2 Экспериментальная часть

Опыт № 1. Определение рН растворов сильных и слабых кислот и оснований

Оборудование и реактивы: растворы НCl (0,1 М), NaOH (0,1 М), СН₃СООН (0,1 М), NН₄ОН (0,1 М), пипетки, универсальная индикаторная бумага.

Выполнение работы. С помощью универсальной индикаторной бумаги определить рН, выданных преподавателем растворов НCl, СН₃СООН, КOH и NН₄ОН с концентрацией 0,1 моль/л.

Для этого при помощи пипетки перенести 2–3 капли каждого из этих растворов на индикаторную бумагу. Сравнить окраску еще сырого пятна с цветной шкалой и выбрать на ней оттенок, наиболее близкий к цвету пятна.

Для теоретических расчетов, считать степень электрической диссоциации сильных электролитов (НCl и КOH) α = 1.

Запись данных опыта. По результатам измерений заполнить таблицу 3, рассчитав теоретические значения рН и концентрации ионов Н⁺.

Таблица 3

Растворы	СМ	Теоретические		Экспериментальные		Окраска бумажной полоски
		[Н+]	рН	[Н+]	рН
НCl	0,1
СН3СООН	0,1
КOH	0,1
NН4ОН	0,1

Опыт № 2. Буферные растворы

а) Приготовление буферных растворов

Оборудование и реактивы: растворы СН₃СООН (0,1 м), СН₃СООNa (0,1 м), NН₄ОН (0,1 м), NН₄Cl (0,1 м), пипетки, стаканчики (50 мл), универсальная индикаторная бумага

Выполнение работы. Приготовить ацетатный буферный раствор (СН₃СООН + NaСН₃СОО), для чего в небольшой стаканчик поместить по 5 мл 0,1 м растворов уксусной кислоты и ацетата натрия и перемешать стеклянной палочкой.

Во втором стаканчике приготовить таким же образом аммонийный буферный раствор (NН₄Cl + NН₄ОН) из 0,1 м растворов аммиака и хлорида аммония.

Определить рН приготовленных буферных растворов с помощью универсальной индикаторной бумаги. Приготовленные растворы оставить для следующих опытов.

Записать способ приготовления растворов и экспериментально установленные в них значения рН.

Запись данных опыта. Вычислить теоретические значения рН ацетатного и аммонийного буферных растворов и концентрации ионов водорода. Данные опыта занести в таблицу 4.

Таблица 4

Исходный раствор	Теоретические		Экспериментальные
	[Н+]	рН	[Н+]	рН
Ацетатный буферный раствор
Аммонийный буферный раствор

б) Исследование буферных свойств буферных растворов

Оборудование и реактивы: растворы – ацетатный буферный раствор, аммонийный буферный раствор, НCl (0,1 н), NaОН (0,1 н), штатив с пробирками, универсальная индикаторная бумага.

Выполнение работы. При помощи универсальной индикаторной бумаги определить рН дистиллированной воды. Затем поместить в две пробирки по 10 капель дистиллированной воды, в первую – прибавить 1 каплю 0,1 н раствора НCl, во вторую – 1 каплю 0,1 н раствора NaОН. Перемешать растворы чистыми палочками и вновь определить в обеих пробирках рН растворов.

В другие две пробирки поместить по 10 капель ацетатной буферной смеси, приготовленной в опыте 2а. В одну пробирку прибавить каплю 0,1 н раствора НCl, в другую – одну каплю 0,1 н раствора NaОН, перемешать растворы чистыми стеклянными палочками и вновь определить в них рН.

В следующие две пробирки поместить по 10 капель аммонийной буферной смеси и повторить те же действия, определив рН растворов после прибавления НCl и NaОН.

Запись данных опыта. После этих исследований данные занести в таблицу 5.

Таблица 5

Исходный раствор	Измеренные значения рН
	в исходном растворе	после добавления НCl	после добавления NaОН
Дистиллированная вода
Ацетатная буферная смесь
Аммонийная буферная смесь

• Как повлияло на величину рН добавление НCl и NaОН к дистиллированной воде?

• Как повлияло на величину рН добавление НCl и NaОН к ацетатному и аммонийному буферным растворам?

• Чем объяснить такие изменения рН растворов?

в) Влияние разбавления на рН буферных растворов

Оборудование и реактивы: растворы – ацетатный буферный раствор, аммонийный буферный раствор, дистиллированная вода, мерная колба (100 мл), пипетки, универсальная индикаторная бумага.

