6959

Величину концентрации Н+ и рН измеряют при помощи приборов иономеров. рН-метр состоит из датчика и измерительного устройства. Датчик представляет собой своеобразный гальванический элемент: один электрод его имеет постоянное значение потенциала (электрод сравнения), величина потенциала второго электрода – функция концентрации одного из ионов раствора, в который погружены электроды. Этот электрод называют индикаторным (или измерительным). Электродвижущая сила (ЭДС) такого гальванического элемента – также функция концентрации ионов раствора, которые участвуют в возникновении скачка потенциала индикаторного электрода. Для измерения концентрации ионов Н+ в растворе в качестве индикаторного используют стеклянный электрод, т.к. потенциал его ( ст) зависит от концентрации Н+:

или

, где

k – константа, зависящая от сорта стекла, из которого изготовлен электрод.

Экспериментальная часть.

1. Начертите таблицу 2.

Таблица 2

2.Настройте прибор в соответствии с инструкцией к нему (при настройке прибора консультируйтесь с дежурным лаборантом).

3.В 9 нумерованных стаканов налейте по 50 мл 0,01М растворов веществ, приведенных в таблице.

4.Измерьте рН дистиллированной воды. Значение запишите в таблицу 2.

5.Вынув электроды из сосуда с дистиллированной водой, просушите их кусочком фильтровальной бумаги и погрузите их в следующий раствор №2. Измерьте значение рН и запишите в таблицу 2.

6.Выньте электроды из раствора, промойте поверхность электродов дистиллированной водой из промывалки над стаканом «слив» и вновь просушите

2.10-14;

3.1,8∙10-16.

3) Водородный показатель (рН) раствора рассчитывают по формуле:

1.

2.

3.

4.

2.больше 7;

3.меньше 7.

6)Вещества, которые при растворении в воде или в расплавах образуют ионы, называют . . .

К ним относятся: 1. . . .

2. . . .

3. . . .

7) При растворении в воде кислот, оснований и некоторых солей равенство концентраций ионов Н+ и ОН- может нарушаться. Установите соответствие:

8) Растворы, рН которых равен 7 называют . . . меньше 7 называют . . ., больше 7

– . . .

14) Приготовлены 0,01М растворы веществ. Установите соответствие:

15) Для расчета рН раствора слабой кислоты используют формулу:

1.

2.

3.

Где Ккисл – это . . .

рКкисл – это . . .

С0 – начальная концентрация кислоты.

16) В 0,01Н растворе одноосновной кислоты рН=4. Эта кислота:

17) Наиболее кислым следует считать раствор, в котором:

19) Гидролизу в водном растворе подвергается соль:

1. NaCl 2. MgCO3 3. Na2SO4 4. КNO3

20) Наиболее щелочным следует считать раствор, в котором: 1. рН = 10 2. рН = 1 3. рН = 7 4. рН = 12

ТРУДНОРАСТВОРИМЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ

При растворении труднорастворимых электролитов в воде протекает реакция:

Раствор, равновесный с твердой фазой растворенного вещества называют насыщенным. Концентрация вещества в насыщенном растворе характеризует его растворимость (, моль/л). В справочных таблицах величину растворимости

приводят в граммах растворенного вещества на 100г растворителя.

Константу равновесия реакции растворения труднорастворимого электролита называют произведением растворимости и обозначают символом :

(12)

Правило произведения растворимости:

При данной температуре в насыщенном растворе труднорастворимого электролита произведение концентраций ионов, возведенных в степени, равные стехиометрическим коэффициентам, – величина постоянная, называемая произведением растворимости.

Оно справедливо, если единственными продуктами при растворении электролитов являются ионы, а меж-ионные и ионно-молекулярные взаимодействия ничтожно малы (система близка к идеальной).

Концентрация ионов в насыщенном растворе равна:

, моль/л

и, моль/л , (13)

где: – растворимость труднорастворимого электролита, моль/л.

Величина ПР – термодинамическая константа вещества, зависящая только от температуры, если раствор, находящийся в равновесии с осадком (насыщенный раствор), идеален.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ рН НАЧАЛА ОСАЖДЕНИЯ ГИДРОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ

Цель работы: определить величину рН начала осаждения гидроксида кобальта Со(ОН)2. По экспериментальным данным рассчитать .

Значение рН при которых начинается выделение осадков малорастворимых гидроксидов металлов, называют рН гидратообразования. Зная эту величину, можно

определить ПР М(ОН)2. Величина рН гидратообразования может быть рассчитана и определена экспериментально.

В растворе соли двухвалентного металла при достижении рН гидратообразования устанавливается равновесие:

М2+ + 2ОН- М(ОН)2(тв)

р-р

(14)

Зная, что в растворе , получим

(15)

Величина рН гидратообразования зависит от концентрации соли. Она зависит так же от посторонних электролитов в растворе. По экспериментальной величине рН можно рассчитать значение .

