3.7. Вопросы

1. Почему химическое равновесие можно рассматривать как с позиций термодинамики, так и с позиций кинетики. Приведите кинетические и термодинамические условия химического равновесия.

2. Вычислите константу равновесия для реакции СO + 2Н₂=СН₃OH_(г) при 750 K, если при 25 ^С К_р=4,1∙10^10 Па², а H(750 К) = 103,5 кДж.

3. Как константа равновесия зависит от температуры? (Приведите анализ уравнения изобары).

4. При температуре 1000 К и давлении 1,013∙10⁵ Па в системе: FeO(т) + СО(г) = Fe(т) + СО₂(г) возникает равновесие, характеризуемое парциальным давлением СО₂ равным 0,35∙10⁵ Па. Определите, в каком направлении пойдет реакция, если парциальные давления СО и СО₂ окажутся равными 2,026∙10⁵ и 4,052∙10⁵ Па соответственно.

5. Найдите константу равновесия реакции С + СО₂ = 2СО

при 400 и 800 К, если известны стандартные изменения энергии Гиббса для указанных в таблице реакций.

Реакция	G кДж/моль при температуре
	400	800
С+ 0,5О2 =СО	-35,01	-43,68
С+ О2 =СО2	-94,33	-94,54

4. Буферные растворы

4.1. Цель работы

Приготовить ацетатные буферные растворы, потенциометрическим методом определить рН этих растворов, рассчитать их буферную емкость и получить буферную кривую.

Выполнить опыты, связанные с буферированием растворов при разведении.

4.2. Общие указания

1. Подготовьте краткую теорию к отчету в соответствии с планом:

• основные определения (состав и назначение буферных растворов);

• классификация буферных растворов;

• область буферирования рН, буферная емкость;

• механизм буферирования рН.

2.Указания по технике эксперимента.

• Выполняйте работу только после освоения техники потенциометрического определения рН с помощью рН-метра или иономера.

• Для отбора нужного количества растворов пользуйтесь мерными пипетками и колбами.

• Приливайте исследуемый раствор в стаканчик для измерения рН, предварительно ополоснув этот стаканчик исследуемым раствором.

• При недостаточном количестве мерных колб допускается приготовление буферных растворов в одной и той же мерной колбе. Состав и номер исследуемого раствора приведены в табл.4.1.

4.3. Реактивы и оборудование

рН- метр с комплектом электродов, колбы мерные вместимостью 50 и 100 см³ по 2 шт, пипетки на 20 и 5 см³ и водные растворы: 0,5 н уксусной и 0,1 н соляной кислоты, 0,5 н и 0,1 н гидроксида натрия, 0,1 М карбоната натрия.

4.4. Методика эксперимента

Приготовление буферных растворов

В таблице 4.1. приведены объемы смешиваемых исходных 0,5 н растворов уксусной кислоты и гидроксида натрия, а также конечные концентрации уксусной кислоты и ацетата натрия, образующие буферный раствор.

Таблица 4.1

Буфер рН	Объем исходных растворов, см^3			Концентрация, моль/л
	CH3COOH	NaOH	H2O	CH3COOH	CH3COONa
1	20	0	80	0,10	-
2	25	5	70	0,10	0,025
3	30	10	60	0,10	0,050
4	35	15	50	0,10	0,075
5	40	20	40	0,10	0,100
6	45	25	30	0,10	0,125
7	50	30	20	0,10	0,150
8	55	35	10	0,10	0,175
9	60	40	0	0,10	0,200

Замечание. Растворы 2-9 можно рассматривать как буферные.

Приготовьте рабочие растворы, руководствуясь данными по со­ставу, приведенными в табл. 4.1. В мер­ную колбу вместимостью 100 см³ введите указанные в таблице коли­чества исходных 0,5 М растворов уксусной кислоты и гидроксида натрия, а также воду до метки и тщательно перемешайте полученный раствор.

Измерьте буферную емкость очередного бу­ферного раствора сразу после его приготовления, запишите результаты в таб­лицу по форме 4.2 и рассчитайте буферную емкость.

Если исследованный раствор предполагается использовать в дальнейшей работе перелейте его из мерной колбы в заранее подготовленную посуду, а в освободившейся колбе приготовьте новый буферный раствор.

Опыт 1. Определение буферной емкости.

Ополосните стаканчик для потенциометрии исследуемым раствором, высуши­те фильтром и прилейте в него 20 см³ этого раствора. Введите в раст­вор стеклянный и хлор-серебряный электроды, измерьте рН. Затем к раствору прибавьте 5 см³ 0,1 н раствора NaOH и вновь измерьте рН.

Внимание! Буфер 5 должен иметь максимальную буферную емкость. Перелейте его в склянку для хране­ния и используйте в последующих опытах.

Таблица 4.2

Раствор №	da, моль/л	pH		Буферная емкость
		без NaOH	c NaOH	d (pH)	В
	0,02
	0,02
	0,02
	0,02
	0,02
	0,02
	0,02
	0,02
	0,02

Рассчитайте буферную емкость по формуле:

В = 100 (da/d(pH)) (4.1)

где: da- концентрация щёлочи, прибавленной к буферному раствору; d(pH) -разность между рН растворов со щелочью и без нее.

Постройте график зависимости величины В от концентрации ацетата натрия. Определите по графику и таблице состав раствора, имеющего макси­мальную буферную емкость.

Опыт 2. Построение буферной кривой.

Отберите две порции объемом по 20 см³ раствора с максималь­ной буферной емкостью в сухие чистые стаканчики вместимостью по 50 см³. Методом потенциометрии определите рН одного из растворов. Раствор в процессе измерения перемешивайте магнитной мешалкой. Затем в него, не прекращая перемешивания, введите серию добавок 0,1 н раствора соляной кислоты разного объема, указанного в таблице 4,3, следя за тем, чтобы в конечном итоге величина рН изменилась на две-три единицы.

Аналогичные измерения выполните с другой порцией раствора, вводя в него добавки того же объема 0,1 н раствора гидроксида натрия. Результаты измерений также запишите в таблицу 4.3.

Таблица 4.3