2054

Лабораторная работа № 1 Измерение электропроводности раствора слабого электролита

Цель работы: измерить электропроводность раствора слабого электролита и рассчитать константу диссоциации.

Методические указания к выполнению работы

Удельная электропроводность раствора æ является величиной, обратной удельному электрическому сопротивлению ; она определяется по формуле (5). С разбавлением раствора æ уменьшается, т.к. уменьшается концентрация электролита.

Эквивалентная электропроводность раствора связана с æ соотношением (6). Эквивалентная электропроводность слабых и сильных электролитов увеличивается с разбавлением. В случае слабых электролитов – вследствие возрастания степени диссоциации электролита; в случае сильных электролитов – в результате уменьшения взаимного притяжения ионов.

Эквивалентная электропроводность растворов электролитов с разбавлением достигает предела, при котором становится независимой от концентрации. Она называется эквивалентной электропроводностью бесконечно разбавленного раствора ∞; ее определяют, согласно закона Кольрауша, по формуле (8).

Степень диссоциации слабого электролита α можно рассчитать как отношение (10). Константа диссоциации слабого электролита зависит от температуры, природы растворенного вещества и природы растворителя. Согласно закона разбавления Оствальда константа диссоциации К определяется как соотношение (2). Так как для слабых электролитов α « 1, то К= α2С.

Для определения удельной электропроводности электролита, нужно определить удельную электропроводность воды и вычесть ее значение из удельной электропроводности раствора. По значениям удельной электропроводности раствора слабого электролита рассчитывают его эквивалентную электропроводность, степень диссоциации и константу диссоциации.

Работа с прибором кондуктометром-иономером АНИОН-4100.

1.Для обеспечения достоверности и точности измерений необходимо содержать в чистоте датчик (ДКВ-1) прибора. При измерениях на поверхностях датчика задерживаются остатки растворов и поэтому необходимо обязательно ополаскивать датчик дистиллированной водой (анализируемым раствором при её отсутствии) как перед измерением, так и при переносе из одного раствора в другой. Рекомендуется осушать датчик фильтровальной бумагой.

2.Допускается перемешивание раствора датчиком в процессе определения температуры раствора.

3.Не следует оставлять прибор надолго под воздействием прямого солнечного света. Индикатор выходит из строя от нагрева солнечным

31

излучением.

4. Рабочие клавиши:

«измерение» - клавиша перехода в режим наблюдения измеряемых параметров;

«вкл/выкл.» - клавиша включения прибора;

- клавиши управления движением маркера.

Порядок выполнения лабораторной работы

1.В сосуд для измерения электропроводности налить дистиллированную воду и перемешать раствор датчиком. Датчик погрузить в раствор таким образом, чтобы кондуктометрическая ячейка была полностью закрыта, а расстояние между корпусом датчика и стенками сосуда было не менее 1 см. Включить прибор. Выбрать экран «измерение», функциональную строку с позицией «УЭП». На экране наблюдать значения температуры и единицы измерения удельной электрической проводимости (УЭП) раствора æ. Снять показания. Прибор выключить, датчик вынуть из раствора и осушить его фильтровальной бумагой.

2.В мерной колбе на 200 см3 приготовить 0,04 н. раствор слабого электролита. Для этого навеску соли поместить в колбу, растворить ее в небольшом количестве воды, тщательно перемешать и осторожно довести до метки.

3.Замерить удельную электропроводность æ 0,04 н. раствора слабого электролита, проводя последовательно все операции, как и при измерении æ дистиллированной воды. Датчик после измерения ополоснуть дистиллированной водой и осушить фильтровальной бумагой.

4.Приготовить 0,02 н. раствор. Для этого пипеткой на 100 см3 отобрать

раствор из сосуда для измерения электропроводности и перенесите его в мерную колбу на 200 см3, затем довести дистиллированной водой до метки. Перелить приготовленный раствор в сосуд для измерения электропроводности

иизмерить æ.

5.Последующими разбавлениями приготовить 0,01; 0,005; 0,0025; 0,00125 н. растворы и измерить их удельную электропроводность æ.

6.Рассчитать удельную и эквивалентную электропроводности исследуемого электролита для шести концентраций.

Расчеты:

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

32

____________________________________________________________________

____________________________

7. Построить график зависимости удельной и эквивалентной электропроводности от концентрации С: æ=f(C); =f(С). Экстраполяцией до С = 0 определить значение ∞.

