Дата `15.10.2021 Лабораторная работа 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ рН РАСТВОРОВ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ И АЦЕТАТНОГО БУФЕРА. Цель работы: Экспериментальное определение рН растворов уксусной кислоты различной концентрации, расчет по полученным данным степени диссоциации CH3COOH в этих растворах и константы диссоциации. Изучение смещения равновесия диссоциации при добавлении в раствор CH3COOH ионов CH3COO– и исследование поведения ацетатного буфера при разбавлении и добавлении к нему сильной кислоты и щелочи. Реактивы: Твердые вещества: NH4Cl; CH3COONa; Растворы: 2 М CH3COOH, 2 М CH3COONa, 1 М HCl, 1 М NaOH, 1 М СН3СOOH, , 0,1 М СН3СOOH, буферные растворы с рН 1,65, 4,01, 6,86 и 9,18; индикатор метиловый оранжевый Оборудование: Комбинированный электрод для измерения рН, прибор «Эксперт-001», штатив для электрода, мерные колбы на 50 мл, мерные цилиндры на 50 мл, стаканчики на 100 и 50 мл, мерные пипетки на 1 и 5 мл, насос-дозатор, пробирки, капельная пипетка, стеклограф. Рисунок прибора для определения рН растворов КАЛИБРОВКА ПРИБОРА 1) Таблица Электродный потенциал, мВ № рН буферного раствора Е1 Е2 Еср 1 2 3 4 9,18 6,86 4,01 1,68 -29,3 19,5 187,3 321,4 -28,9 19,8 187,9 322,2 -29,1 19,65 187,6 321,8 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА 1.Определение рНрастворов уксусной кислоты Результаты эксперимента : Концентрация СН3СOOH, моль/л 0,1 0,01 0,001 Расчеты: pHтеор. рНэксп. [H+]эксп. эксп. 2,87 2,91 1,23∙ 10−3 1,23∙ 10−2 3,37 3,41 3,4∙ 10−4 3,4∙ 10−2 3,87 3,91 0,123 1,23∙ 10−4 Среднее значениеKД(эксп.)(CH3COOH) Табличное значение KД(CH3COOH) KД(эксп.) 1,51∙ 10−5 1,16∙ 10−5 1,51∙ 10−5 1,39∙ 10−5 1,8∙ 10−5 1) Теоретических значений pH (выполните дома и запишите в таблицу) 0,1 М CH3COOH рН =−lg(√1,8 ∙ 10−5 ∙ 0,1 = 2,87 0,01 М CH3COOH рН = −lg(√1,8 ∙ 10−5 ∙ 0,01= 3,37 0,001 М CH3COOH рН =−lg(√1,8 ∙ 10−5 ∙ 0,001= 3,87 2) По экспериментальным данным 0,1 М CH3COOH [H+] = 10−2,87 = 1,23∙ 10−3 α = 0,01 М CH3COOH [H+] =10−3,37 = 3,4∙ 10−4 α= 0,001 М CH3COOH [H+] = 10−3,87 = 1,23∙ 10−4 α = 1,23∙10−3 0,1 3,4∙10−4 0,1 1,23∙10−4 0,1 K = K= (1,23∙10−3 )^2 0,1 (3,4∙10−4 )^2 K = 0,01 (1,23∙10−4 )^2 0,001 Ответы на вопросы и выводы : Запишите уравнение диссоциации и выражение для константы диссоциации уксусной кислоты. 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻 ↔ 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂− + 𝐻 + [𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂− ][𝐻 + ] 𝐾= [𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻 4. Как изменяется степень диссоциации CH3COOH при разбавлении раствора? Что происходит при этом с рН раствора? 5. По экспериментальным данным рассчитайте среднее значение константы диссоциации уксусной кислоты и сравните полученное значение с табличным. 1. 2. Влияние одноименного иона на равновесие диссоциации в растворе уксусной кислоты Результаты эксперимента : Ответы на вопросы и выводы: 1. Укажите цвет раствора в пробирке-«свидетеле» после добавления индикатора и в пробирке с индикатором после добавления ацетата натрия. 2. Как изменился pH раствора уксусной кислоты после добавления ацетата натрия? 3. Напишите уравнение диссоциации CH3COOH. В какую сторону сместилось равновесие диссоциации уксусной кислоты при добавлении ацетата натрия? Объясните почему. 4. В какую сторону сместится равновесие диссоциации CH3COOH, если добавить к ее 1 М раствору несколько капель концентрированной соляной кислоты? Объясните почему. Как при этом изменится рН раствора? 3. Свойства ацетатного буферного раствора Результаты эксперимента: № Раствор Буферный раствор (CH3COOH + CH3COONa) Буферный раствор + 1 мл 1 МHCl Буферный раствор + 1 мл 1 МNaOH Буферный раствор после разбавления в 10 раз Расчеты 30 мл воды + 1 мл 1 МHCl 30 мл воды + 1 мл 1 МNaOH KД(CH3COOH) (опыт 3) KД(CH3COOH) (опыт 7) 1 2 3 4 pHэксп 5,3 5,23 5,33 5,41 pHтеор. 4,74 4,74 Расчеты: 1) Теоретических значений рН буфера (расчет выполните при подготовке к работе и результаты запишите в таблицу) 𝐾д = 1,8 ∙ 10−5 p𝐾д =4,74 Исходное значение рН= 4,74 После разбавления в 10 раз рН= 4,74 50 мл буфера + 1 мл 1 М HCl рН= 4,74-(-0,0088) 50 мл буфера +1 мл 1 М NaOH 2) Теоретических значений воды (расчет выполните при подготовке к работе и результаты запишите в таблицу) Исходное значение 30 мл H2O + 1 мл 1 М HCl 30 мл H2O +1 мл 1 М NaOH 3) 𝐾диссоциации Ответы на вопросы и выводы: 1. Выведите формулу 4.3 для расчета рН ацетатного буферного раствора и рассчитайте теоретическое значение рН приготовленного буфера и рН буфера после его разбавления в 10 раз (расчет выполните в лабораторном журнале при подготовке к работе). Результаты запишите в таблицу 4.2. 2. Рассчитайте рН растворов, полученных добавлением к 30 мл воды 1 мл 1 М HCl и 1 мл 1 М NaOH (расчет выполните в лабораторном журнале при подготовке к работе). Результаты занесите в таблицу 4.2. 3. Сравните теоретические значения рН растворов с экспериментальными данными. Согласуются ли они друг с другом? 4. Сделайте выводы об устойчивости pH буферного раствора к добавлению сильных кислот и щелочей. Устойчив ли pH буфера к разбавлению? 5. Рассчитайте по экспериментально измеренному значению рН буферного раствора (стаканы № 1 и № 4) константу диссоциации уксуснойкислоты KД(CH3COOH). 6. Сравните полученный в п. 5 результат с результ атом расчета KД(CH3COOH) в опыте 1. Сделайте вывод, в каком случае точность определения KД(CH3COOH) выше – при измерении рН растворов уксусной кислоты или при измерении рН ацетатного буфера. Объясните почему.
