Лабораторная работа 7: Изучение гидролиза солей Цель работы
Задачи работы заключаются в:
- определении степени гидролиза растворов соли слабого основания и сильной кислоты;
- экспериментальной проверке взаимосвязи степени гидролиза с концентрацией соли; нахождении из экспериментальных данных константы гидролиза.
Для достижения поставленной цели предлагается провести эксперимент, в котором будет измерена величина рН серии растворов с различной концентрацией соли.
ВНИМАНИЕ: Гидролиз солей даже в случае одно-молярных растворов приводит к величинам рН=4,79.3, соответствующим слабо кислым или слабо щелочным растворам. В подавляющем большинстве случаев в учебных лабораториях не принимаются меры, исключающие поглощение водой диоксида углерода из воздуха, что приводит к снижению водородного показателя до 5,5 и ниже. Подкисление воды обусловливает подавление (в случае гидролиза по катиону) или усиление (в случае гидролиза по аниону) гидролиза соли и порядковым ошибкам в определяемых величинах степени и константы гидролиза. Вследствие этого опыты должны проводится при использовании дистиллированной воды, водородный показатель которой соответствует нейтральной среде при температуре окружающей среды.
Приборы и материалы
Компьютер с измерительной системой “Вернье”.
Датчик рН
Механическая мешалка
Дозатор
Стаканчик
Мерные цилиндры емкостью 10-25 мл и 50 мл
Термометр1
0,1 м раствор хлорида аммония
Последовательность проведения эксперимента
Собрать измерительную установку согласно схеме приведенной на рис. 10
Включить компьютер и компьютерную измерительную систему. Присоединить к первому порту интерфейса датчик рН и ввести калибровку для измерения рН. Установить пределы шкалы от 1 до 14, длительность измерений 10 минут.
Проверить калибровку датчика рН по буферному раствору с рН=4,01. Для этого налить в стаканчик буферный раствор, включить мешалку, включить измерительную систему в режиме “График в режиме реального времени”. Если измеренное значение отличается от истинного более чем на 0,1, произвести калибровку датчика по двум буферным растворам (о порядке проведения калибровки см. в Руководстве ).
Проверить скорость истечения воды из капилляра дозатора как это описано в предыдущих работах.
Вылить воду из дозатора, промыть его 0,1 м раствором уксусной кислоты до середины высоты емкости дозатора; в стаканчик с помощью мерного цилиндра налить 25-40 мл 2% раствора NaCl в дистиллированной воде2; включить мешалку; установить в меню программы измерений:запись данных в память, пределы шкалы 1-8; длительность измерений 30 - 40 минут; число точек 300-400;одновременно включить измерения и включить дозатор повернув кран в положение “на капилляр”(От того насколько точно это сделано зависит точность определения констант).
Наблюдать за изменением рН раствора в течение 10-20 минут; выключить режим измерений; записать данные в файл; вывести на экран график и (в случае необходимости) распечатать его). Предъявить результаты преподавателю.
Обработка результатов.
В итоге проведения эксперимента будет получен файл данных, представляющих собой зависимость рН раствора от длительности эксперимента. Если длительность эксперимента умножить на скорость подвода раствора соли, то может быть получен объем введенного раствора соли:
Vc= q[мл]
Затем следует перейти к концентрации кислоты в растворе:
С=Со Vс/( Vс +Vo)
где Vo-исходный объем воды в стаканчике,[мл]
Со–моляльность раствора
От водородного показателя необходимо перейти к концентрации ионов водорода:
[H+]=10-pH
и, наконец, рассчитать степень гидролиза:
= [H+]/ С
График зависимости степени гидролиза
от концентрации является одним из
результатов исследования и может быть
представлен при защите работы. Для
расчета константы гидролиза можно
воспользоваться линейной аппроксимацией
зависимости степени гидролиза от
концентрации в координатах « -1/
».
Вид зависимости в указанных координатах
позволяет судить о точности эксперимента
и пределах, в которых применимо
приближенное выражение =
.
В заключение по экспериментальным
данным может быть определена константа
диссоциации слабого основания:
При обсуждении результатов полученное значение необходимо сравнить со справочной величиной. Величины констант диссоциации слабых кислот и оснований приведены в приложении.
Обработка экспериментальных данных может быть произведена как вручную3, так и с использованием компьютерных программ.
В выводах рекомендуется обсудить вид зависимости степени гидролиза от концентрации и полученные значения констант. Следует обратить внимание на соответствие температуры в эксперименте, данным справочника.