8. Рассчитать эквивалентную электропроводность при бесконечном разбавлении для раствора слабого электролита. Подвижности ионов ∞+ и ∞- взять из справочника физико-химических величин. Сравнить рассчитанное значение ∞ со значением ее величины, найденной графическим путем.

_________________________________________________________________

____________________________________________________________________

________________________________________________________

33

9. Рассчитать степень диссоциации раствора слабого электролита для шести концентраций.

_________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________

10. Построить график зависимости степени диссоциации электролита α от концентрации С раствора электролита.

11. Рассчитать константу диссоциации К для всех концентраций.

_________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________

12. Результаты экспериментов и расчетов занести в табл. 7.

34

Таблица 7

Характеристики процесса диссоциации слабого электролита

13. Охарактеризовать процесс диссоциации слабого электролита с помощью зависимостей æ=f(C); =f(С), α=f(C) и величины константы диссоциации.

Выводы

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

Отчет по лабораторной работе принят

___________________________________________________________________

35

Лабораторная работа № 2 Кондуктометрическое титрование

Цель работы: Определить концентрацию исследуемого раствора методом кондуктометрического титрования.

Порядок выполнения лабораторной работы

1.Заполнить бюретку раствором гидроксида натрия.

2.Налить 200 см3 исследуемого раствора соляной кислоты в стакан.

3.В исследуемый раствор погрузить кондуктометрическую ячейку (ячейка должна быть полностью закрыта, а расстояние между корпусом датчика и стенками сосуда составлять не менее 1 см.).

4.Включить прибор, кондуктометр – иономер АНИОН – 4100. Выбрать экран «измерение». На экране наблюдать значения температуры и единицы измерения удельной электрической проводимости (УЭП). Снять показания.

5.Приливать из бюретки по 0,5 см3 0,1 н. раствора гидроксида натрия. Раствор тщательно перемешивать после каждого добавления щелочи. Затем определить его удельную электропроводность. Обратить внимание на единицы измерения на экране прибора и на единицы измерения, используемые при расчётах и построении графика. Раствор щелочи необходимо приливать до фиксирования эквивалентной точки. После эквивалентной точки должно быть проведено не менее 6 измерений.

Данные измерений и расчетов занести в табл. 8.

6.Построить кривую титрования. Для этого на оси ординат откладывать

значение удельной электропроводности раствора æ, а на оси абсцисс – количество прилитой щелочи (в см3).

7.Определить объем раствора гидроксида натрия, пошедшего на титрование. Рассчитать нормальность кислоты по формуле 1.

где Nщ, Vщ – нормальность и объём раствора щёлочи. Nк, Vк – нормальность и объём раствора кислоты.

Nк

36

Кривая титрования:

37

Таблица 8

Результаты измерения удельной электропроводности

Выводы

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

Отчет по лабораторной работе принят

___________________________________________________________________

38

Библиографический список

1. Кузнецов И.А., Горшков В.И. Основы физической химии: учебник [Электронный ресурс] – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 408 с.

2. Стромберг А.Г. Физическая химия: Учеб. /А.Г. Стромберг, Д.П. Семченко. – М.:

Высш. шк., 2006. – 527 с.

3.Физическая химия. В 2-х кн. Кн.2. Электрохимия. Химическая кинетика и катализ: Учеб. / К.С. Краснов, Н.В. Воробьев, И.Н. Годнев и др.; Под ред. К.С. Краснова.- М.: Высш.

шк., 2007. – 319 с.

4.Кудряшов И.В.Сборник примеров и задач по физической химии /Кудряшов И.В., Каретников Г.С. – М.: Высш. шк., 1991.

5.Картушинская А.И. Сборник задач по химической термодинамике: Учеб. пособие для химико-технологич. вузов / Картушинская А.И., Лельчук Х.А., Стромберг А.Г.; под ред А.Г.Стромберга А.Г. – М.: «Высш. шк.», 1973 – 222с

6.Хомич В.А. Лабораторный практикум по физической химии / В.А.Хомич,

С.А.Эмралиева. - Омск: СибАДИ, 2009. – 38 с.

39

ТаблицаП2

Стандартные электродные потенциалы φ° некоторых металлов (ряд напряжений)

40