ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 20
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт дополнительного и дистанционного образования
Кафедра Общей и специальной химии
Лабораторная работа №2
«Потенциометрический метод анализа. Измерение рН»
по дисциплине: «ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНО ХИМИИ» ВАРИАНТ № 8
Выполнил студент группы
БТПб(до)з-20-2
Волков Максим Юрьевич
Номер зачетной книжки 20-10-000298
Проверил: Агейкина О.В.
Тюмень, 2021
Лабораторная работа «Потенциометрический метод анализа. Измерение рН»
Цель работы: познакомиться с потенциометрическим методом анализа. Определить рН исследуемых растворов потенциометрическим и расчётными способами.
Опыт 1. Определение окраски индикатора
Выполнение опыта. В три пробирки наливают по 2 мл дистиллированной воды и прибавляют в одну пробирку 2 капли раствора НС1, в другую - 2 капли раствора NaOH. Третья пробирка остается с чистой водой. Затем в каждую из пробирок вносят по 2 капли индикатора. Отмечают цвет раствора в пробирках.
| индикаторы | Растворы в пробирках | ||||||
| №1 (H2O+HCl) | №2 (H2O+NaOH) | №3 (H2O) | |||||
| цвет | рН | цвет | рН | цвет | рН | ||
| 1.метиловый оранжевый | красный | <7 | желтый | >7 | оранжевый | 7 | |
| 2.лакмус | красный | <7 | синий | >7 | фиолетовый | 7 | |
| 3.фенолфталеин | бесцветный | <7 | малиновый | >7 | бесцветный | 7 | |
Колориметрический метод.
Индикаторы представляют собой слабые органические кислоты (HInd) или основания (IndOH), молекулярная и диссоциированная (ионная) формы которых имеют разную окраску, например, для лакмуса:
HInd (красный) ⇄ H+ + Ind- (синий)
При изменении кислотности среды (изменении рН) меняется соотношение между концентрациями окрашенных форм индикатора и раствор принимает ту или иную окраску – в кислой среде лакмус окрашивает раствор в красный цвет (сдвиг равновесия диссоциации влево), а в щелочной – в синий (сдвиг – вправо).
Опыт 2. Определение рН растворов солей прямой потенциометрией
Выполнение опыта.
1. Для исследуемых растворов солей проводят предварительную (прогнозируемую) оценку рН по силе кислот и оснований (сильные или слабые), образующих соответствующую соль.
2. Для проведения рН-метрии исследуемых растворов, предварительно проводят калибровку рН-метра по стандартным буферным растворам, помещая электроды в соответствующие растворы. После каждого раствора электроды промывают дистиллированной водой и осушают с помощью фильтровальной бумаги.
3. После калибровки иономера проводят измерение рН исследуемых растворов, промывая электроды и осушая их после каждого раствора.
| Формула соли | Сила основания, Кд | Сила кислоты, Кд | Гидролиз по (катиону/аниону) | рН проноз. | рН измер. |
| Сu(NO3)2 | 3,4 ·10-7 | 4,36 ·10 сильный | катиону | <7 | 3,77 |
| NaF | 6,61·10-4 | 5,9 сильный | аниону | >7 | 8,59 |
| Cr2(SO4)3 | 1,02·10-10 | Сильный | катиону | <7 | 2,01 |
Сu(NO3)2
рН = 7 - 1/2 рКО - 1/2 lg СС = 7- ½ ·6,47- ½ lg 1=3,77
рКо=-lg Кд = -lg 3,4∙10-7=6,47
NaF
рН = 7 + 1/2 рКК + 1/2 lg СС = 7+ ½ ·3,18 + ½ lg 1=8,59
рКк=-lg Кд = -lg 6,61·10-4= 3,18
Cr2(SO4)3
рН = 7 - 1/2 рКО - 1/2 lg СС = 7- ½ ·9,99- ½ lg 1=2,01
рКо=-lg Кд = -lg 1,02·10-10=9,99
Прямая потенциометрия. Прогноз с расчётом совпадает.
