Работа 9. Химическое равновесие в растворах слабых кислот (оснований)

Равновесный процесс ионизации слабого электролита количественно характеризуется константой ионизации и степенью ионизации. В растворах слабых кислот (оснований) в равновесии участвуют ионы водорода (гидроксила), концентрация которых определяет значение рН раствора:

pH = - lg a (H⁺)  - lg [H⁺],

рОН = - lg a (OH^)  - lg [OH^],

pH + pOH = 14.

Измерение рН раствора слабой кислоты (основания) дает возможность рассчитать константу кислотности (основности) и степень ионизации.

Пример 1. HAc ⇄ H⁺ + Ac^, [H⁺] = [Ac^]

[HAc]  C⁰(HAc)

Пример 2. NH₃H₂O ⇄ NH₄⁺ + OH^-, [OH^] = [NH₄⁺],

[NH₃]  C⁰(NH₃)

При данной температуре степень ионизации зависит от концентрации слабого электролита (закон разведения Оствальда) и присутствия избыточного количества одноименных ионов.

Например, равновесие NH₃H₂O ⇄ NH₄⁺ + OH^ сильно смещено влево в присутствии солей аммония.

Цель работы – изучение характера смещения равновесия в растворах уксусной кислоты или аммиака при разбавлении растворов и введении солей, содержащих одноименные ионы.

Варианты индивидуальных заданий приведены в табл. 7.

Таблица 7

Индивидуальные задания к лабораторной работе 9

Вариант	Состав и концентрация электролитов, моль/дм^3
	Раствор 1	Раствор 2	Раствор 3
1 2 3 4 5 6 7 8	HAc (CH3COOH)	HAc	HAc	+	NaAc
	0,01 0,01 0,01 0,01	0,0004 0,0005 0,0008 0,001	0,0004 0,001 0,0005 0,001			0,0008 0,001 0,001 0,001
	NH3 в воде	NH3 в воде	NH3	+		NH4Cl
	0,01 0,01 0,01 0,01	0,0004 0,0005 0,0008 0,001	0,0004 0,0005 0,0008 0,001				0,001 0,001 0,001 0,001

Задание 1. Расчет константы и степени ионизации по значению рН

Измерьте значение рН раствора 1, используя прибор рН-метр или иономер.

Рассчитайте концентрацию ионов водорода (или гидроксила), константу ионизации электролита и степень ионизации ₁. Сравните рассчитанное значение константы ионизации с табличным.

Задание 2. Зависимость степени ионизации от концентрации

Приготовьте раствор 2 путем разбавления более концентрированного 0,01 М раствора водой. Рассчитайте объем 0,01 М раствора, который необходим для приготовления 50 см³ раствора 2. Воспользуйтесь мерной колбой вместимостью 50 см³. Налейте в нее из бюретки необходимый объем 0,01 М раствора, долейте дистиллированной водой до метки, закройте пробкой, тщательно перемешайте и измерьте рН.

Рассчитайте степень ионизации ₂ и значение константы ионизации.

Сравните значения ₁ и ₂ и сделайте вывод о влиянии разбавления раствора на степень ионизации слабого электролита.

Задание 3. Смещение равновесия в растворе слабого электролита при введении одноименного иона

Приготовьте смесь двух электролитов: слабая кислота (основание) и соль, содержащая одинаковые со слабым электролитом ионы (раствор 3).

Рассчитайте объемы 0,01 М растворов HAc (NH₃H₂O) и NaAc (NH₄Cl), необходимые для приготовления 50 см³ раствора 3. В мерную колбу вместимостью 50 см³ налейте из бюреток необходимые объемы растворов и долейте дистиллированной водой до метки. Закройте колбу пробкой, тщательно перемешайте раствор, измерьте рН.

Рассчитайте степень ионизации ₃ и значение константы ионизации. При расчете константы ионизации учтите, что

[Ac^]  C(NaAc),

[NH₄⁺]  C(NH₄Cl).

Сравните значения ₂ и ₃ и сделайте вывод о влиянии одноименного иона на ионизацию слабого электролита.