Файл: ЛабРабрН.doc

2. Экспериментальная часть.

2.1. Оборудование.

Компьютер, датчик рН; датчик объема жидкого реагента (или бюретка на 25 мл), 2 химических стакана на 100 мл, 2 мерных колбы на 50 мл, магнитная мешалка, штатив химический, штатив для электродов, бюретка на 25 мл или мерная пипетка, шприц на 10 мл.

2.2.Реактивы.

Растворы: 1MНСlи 1М СН₃СООН, приготовленные 0,1MНСlи 0,1М СН₃СООН.

2.3. Ход работы.

1. Соберите установку для рН-метрического титрования: в лапке химического штатива закрепите датчик объема жидкого реагента, в держателе штатива для электродов поместите датчик рН. Под датчиками расположите магнитную мешалку с установленным на ней химическим пластиковым стаканом на 100 мл так, чтобы датчик рН находился по центру стакана, а шприц датчика жидкого реагента также был направлен в стакан. 2.Подсоедините датчики к USB-разъемам компьютера.

3.Снимите с электрода датчика рН сосуд для хранения, в котором находится раствор КСl. Будьте осторожны, не вылейте раствор КСl.

4.Опустите датчик рН в стакан с дистиллированной водой и выдерживайте 5-10 минут.

5.Заполните шприц на 10 мл 1 М раствором уксусной кислоты СН₃СООН, наденьте на иглу защитный колпачок. Вставьте шприц в датчик жидкого реагента, так чтобы толкатель вплотную подходил к поршню шприца (несколько капель кислоты может вытечь в защитный колпачок).

4. Приготовьте 50 мл раствора 0,01 М уксусной кислоты.

• отмерьте из бюретки в мерную колбу на 50 мл 5 мл 0,1 М раствора уксусной кислоты;

• доведите до метки дистиллированной водой, закройте пробкой и перемешайте.

5. Вылейте весь приготовленный раствор (50 мл) в стакан на 100 мл, поставьте стакан на магнитную мешалку. Опустите в него датчик рН, предварительно промокнув его фильтровальной бумагой.

6. Включите перемешивание так, чтобы стержень магнита не мешал датчику.

7. Включите компьютер, запустите программу «Химия-Практикум». В окне эксперимента выберите режим «Зависимость одного от другого по нажатию». На экране появится шаблон графика «зависимость рН от объема жидкого реагента». По оси «Y» установите диапазон рН 0-7 .

8.Начните измерение, нажав экранную кнопку «Запустить».

• Если показания датчика объема жидкого реагента отличны от нуля, запишите начальный объем, на который будете делать поправку при последующих расчетах.

• Если в течение примерно 1 мин показания датчика рН будут стабильны - контролируйте по численному значению рН на экране, нажмите клавишу «Пробел» и нанесите на график первую точку, которая будет соответствовать исходному значению рН 0,01 М раствора кислоты.

---

9. Аккуратно снимите защитный колпачок с иглы шприца. Добавьте из шприца около 0,2 мл раствора.

10.После стабилизации показания рН датчика (около 30 с), нанесите на график 2-ую точку, нажав клавишу «Пробел».

11.Добавьте следующую порцию (около 0,3 мл) раствора электролита и после стабилизации значения рН снова отметьте 3–ью точку на графике.

12. Последующие объемы добавляемого раствора увеличьте до 0,5 мл., пока не израсходуется все содержимое шприца, каждый раз отмечая точки на графике только после стабилизации рН.

13.Остановите измерение кнопкой «Остановить измерение».

14. Сохраните результаты. Экспортируйте полученный график и табличные данные в файл, созданный для данной работы.

15. Выньте датчик рН из стакана с кислотой, промойте дистиллированной водой, оставьте в стакане с дистиллированной водой до следующих измерений.

16.Стакан с кислотой слейте в специальную емкость (в раковину не сливать !),

17.Промойте тщательно водопроводной, а затем дистиллированной водой стакан и шприц для использования в следующем опыте.

