Измерение и расчет рН в растворах кислот и оснований, кислых и гидролизующихся солей

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 4

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Цель работы: определить характер среды в указанных растворах, используя традиционные индикаторы – фенолфталеин и метилоранж; оценить значения рН с помощью бумажных индикаторных полосок и провести потенциометрическое измерение рН на иономере.

Последовательность выполнения работы:

1) В пронумерованные пробирки отобрать по 1 – 2 мл указанных растворов и внести в них несколько капель фенолфталеина – наблюдения внести в таблицу 5 с учетом сведений из таблицы 6.

2) Провести аналогичные испытания с метилоранжем и наблюдения внести в таблицу 5.

3) Смочить бумажные индикаторные полоски указанными растворами и, сравнивая их окраску с эталонной цветовой шкалой, оценить величину рН с точностью ± 0,5.

4) Потенциометрическое измерение рН является самым точным (±0,05). Перед началом измерений иономеры (рН-метры) настраивают по стандартным растворам, состав которых и значение рН являются государственным стандартом. Эти растворы готовят на основе промышленно изготовленных фиксаналов (стандарт-титров). В лабораторной практике обычно используют стандартные растворы со значениями рН равными 1,68; 4,01; 6,86 и 9,18, что позволяет после настройки проводить измерения во всем рабочем интервале рН от 0 до 14.

В стеклянный стаканчик вместимостью 50 см³ наливают около 25 см³ раствора. Перед измерением электроды ополаскивают дистиллированной водой, бережно осушают фильтровальной бумагой, опускают в раствор и далее фиксируют показания прибора, которые заносят в таблицу 5.

Таблица 5 – Результаты исследования характера среды растворов кислот, оснований и солей

Справочные материалы:

Константы равновесия:

К(CH₃COOH) = 1,754·10^–5;

К₃(Al(OH)₃) = 1,38·10^–9;

К(NH₄OH) = 1,77·10^–5;

К₁(Н₂CO₃) = 4,45·10^–7;

К₂(Н₂CO₃) = 4,69·10^–11.

Таблица 6 – Важнейшие кислотно-основные индикаторы

Обсуждение результатов и расчетная часть

Записать уравнения диссоциации и гидролиза растворенных веществ и на их основе обосновать полученные результаты. Для раствора NaНCO₃ обосновать характер среды, сравнивая константы диссоциации и гидролиза гидрокарбонат-иона. Зная концентрации растворов 1 – 4, 8, 10 – 11, рассчитать рН и результат сравнить с экспериментом.

Задачи для самостоятельного решения

I Диссоциация сильных электролитов

1. В бутыль вместимостью 10 дм³ слили 2,5 дм³ раствора серной кислоты с(Н₂SO₄) = 0,25 моль/дм³, 1,3 дм³ раствора азотной кислоты с(HNO₃) = 0,1 моль/дм³ и 3,5 дм³ раствора гидроксида натрия с(NaOH) = 0,3 моль/дм³, затем добавили воды доверху. Рассчитайте рН смеси.

(Ответ: 1,48)

2. Вычислите массовую долю серной кислоты в растворе, рН которого равен 2 и плотность раствора – 1 г/см³.

(Ответ:…)

3. В 750 см³ раствора гидроксида калия (ω(КОН) = 0,197 % и ρ_р-р = 1,000 г/см³) растворили 1,00 г гидроксида бария Ва(ОН)₂. Рассчитайте рН полученного раствора.

(Ответ: 12,7)

4. Раствор серной кислоты массой 5,0 г и ω(H₂SO₄) = 98,0 % разбавили водой до 5,0 дм³. Определите рН разбавленного раствора.

(Ответ: 1,7)

5. Смешали равные объемы растворов двух сильных кислот с рН₁ =1 и рН₂ = 2. Определите рН смеси.

(Ответ: 1,26)

6. Какой объем раствора серной кислоты (ω(H₂SO₄) = 96,0 % и ρ_р-р = 1,84 г/см³) необходим для приготовления 10,0 дм³ раствора с рН = 1.

(Ответ: 27,74 см³)

7. Смешали равные объемы растворов двух щелочей с рН₁ =11 и рН₂ = 12. Определите рН смеси.

(Ответ: 11,74)

8. Смешали равные объемы растворов сильной кислоты с рН₁ = 2 и щелочи с рН₂ = 11. Определите рН смеси.

(Ответ: 2,35)

9. Раствор гидроксида бария имеет рН = 12. Оцените молярную концентрацию Ва(ОН)₂ в растворе.

(Ответ: 0,005 моль/ дм³)

10. Растворимость Sr(OH)₂∙8H₂O составляет 0,7 г на 100 г воды при 20 ⁰С. Оцените рН насыщенного раствора этого вещества.

(Ответ: 12,72)

II Диссоциация слабых электролитов

1. Оцените рН столового уксуса – раствора уксусной кислоты (ω(СН₃СООН) = 9,0 % и ρ_р-р = 1,000 г/см³). Какой объем уксусной эссенции (ω(СН₃СООН) = 80,0 % и ρ_р-р = 1,07 г/см³) нужно добавить к 500 см³ столового уксуса, чтобы уменьшить значение рН смеси на 0,1. (К_а (СН₃СООН)= 1,754∙10^–5)

(Ответ: рН_{исходн.} = 2,29; 36,9 см³)

2. Степень диссоциации гидроксида аммония NH₄OH (К_b = 1,79∙10^–5) в растворе равна 1,5 %. Определите рН раствора и массовую долю и молярную концентрацию аммиака NH₃ в растворе (ρ_р-р = 1,000 г/см³).

(Ответ: с(NH₃) = 7,96·10^–2 моль/дм³; рН=11,08; ω(NH₃)= 1,35 %)

3. Растворы фтороводородной HF (К_а = 6.61∙10^–4) и муравьиной НСООН ( К_а = 1,77∙10^–4) кислот имеют одинаковую молярную концентрацию. Как различаются степени диссоциации кислот и рН растворов.

(Ответ: α(НF) = 1,93 α(НСООН) ; рН(НСООН) – рН(НF) = 0,286)

4. К дистиллированной воде объемом 2,0 дм³ добавили фенолфталеин. Какой минимальный объем аммиака (н.у.) должна поглотить вода, чтобы жидкость изменила окраску. (К_b(NH₄OH) = 1,79∙10^–5).

(Ответ: 25 см³ при рН=10)

5. Значение рН раствора некоторой одноосновной кислоты НХ (ω(НХ) = 0,141 %, ρ_р-р = 1,000 г/см³) составляет 2,436. Определите формулу кислоты, если ее константа диссоциации К_а = 5,1∙10^–4. Для расчета использовать точную формулу.

( Ответ: рассчитать молярную массу кислоты – HNO₂ )