Экспериментальная часть.

Для измерения величины рН гидратообразования и величины произведения растворимости гидроксида кобальта используют потенциометрическое титрование его соли раствором щелочи. Измерительная ячейка состоит из стеклянного (индикаторного) электрода и хлоридсеребряного электрода (электрод сравнения), погруженных в исследуемый раствор; рН исследуемого раствора фиксируется с помощью иономера, шкала которого градуирована в единицах рН.

1.Включите иономер в сеть, промойте электроды многократно и тщательно дистиллированной водой, осторожно осушая каждый раз мембрану электродов фильтрованной бумагой.

2.В стакан поместите 50 мл 0,1 Н раствора соли кобальта и определите его рН.

3.Соберите установку для потенциометрического титрования: электрометрическую ячейку поместите на магнитную мешалку, опустите в раствор «магнитик» и над отверстием в держателе электродов установите бюретку, заполненную до нулевой отметки раствором щелочи (NaOH или KOH) известной концентрации (1Н и более). Включите мешалку.

4.Проведите титрование раствора. Чтобы получить более точные результаты, в начальный и конечный момент титрования добавляйте щелочь малыми порциями. Начинайте с одной капли, увеличивая объем щелочи до 0,1; 0,2; 0,3; 0,5мл. Затем – по 0,5мл и после резкого скачка рН – вновь добавляйте раствор щелочи по 0,1 мл. После каждого добавления новой порции раствора щелочи измеряйте рН исследуемого раствора. Результаты измерений занесите в таблицу:

V щелочи, мл

рН

5.На основании полученных данных постройте кривую титрования раствора соли кобальта раствором щелочи известной концентрации в координатах рН р-ра – V р-ра щелочи, мл.

6.Анализ кривой титрования.

Примерный ход кривой титрования представлен на рис:

На участке «а» по мере добавления щелочи рН раствора возрастает до начала появления осадка гидроксида металла. Горизонтальная площадка кривой (участок «б») соответствует рН образования гидроксида (когда рН образования гироксида достигнут и выпадение осадка продолжается, добавление щелочи практически не изменяет величину рН раствора). Увеличение рН на участке «в» связано с накоплением в растворе (избыточной) свободной щелочи.

7. Расчет .

По найденной по графику величине рН образования гидроксида и соответствующей ему величине концентрации ионов водорода (), рассичайте

концентрацию ионов ОН- () в растворе над осадком по формулам:

,

,

Зная исходную концентрацию раствора соли кобальта (0,05 моль/л), а так же концентрацию щелочи (Сщелочи, моль/л) и объем щелочи, пошедший на осаждение Со(ОН)2, равный (V2-V1), рассчитайте число моль Со2+, связанных в осадок ():

; .

Причем Vр-ра соли = 50 мл.

Равновесную молярную концентрацию ионов Со2+ (моль/л) определите как разность между исходной концентрацией Со2+ и концентрацией ионовСо2+, вступивших в реакцию:

Со2+ + 2 ОН- Со(ОН)2(тв)

Тогда равновесная концентрация ионов Со2+ равна:

;

Величина

Сравните полученную величину ПР с табличными данными.

Сделайте выводы по проделанной работе.

ТЕСТ 2

Труднорастворимые электролиты.

1)Электролиты – это вещества . . .

2)Труднорастворимые электролиты – это . . .

3)Константа равновесия реакции растворения труднорастворимого электролита называется . . .

4)В насыщенном растворе труднорастворимого электролита произведение концентраций ионов есть величина . . . , называемая . . .

5)Для труднорастворимого электролита KtnAnm правило произведения растворимости представлено выражением:

1.

2.

3.

6) Величина ПР зависит от:

1.температуры, природы растворенного вещества, его концентрации;

2.температуры, природы растворенного вещества, природы растворителя;

3.температуры, природы растворенного вещества, природы растворителя, концентрации;

7)Растворимость вещества (Р) – это . . .

8)Величину молярной растворимости рассчитывают по величине произведения растворимости по формуле:

1. ;

2. ;

3. .

9) В насыщенном растворе над осадком Мg(ОН)2 концентрация ионов Мg2+:

1)Равна растворимости [Mg2+] = P(Мg(ОН)2);

2)Больше P(Мg(ОН)2 в 2 раза;

3)Меньше P(Мg(ОН)2 в 2 раза.

10)Если ПР (Мg(ОН)2) =6∙10-10, то растворимость его P(Мg(ОН)2) равна:

1)5,3∙10-4 моль/л;

2)1,73∙10-5 моль/л;

3)5,5∙10-4 моль/л;

11)Установите соответствие:

Условием выпадения осадка является: 1. А

2. Б