. 9 pav. Druskos rūgšties gamybos aparatūra: 1 ...................................................................... 2 ...................................................................... 3 ...................................................................... Į Viurco kolbą 1 suberkite apskaičiuotą NaCl kiekį. Kolbą užkimškite kamščiu su dalomuoju piltuvu 2. Į absorbcijos stiklines 3 įpilkite po 75 ml distiliuoto vandens. Iš dalomojo piltuvo 2 į kolbą lašinkite H2SO4 tirpalą. Supylę visą sieros rūgšties tirpalą, kolbą lengvai šildykite apie 0,5 val., kol pasibaigs reakcija. Išjungę šildymą, gautą HCl rūgšties tirpalą perpilkite į užduoto tūrio (200 arba 250 ml) matavimo kolbutę ir praskieskite distiliuotu vandeniu iki brūkšnio. HCl tirpalo molinę ekvivalentų koncentraciją nustatykite titruodami 10 ml pagamintos rūgšties tirpalo 0,1 N šarmo tirpalu. Titravimą kartokite 23 kartus (sunaudotas šarmo tirpalo kiekis atskirų titravimų atvejais neturi skirtis daugiau kaip 0,2 ml), skaičiavimams atlikti naudokite vidutinę sunaudoto šarmo tirpalo tūrio vertę. Bandymo rezultatus surašykite į 9 lentelę.
9 lentelė. Titravimo ir skaičiavimo duomenys Titravimo duomenys 1 titravimas 2 titravimas 3 titravimas Vidurkis Sunaudotas 0,1 N NaOH tūris, ml; Skaičiavimų duomenys apskaičiuotas NaCl kiekis, g apskaičiuotas H2SO4 tūris, ml titruojant nustatyta pagaminto HCl tirpalo koncentracija, N rūgšties išeiga darbo paklaida Pagal lygtį VNaOH · NNaOH = VHCl · NHCl, apskaičiuokite tiriamojo tirpalo koncentraciją: NHCl = Apskaičiuokite rūgšties išeigą: = praktinė teorinė N N · 100 = Paklaidą įvertinkite procentais: N = teorinė praktinė teorinė N N N · 100 = 2. Elementinių halogenų gavimas. Bandymus atlikite traukos spintoje. 2.1. Į atskirus mėgintuvėlius įberkite po nedaug mangano(IV) oksido, švino(IV) oksido, kalio dichromato ir kalio permanganato, paskui į kiekvieną mėgintuvėlį įpilkite po 1,01,5 ml koncentruotosios vandenilio chlorido rūgšties. MnO2(k) + HCl(aq) konc Cl2(d) + Mn2+ + ..., .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................
PbO2(k) + HCl(aq) konc Cl2(d) + Pb2+ + ..., .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. K2Cr2O7(k) + HCl(aq) konc Cl2(d) + Cr3+ +..., .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. KMnO4(k) + HCl(aq) konc Cl2(d) + Mn2+ + .... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Jei reakcija vyksta nepakankamai aktyviai, mėgintuvėlį atsargiai pakaitinkite. Stebėkite susidarančių dujų spalvą ir jų poveikį filtravimo popierėliui, suvilgytam kalio jodido tirpalu. Cl2(aq) + KI(aq) ....