Выполнение работы. В мерную колбу на 100 мл внести 1 мл ацетатной буферной смеси, приготовленной в опыте 2а, с известными уже рН и разбавить водой приблизительно в 50 раз. Для этого добавить дистиллированную воду на глаз до половины колбы, перемешать раствор многократным встряхиванием и определить в нем рН. После этого добавить дистиллированную воду до метки, т.е. разбавить буферный раствор в 100 раз, закрыть колбу пробкой, перемешать тщательно раствор и снова измерить рН. Проделать аналогичный опыт и с аммонийным буферным раствором.

Запись данных опыта. Полученные данные занести в таблицу 6.

Таблица 6

Исходный раствор	Исходное значение рН	Значение рН после разбавления
		в 50 раз	в 100 раз
Ацетатный буферный раствор
Аммонийный буферный раствор

• Наблюдается ли изменение рН растворов с разбавлением в 50 и 100 раз?

• Чем объясняются эти наблюдения?

Опыт № 3. Гидролиз солей в водных растворах

а) Реакция среды в растворах различных солей

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, стеклянные палочки, пипетки, универсальная индикаторная бумага, растворы солей 0,5 м: NН₄Cl, Na₂СO₃, АlCl₃, СН₃СООNa, КCl, СН₃СООNН₄.

Выполнение работы. С помощью пипетки нанести по 1–2 капли названных растворов на универсальную индикаторную бумагу, отметить изменение окраски бумажной полоски.

Запись данных опыта. Полученные результаты свести в табли-цу 7.

Таблица 7

Номер р-ра	Название соли	Формула соли	Окраска индикаторной бумаги	Реакция среды	рН раствора
					экспер.	теор.

Напишите ионные и молекулярные уравнения реакций их гидролиза. Используя справочные данные (Приложение А) и зная концентрацию соли (С_М = 0,5 моль/л), рассчитайте константу гидролиза К_г, концентрацию Н⁺-ионов и рН этих растворов.

● Сделать выводы о реакции среды в растворе солей, образованных:

а) сильным основанием и слабой кислотой;

б) слабым основанием и сильной кислотой;

в) слабым основанием и слабой кислотой;

г) сильным основанием и сильной кислотой.

● В каком случае гидролиз соли протекает наиболее полно?

б) Случаи полного (необратимого) гидролиза солей

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, растворы солей: АlCl₃ (0,5 н), FeCl₃ (0,5 н), Na₂СO₃ (0,5 н).

Выполнение работы. В две пробирки внести по 6–8 капель растворов хлорида алюминия и хлорида железа (III). В каждую пробирку добавить по 6–8 капель карбоната натрия. Отметить изменения в пробирках, выделение пузырьков углекислого газа. В обеих пробирках выпадают в осадок гидроксиды этих металлов.

Запись данных опыта. Написать уравнения реакций, которые привели к образованию гидроксидов этих металлов. Почему не получилось карбонатов алюминия и железа?

Опыт № 4. Факторы, влияющие на степень гидролиза солей

а) Влияние силы кислоты и основания, образующих соль, на степень ее гидролиза

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, микрошпатели, сухие соли Na₂CO₃, Na₂SO₃, AlCl₃, MgCl₂, дистиллированная вода, фенолфталеин, универсальная индикаторная бумага.

Выполнение работы. В две пробирки налить по 10 капель дистиллированной воды, в одну пробирку внести 1 микрошпатель сульфита натрия, во вторую – карбонат натрия. Встряхнуть пробирки до растворения солей и в каждую добавить по 1–2 капли фенолфталеина. В растворе какой соли окраска индикатора более интенсивная?

В двух других пробирках растворить соли AlCl₃ и MgCl₂ и определить рН растворов универсальной индикаторной бумагой.

Запись данных опыта. Написать ионные уравнения гидролиза этих солей (по первой ступени). В каких растворах концентрация ОН^–- и Н⁺-ионов выше? Сделать общий вывод о влиянии силы кислоты и основания, образующих соль, на степень ее гидролиза.

б) Влияние температуры на степень гидролиза соли.

Оборудование и реактивы: водяная баня, микрошпатель, держатели пробирок, фенолфталеин, CН₃COONa•5Н₂O, дистиллированная вода.

Выполнение работы. Налить в пробирку 10–12 капель дистиллированной воды, внести 2–3 микрошпателя ацетата натрия, добавить одну каплю фенолфталеина, отметить наблюдения. Опустить пробирку в кипящую водяную баню и описать наблюдаемые изменения с раствором.

Запись данных опыта. Написать ионное уравнение гидролиза этой соли. Какое значение рН должен иметь раствор ацетата натрия: больше или меньше 7? Какой вывод об изменении концентрации ОН^–-ионов в растворе можно сделать на основании изменения окраски фенолфталеина при нагревании?

● В каком направлении смещается равновесие гидролиза?

● Сделать вывод о влиянии температуры на степень гидролиза.

● Указать причины усиления гидролиза от температуры.