- •Работа l проверка выполнимости закона фарадея
- •Работа 2 определение чисел переноса в ионных проводниках
- •Работа 3 термодинамика гальванического элемента без переноса
- •Часть 1.
- •Часть 2.
- •Работа 4 установление константы диссоциации слабой кислоты методом эдс
- •Работа 5 определение константы диссоциации слабого электролита
- •Работа 6 определение растворимости малорастворимого соединения
- •Работа 7 определение стандартного окислительно- востановительного потенциала
- •Работа 8 потенциометрическое титрование
- •Работа 9 определение средней активности и среднего коэффициента активности соляной кислоты методом эдс
- •Работа 10 определение емкости двойного электрического слоя
- •Работа 11 перенапряжение разряда ионов водорода
- •Работа 12 перенапряжение диффузии при катодном восстановлении пероксида водорода
- •Работа13 полярографическое исследование кинетики электродного процесса
- •Работа 14 изучение кинетики электрохимических реакций хронопотенциометрическим методом
- •0Содержание
Работа 4 установление константы диссоциации слабой кислоты методом эдс
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Константу диссоциации слабой кислоты можно определить путем измерения электропроводности её раствора или измерения ЭДС гальванического элемента, электроды которого обратимы относительно аниона и катиона этой кислоты. При использовании в эксперименте растворов кислоты с концентрацией не более 0,1N (ионная сила растворов I ~ 0,1) разница в коэффициентах активности катиона + и аниона - не превышает 0,01, т.е. можно принять + = - = 0,907. В этом случае для определения активности ионов водорода можно воспользоваться рН-метром, в котором используется стеклянный электрод, обратимый относительно Н+-ионов.
Одноосновная кислота НА диссоциирует по уравнению
НА Н+ + А– . (1)
Выражение для термодинамической константы диссоциации имеет вид
Ka = , (2)
где – активности катиона и аниона кислоты, аНA – активность молекулярной формы кислоты в растворе.
Известно, что активность а любой формы вещества в растворе связана с её концентрацией с уравнением a = c, где – коэффициент активности.
Равновесную концентрацию молекулярной формы слабой кислоты с учетом её диссоциации можно представить уравнением
сНA = (1– ), (3)
где – исходная задаваемая концентрация кислоты, – степень диссоциации.
С использованием степени диссоциации уравнение (2) можно преобразовать к виду
Ka = . (4)
Для растворов слабой кислоты средних значений концентраций (0,01–0,1) можно принять <<l, коэффициент активности молекулярной формы НА=1 и коэффициенты активности катиона и аниона кислоты равными . В этом случае получаем , и, преобразовав уравнение (4), получим
Ka = . (5)
Следовательно, задавая исходную концентрацию кислоты в растворе и определяя экспериментально рН = – lgраствора, можно рассчитать Ка исследуемой кислоты по уравнению
Ka = . (6)
Уравнение (2) можно также преобразовать к виду
Ka = = = Кс, (7)
где =– средний коэффициент активности электролита,
Кс = – концентрационная константа диссоциации.
Используя справочные значения коэффициентов активности катиона и аниона кислоты, приведенные в таблице 1 по уравнению (7) можно рассчитать Кс , а затем, исходя из полученного значения Кс – величину степени диссоциации по уравнению = ,
где учтено, что << l.
Таблица 1. Справочные значения коэффициентов активности катиона и аниона кислоты
С, моль/л |
0,01 |
0,025 |
0,05 |
0,1 |
|
0,914 |
0,88 |
0,86 |
0,83 |
|
0,902 |
0,86 |
0,82 |
0,78 |
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Порядок выполнения работы
1. Готовят растворы уксусной кислоты с концентрацией 0,01; 0,025; 0,05 и
0,1 моль/дм3. Объем раствора 50 см3.
2. Проверяют достоверность показаний рН метра, используя стандартные буферные растворы.
3. Измеряют рН приготовленных растворов кислоты, начиная с раствора меньшей концентрации.
Обработка результатов опыта
1. Рассчитывают значения Ка по уравнению (6) для каждого приготовленного раствора и находят её среднюю величину.
2. Рассчитывают концентрационную константу диссоциации Кс и степень диссоциации кислоты для каждого приготовленного раствора.
3. Полученные данные заносят в таблицу 2.
Таблица 2. Измеренные и рассчитанные результаты.
-
С, моль/л
рН
Ка
Кс
1
2
3
4
5
6
По результатам работы делают выводы и вычисляют абсолютную и относительную ошибки.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Величины, характеризующие процесс диссоциации.
2. Написать выражение для константы диссоциации.
3. Чем отличаются слабые и сильные электролиты?
4. Как выражается средний коэффициент активности электролита через коэффициенты активности ионов?
5. Дать определение концентрационной константы равновесия процесса диссоциации.
6. Как связаны концентрационная и термодинамическая константы равновесия процесса диссоциации?
7. Как рассчитать ионную силу раствора электролита?
8. Дать определение рН раствора. Зависит ли рН от температуры.
9. Размерности величин в уравнениях.