.................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. 2.2. Į mėgintuvėlį įberkite kelis kalio bromido kristalus ir sumaišykite su tokiu pat kiekiu mangano(IV) oksido. Įpilkite 0,5 ml koncentruotos sieros rūgšties ir lėtai šildykite. KBr(k) + MnO2(k) + H2SO4(aq) konc Br2 + Mn2+ + .... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 2.3. Į vieną mėgintuvėlį įpilkite 1,01,5 ml KBr, į kitą tiek pat KI tirpalo. Į abu mėgintuvėlius įlašinkite po 23 lašus chloro vandens. Stebėkite spalvų pokyčius. KBr(aq) + Cl2(aq) .... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. KI(aq) + Cl2(aq) .... ....................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. Į gautus tirpalus įlašinkite po 1,01,5 ml anglies(IV) chlorido, smarkiai suplakite mėgintuvėlio turinį ir leiskite jam nusistovėti. Paaiškinkite vykstančius pokyčius: ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 3. Elementinių halogenų savybės. 3.1. Į sausą mėgintuvėlį įmeskite jodo kristalėlį ir mėgintuvėlio angą užkimškite vata. Mėgintuvėlio dugną lėtai šildykite. Stebėkite jodo sublimaciją, t. y. jodo virtimą dujomis tiesiogiai iš kietosios agregatinės būsenos, praleidžiant tarpinę skysčio fazę. I(k) o t o t I(d). Į tą patį mėgintuvėlį įpilkite vandens ir suplakite. Kokia gaunama tirpalo spalva Ar gerai jodas tirpsta ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Į gautą tirpalą įpilkite KI tirpalo. Kodėl padidėja jodo tirpumas? I2(k) + KI(aq) .... .............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Kitame mėgintuvėlyje išbandykite jodo tirpumą benzene arba chloroforme. Palyginkite šio tirpalo spalvą su vandeninio jodo tirpalo spalva. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 3.2. Bandymą atlikite traukos spintoje. Į 1,01,5 ml bromo vandens, parūgštinto sulfato rūgštimi, pilkite geležies(II) sulfato tirpalo tol, kol pakis tirpalo spalva. Br2(aq) + FeSO4(aq) + H2SO4(aq) Fe3+ + Br– ; .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Naudodamiesi kalio rodanidu KSCN įrodykite, kad reakcijos tirpale atsirado geležies(III) jonų. Fe2(SO4)3(aq) + KSCN(aq) .... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 3.3. Bandymą atlikite traukos spintoje. Į 1,01,5 ml mangano(II) sulfato tirpalo įpilkite tiek pat chloro vandens ir 1,01,5 ml šarmo tirpalo. Kokia susidariusių nuosėdų spalva
MnSO4(aq) + Cl2(aq) + NaOH(aq) MnO2(k) + Cl– +...... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 3.4. a) Į 0,5 ml bromo vandens pilkite chloro vandens tol, kol tirpalas taps beveik bespalvis. Br2(aq) + Cl2(aq) + H2O(s) Cl– + BrO– ; .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. HBrO(aq) + Cl2(aq) + H2O(s) BrO3 – + Cl– Cl2 perteklius .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. b) Į kelis lašus jodo tirpalo lašinkite bromo vandenį, kol, sprendžiant iš spalvos, tirpale atsiras bromo perteklius.
I2(aq) + Br2(aq) + H2O(s) IO– + Br– ; .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. HIO(aq) + Br2(aq) + H2O(s) IO3 – + Br– Br2 perteklius .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Kas vyksta įlašinus pirmuosius chloro arba bromo vandens lašus ir kas – pridėjus šių medžiagų perteklių ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Koks bromo vaidmuo a) ir b) atvejais .............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 4. Chloro deguoninių junginių savybės. 4.1. Į 1,01,5 ml natrio chlorato tirpalo įpilkite tiek pat geležies(II) sulfato tirpalo ir parūgštinkite keliais lašais praskiestos sulfato rūgšties tirpalo. NaClO3(aq) + FeSO4(aq) + H2SO4(aq) Fe3+ + Cl– +.... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Įrodykite, kad reakcijos tirpale atsirado geležies(III) jonų. Fe2(SO4)3(aq) + KSCN(aq) .... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 4.2. Bandymą atlikite traukos spintoje. Į mėgintuvėlį įberkite truputį chlorkalkių ir įlašinkite kelis lašus vandenilio chlorido rūgšties. Kokia išsiskiriančių dujų spalva CaCl(OCl) (k) + HCl(aq) Cl2(d) + Cl– .... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................. 4.3. Ant Mn(OH)2 nuosėdų, gautų veikiant mangano(II) druskos tirpalą šarmo tirpalu, užpilkite chlorkalkių, sumaišytų su vandeniu. Stebėkite mangano(IV) oksido susidarymą. MnSO4(aq) + NaOH(aq) ..., ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Mn(OH)2(k) + CaCl(OCl)(aq) MnO2(k) + Cl– .... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Išvada: ................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Parašykite ir išlyginkite visų bandymų bendrąsias ir jonines reakcijų lygtis. Jeigu reakcijų metu pasikeitė elementų oksidacijos laipsnis, reakcijų lygtis rašykite ir lyginkite jonų ir elektronų metodu.