Гидролиз сульфата меди(II):
Молекулярное уравнение:
Cu(NO3)2 + H2O ⇄ CuOHNO3 + HNO3
Полное ионное уравнение:
Cu2+ + 2NO3- + H2O ⇄ CuOH+ + NO3- + H+ + NO3-
Краткое ионное уравнение:
Cu2+ + H2O ⇄ CuOH+ + H+ (накапливаются ионы водорода, кислая среда pH<7)
Гидролиз фторида натрия:
Молекулярное уравнение:
NaF + H2O ⇄ NaOH + HF
Полное ионное уравнение:
Na+ + F- + H2O ⇄ Na+ + OH- + HF
Краткое ионное уравнение:
F- + H2O ⇄ OH- + HF (накапливаются гидроксид ионы, щелочная среда рН>7)
Гидролиз сульфата хрома (III):
Молекулярное уравнение:
Cr2(SO4)3 + 2 H2O ⇄ 2CrOHSO4 + H2SO4
Полное ионное уравнение
2Cr3+ + 3SO42- + 2 H2O ⇄ 2CrOH2+ + 2SO42- + 2H+ + SO42-
Сокращенное (краткое) ионное уравнение
Cr3+ + H2O ⇄ CrOH2+ + H+ (накапливаются ионы водорода, кислая среда pH<7)
Вывод:
Прямая потенциометрия основана на прямом применении уравнения Нернста для нахождения активности или концентрации иона в растворе по экспериментально измеренной ЭДС цепи. К прямой потенциометрии относится ионометрия (катионометрия, анионометрия) и рН-метрия.
Опыт 3. Расчет и определение рН растворов кислот и оснований
Выполнение опыта. Для исследуемых растворов определяют силу электролита и по соответствующей формуле рассчитывают значение рН.
| формула | концентрация | Сила кислоты или основания | Расчет рН | рН измер. |
| НМnO4 | 0,01н | сильная | 2,00 | |
| НNO2 | 0,01н | слабая | 2,74 | |
НМnO4 = H+ + МnO4 -
f=1, z=1,
cм (НМnO4)= сн
=0,01 M
[H+]=0,01 моль/л
рН= -lg[H+]= -lg 0,01=2,00
НNO2⇄H+ + NO2-
z=1, cм = сн
Т.к. Кд кислоты 4·10-4, то используем формулу
рН=- lg[H+]=-lg
=2,741. Что такое потенциометрия? Каков принцип потенциометрических определений?
Потенциометрия – это совокупность электрохимических методов анализа растворов, основанных на измерении ЭДС (Е) специально составленных гальванических элементов.
2. Какие электроды применяют для потенциометрии и с какой целью? Приведите примеры.
При потенциометрических измерениях составляют гальванический элемент с электродом определения (индикаторный электрод (э.и.)) и электродом сравнения (э.с).
Наиболее распространёнными являются хлорсеребряный и каломельный электроды сравнения, индикаторный электрод – стеклянный.
3. В каких случаях применяется прямая потенциометрия, а в каких косвенная?
Прямая потенциометрия используется чтобы найти активность определяемого иона. Измеряют ЭДС и по ней находят активность. Так, например, измеряют рН растворов.
Косвенная-потенциометрическое титрование: измеряют ЭДС, которая меняется в ходе хим реакции между определяемым веществом и титрантом .
Потенциометрическое титрование более чувствительное и точное , чем прямая потенциометрия. Потенциометрияческое титрование позволяет определить точку эквивалентности по скачку потенциала.
4. В чем сущность метода потенциометрического титрования?
Потенциометрическое титрование – косвенная потенциометрия – основано на фиксировании точки эквивалентности по резкому изменению потенциала электрода, реагирующего на изменение активности того или иного компонента или продукта реакции
5. Какова роль рН в природе и жизни человека?
Многие биологические процессы протекают лишь при определенной реакции среды.
Лишь при этом условии в организме протекают сложнейшие процессы белкового, углеводного, жирового обмена. Достаточно сказать, что сдвиг рН крови больше, чем на 0,4 оказывается гибельным для организма. Определенная реакция почвенного раствора необходима для нормального развития различных культур в сельском хозяйстве. Значение pH является важным индикатором контроля качества мяса, рыбы и продуктов произведенных из них.
6. Вычислить концентрацию водородных и гидроксильных ионов в растворе рН которого равен 5.
[H+]=10-pH=10-5 моль/л
[OH-]=Kw/[H+]= 10-14/10-5 = 10-9 моль/л