10. Переходите к изучению рН растворов соляной кислоты НСl, выполняя действия аналогичные описанным в пунктах 1-17.

11.После окончания измерений тщательно промойте датчик рН дистиллированной водой и наденьте на электрод защитный сосуд для хранения.

---

3.0. Обработка экспериментальных данных.

3.1.Для сильной кислоты нСl:

Сформируйте таблицу 2 опытных и расчетных данных. Обработку ведите для 10-15 точек во всем интервале концентраций.

1.Если начальные показания датчика объема жидкого реагента V_начотличны от нуля, сделайте поправку на добавленный объем кислоты:V*= V-V_нач., гдеV– объем добавленной кислоты. Занесите в таблицу 2.

2.Рассчитайте молярную концентрацию электролитас_эл-та для каждой экспериментальной точки по формуле

с_эл-та = (0,01^.V₀ +1^.V*)/(V₀+V*), (16)

где V₀ – исходный объем 0,01 М раствора кислоты (50 мл),V*– объем добавленного 1 М раствора электролита с учетом поправки.

3.Рассчитайте ионную силу раствора Iдля каждой из концентрацийс_эл-та по формуле (3). Запишите в таблицу 2.

4.Определите коэффициенты активности ионов водорода по правилу ионной силы или по таблице 1 или по формулам (4). Запишите в таблицу.

5.Рассчитайте активности ионов водорода в растворе.

6. Рассчитайте теоретическое значение рН растворов по формуле (12). Запишите в соответствующий столбец.

5.Постройте на одном графике зависимости рН от с_эл-тадля рН экспериментального и теоретического.

6. Рассчитайте отклонение от рН теоретического (ΔрН).

Таблица 2

Кислота	V, мл	V*, мл	сэл-та моль/л	pHэксп	Iр-ра	Н+	aH+	pHтеор	ΔрН
НСl	… … … …

3.2.Для слабой кислотыСн3соон:

Сформируйте таблицу 3 опытных и расчетных данных. Обработку ведите 10-15 точек во всем интервале концентраций.

Таблица 3

---

Кислота	V, мл	V*, мл	сэл-та моль/л	pHэксп	 эксп	теор	∆	pHтеор	ΔрН	КД эксп
СН3СООН	… … …

1.Если начальные показания датчика объема жидкого реагента V_начотличны от нуля, сделайте поправку на добавленный объем кислоты:V*= V-V_нач., гдеV– объем добавленной кислоты. Занесите в таблицу 3.

2. Рассчитайте молярную концентрацию электролитас_эл-та для каждой экспериментальной точки по формуле

с_эл-та = (0,01^.V₀ +1^.V*)/(V₀+V*),

где V₀ – исходный объем 0,01 М раствора кислоты (50 мл),V*– объем добавленного 1 М раствора электролита с поправкой на начальный объем датчика.

3. Постройте график зависимости pH_измерот с_эл-та.

4.Рассчитайте степень диссоциации на основе измеренного значения рН:

_эксп=С_Н+/С_эл-та, гдеС_Н+= 10^-рН.

5. Рассчитайте теоретическое значение степени диссоциации по приближенной формуле Оствальда: К_Д²/С_эл-та,_теор= ,гдеК_Д– табличная величина.

6. Рассчитайте Δ=_теор-_эксп.

7.Рассчитайте теоретическое значение рН

рН_{теор= -}lgc_H+ = -lg(_теор∙с_эл-та)

8. Рассчитайте ΔрН =pH_расч-pH_измер.

9.На графике, построенном в пункте 3, отложите точки теоретических величин рН.

10.Рассчитайте значение константы диссоциации из экспериментальных данных рН.

Диссоциация уксусной кислоты: СН₃СООН ↔ СН₃СОО^- + Н⁺

,гдеС_Н+ =С_СН3СОО-=10^-рН, С_{СН3СООН} =С_эл-та- 10^-рН, следовательно,

---

11. Рассчитайте усредненное значение константы К_{Д средн} как среднее арифметическое всех значений и сравните с теоретическим значением.

---