Savarankiškos užduotys 1–15. Parašykite šiuos pokyčius atitinkančias reakcijų lygtis: 1. NaCl 1 Cl2 2 NaOCl 3 NaClO3 4 Cl2 5 Ba(ClO3)2. 2. Cl2 1 KOCl 2 KClO3 3 Cl2 NaClO3 4 NaClO2. 3. Cl2O 1 HOCl 2 NaOCl 3 NaClO3 4 NaClO2 5 Cl2. 4. Cl2 1 CaClOCl 2 CaCl2 3 Cl2 4 NaClO3 5 NaCl. 5. Cl2 1 KClO3 2 Cl2 3 NaClO3 4 NaClO2. 6. KBr 1 Br2 2 Ba(BrO3)2 3 HBrO3 4 KBrO3 5 Br2. 7. KOBr 1 KBrO3 2 KBr 3 Br2 4 Ba(BrO3)2 5 HBrO3. 8. Br2 1 KBr 2 Br2 3 Ba(BrO3)2 4 Br2 5 KBrO3. 9. I2 1 HIO3 2 KIO3 3 I2 NaI 4 Na[I]3. 10. NaIO3 1 I2 2 NaOI 3 I2 NaIO3 4 Ba(IO3)2 . 11. NaIO3 1 I2 2 NaIO3 3 HIO3 4 I2O5. 12. KI 1 I2 2 Ba(IO3)2 3 HIO3 4 NaIO3 5 I2. 13. KI 1 I2 2 HI I2 3 Ba(IO3)2 4 HIO3. 14. I2 1 HIO3 2 I2O5 3 Ba(IO3)2 4 Ba5(IO6)2. 15. KI 1 HI 2 I2 KIO3 3 KIO6 4 KI. 16. Kiek Bertoleto druskos (KClO3) galima reaguojant 168 g kalio šarmo su chloro dujomis? (Ats.: 61,25 g) 17. KClO3 skyla dviem būdais. Parašykite atitinkamas reakcijų lygtis. Kokia dalis KClO3 suskilo, jei iš 12,25 g kalio chlorato buvo gauta 5,215 g kalio chlorido? (Ats.: 60 %; 40 %) 18. Kiek gramų bromo vandens reikės 7,6 g geležies(II) sulfato oksiduoti rūgštinėje terpėje? (Ats.: 115,1 g) 19. Sąveikaujant 200 ml KIO3 tirpalo su kalio jodido pertekliumi rūgštinėje terpėje, susidarė 1,27g I2. Nustatykite KIO3 tirpalo molinę ekvivalentų koncentraciją. (Ats.: 0,042 mol/L) 20. Apskaičiuokite KIO3 tirpalo procentinę koncentraciją, jeigu reaguojant 6,5 g šio tirpalo su KI pertekliumi rūgštinėje terpėje susidarė 0,635 g jodo. (Ats.: 27,5 %) 21. 1 litre tirpalo yra 8 g HClO4. Apskaičiuokite perchlorato rūgšties molinę ekvivalentų koncentraciją, vykstant reakcijai: HClO4 + SO2 + H2O HCl + H2SO4. (Ats.: 0,63 mol/L) 22. Apskaičiuokite chloro koncentraciją (mol/L) chloro vandenyje, jeigu 200 ml chloro vandens neutralizuoti sunaudota 75 ml 0,5 M kalio hidroksido tirpalo. (Ats.: 0,094 mol/L) 23. 1,5 kg natrio chlorido kambario temperatūroje paveikus 50 % H2SO4 tirpalu, išsiskyrė dujos, o jas ištirpinus vandenyje gauta 1,5 L 25,75 % HCl tirpalo ( = 1,130 g/cm3 ). Apskaičiuokite išsiskyrusių dujų tūrį (n.s.) ir gautos druskos masę. (Ats.: 267,9 L; 1,44 kg) 24. Apskaičiuokite chloro tūrį (n. s) ir kalio hidroksido masę, reikalingus 50 kg Bertoleto druskos (KClO3) gauti, jei išeiga 87 %. (Ats.: 31,5 m3 ; 157,6 g) 25. Kokį tūrį (n. s.) chloro dujų teks suvartoti, norint oksiduoti 500 ml 0,2 N kalio heksacianoferato(II) tirpalo? 26. Koks 95 % grynumo chloro dujų tūris (n. s.) sureagavo su karštu KOH tirpalu, jei susidarė 74,5 g Bertoleto druskos 27. Kiek PbO2 susidarys oksiduojant chlorkalkėmis 200 ml 0,5 N švino acetato tirpalo ir esant 84 % proceso išeigai?
28. Kiek Bertoleto druskos (KClO3) galima reaguojant 168 g kalio šarmo su chloro dioksido dujomis? (Ats.: 183,75 g) 29. Koks tūris (n. s.) chloro dalyvavo reakcijoje su karštu kalio šarmo tirpalu, jei produktuose rasta 0,46 mol KCl. (Ats.: 6,18 L) 30. Apskaičiuokite chloro tūrį (n. s.) ir kalio hidroksido masę, reikalingus 20 kg Bertoleto druskos gauti, jeigu išeiga 80 %. (Ats.: 13714,29 L, 68,52 kg)