Экспериментальная часть

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.

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

2. Провести аналогичные испытания с метилоранжем и наблюдения внести в таблицу 1.

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 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 мл наливают около 25 мл раствора. Перед измерением электроды ополаскивают дистиллированной водой, осушают фильтровальной бумагой, опускают в раствор и далее фиксируют показания прибора, которые заносят в таблицу 1.

Таблица 1 – Результаты исследования характера среды растворов кислот, оснований и солей

№	Растворы (c = 0,1моль/дм3)	Цвет раствора с фенолфталеином и область рН	Цвет раствора с метилоранжем и область рН	Цвет индикаторной бумажной полоски и значение рН	Значение рН, измеренное с помощью иономера
1	HCl
2	CH3COOH
3	FeCl3
4	NH4Cl
5	Дистиллированная вода
6	NaCl
7	Na2SO4
8	CH3COONa
9	NH4OH
10	NaНCO3
11	Na2CO3
12	NaOH

Справочные материалы. Константы равновесия: К(CH₃COOH) = 1,754·10^–5 ; К₃(Fe(OH)₃) = 1,35·10^–12 ; К(NH₄OH) = 1,77·10^–5 ; К₁(Н₂CO₃) = 4,45·10^–7 ; К₂(Н₂CO₃) = 4,69·10^–11

Таблица 2 – Важнейшие кислотно-основные индикаторы

Индикатор	Интервал рН перехода окраски индикатора	Окраска
		молекулярная форма HInd	ионная форма Ind–
Метилоранж	3,1 – 4,0 Оранжевый	Красный рН< 3,1	Желтый рН > 4,0
Фенолфталеин	8,2 – 10,0 Слабо-розовый	Бесцветный рН< 8,2	Пурпурный рН > 10,0

Обсуждение результатов и расчетная часть

1 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.

Тренировочные задачи

(решения задач приложить к отчету по работе)

I Диссоциация сильных электролитов

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

(Ответ: 1,48)

2 Какой объем раствора серной кислоты ( ω(H₂SO₄) = 94,72 % и ρ_р-р = 1,833 г/мл) нужно добавить к двум литрам раствора азотной кислоты (ω(HNO₃) = 0,333 % и ρ_р-р = 1,000 г/мл), чтобы изменить рН последнего на единицу. (Ответ: рН_{исходн.} = 1,3 ; 25,8 мл)

3 В 750 мл раствора гидроксида калия (ω(КОН) = 0,197 % и ρ_р-р = 1,000 г/мл) растворили 1,00 г гидроксида бария Ва(ОН)₂. Оцените рН полученного раствора. (Ответ: 12,7)

4 Раствор серной кислоты массой 5,0 г и ω(H₂SO₄) = 98,0 % разбавили водой до 5,0 л. 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/мл) необходим для приготовления 10,0 л раствора с рН = 1. (Ответ: 27,74 мл)

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/л)

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)