Лабораторная работа 7: Определение степени и константы диссоциации слабой кислоты Цель работы

Цель работы заключается в определении степени диссоциации уксусной кислоты, экспериментальной проверке взаимосвязи степени диссоциации с концентрацией, определении константы диссоциации, обсуждении пределов применимости упрощенного описания процесса диссоциации.

Работа может выполняться в двух вариантах. В первом определяется значение рН серии растворов, которые готовят приливая к точно отмеренному объему воды раствор кислоты из бюретки. Рекомендуется производить в результате добавления в стаканчик с дистиллированной водой раствора кислоты из бюретки. Установившееся значение рН считывается с экрана монитора и заносится в таблицу. Обработка результатов производится с помощью программы Excel.

Во втором варианте для достижения поставленных задач предлагается провести эксперимент, в котором будет непрерывно измеряться рН раствора, образующегося при медленном введении 0,1М раствора уксусной кислоты в определенный объем воды при помощи дозатора. Такая постановка эксперимента позволяет произвести достаточно большое число измерений рН растворов различной концентрации.

Выполнение работы с использованием бюретки

Приборы и материалы

1. Компьютер с компьютерной измерительной системой “Вернье”.

2. Датчик рН

3. Мешалка

4. Столик

5. Штатив с двумя держателями

6. Пипетка для прикапывания (или шприц)

7. Разбавленный раствор соляной кислоты

8. Дистиллированная вода (Желательно свободная от СО₂, с рН близком к 7)

9. Набор буферных растворов

10. Термометр

11. Дозатор или бюретка емкостью 100 мл

12. Мерный цилиндр емкостью 50 или 100 мл

Последовательность проведения эксперимента

1. Собрать измерительную установку согласно схеме, приведенной на рис. 13. Включить компьютерную измерительную систему и проверить калибровку датчика рН также как в предыдущей работе.

Рис.13 Схема установки для определения pH-раствора.

3. Установить на столике стаканчик с буферным раствором с рН=3,56 (раствор кислого виннокислого калия, насыщенный при 25^оС). Включить мешалку и приступить к измерениям, дважды нажав клавишу"Enter"”. Фиксировать значения рН в течение 5-10 минут. В случае, если установившееся значение рН отличается от заданного более, чем на 0,05 произвести повторную калибровку. Если же рН совпадает с заданным значением, то поменять раствор в стаканчике на буфер 6,86 (фосфатный стандартный буферный раствор), предварительно тщательно ополоснув стаканчик, датчик рН и шток мешалки дистиллированной водой; в случае, если стационарное установившееся значение отклоняется от заданного более чем на 0,05, произвести перекалибровку датчика, как это описано в работе “Потенциометрическое титрование”

3. Тщательно промыть датчик, шток мешалки и стаканчик дистиллированной водой; с помощью мерного цилиндра поместить в стаканчик 50 мл дистиллированной воды; измерить рН, включив мешалку и перейдя в режим измерений. Если рН воды существенно отличается от 7, что может быть связано с растворением в ней СО₂, добавить в воду по каплям слабый растворHCl, доведя рН до значения 4,5-4. Эта операция необходима для того, чтобы стабилизировать исходную концентрацию ионов водорода в растворе и нивелировать влияние растворения СО₂. Бюретку на 100 мл промыть водой, затем раствором уксусной кислоты и заполнить кислотой; включить мешалку, включить режим измерений; Приливать кислоту в следующей последовательности: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 мл. Фиксировать на экране монитора изменение рН раствора и заносить установившееся после каждого добавления кислоты значение рН в таблицу:

Табл.9

Результаты исследования диссоциации уксусной кислоты в водном растворе

Исходный объем =............. мл

Концентрация кислоты=............моль/л

Температура=............ ^о С

Объем прилитой кислоты, мл	Концентрация кислоты	рН	[Н+]	Степень диссоциации	Константа диссоциации
0
1
2
4
8
16
32
64

Собранные данные записать в файл, вывести на экран в виде графика, показать преподавателю и распечатать.

Заполнить таблицу используя для расчета следующие соотношения:

С_кисл=V С_кисл/(V+V_o)

где С_кислконцентрация кислоты

V -объем добавленной кислоты

C_o - исходная концентрация кислоты

V_o- исходный объем воды в стаканчике

[H⁺]= 10^-pH - 10^-рНо,[моль/кг]

где рН_о- значение водородного показателя перед проведением опыта.

=[H⁺]/С_кисл

K_D= С_кисл²/(1-)

Построить с помощью программы “Excel” графики зависимости степени диссоциации от корня квадратного из концентрации. Рассчитать среднее значение константы диссоциации и сравнить его с табличной величиной, обсудить ход зависимости степени диссоциации от концентрации.