Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
43
Добавлен:
22.03.2015
Размер:
67.58 Кб
Скачать

Министерство образования Российской Федерации

Владимирский Государственный Университет

Кафедра Химии

Лабораторная работа по химии №9

"Определение рН растворов"

Выполнил:

Студент группы Хб-108

Листвина А.А.

Проверил:

Проф. Орлин Н.А.

Владимир 2008

Теоретическая часть

Основные понятия:

Дистиллированная вода в очень небольшой степени проводит электрический ток. Вода является слабым электролитом, ее молекулы диссоциируют на ионы. Электролитическая диссоциация воды:

H2O ↔ H+ + OH¯

2H2O ↔ H3O+ + OH¯

По закону действующих масс к обратному процессу диссоциации, можно записать выражение константы диссоциации воды. По величине электропроводности воды известна степень диссоциации воды, концентрация ионов H+ и OH¯, а также значение константы диссоциации:

Так как степень диссоциации воды очень мала, то концентрацию недиссоциированных молекул [H2O] можно считать постоянной и равной 55,56 моль.

Кдис[H2O] = [H+] [OH¯]=1.8*10-16*55.56

[H+] [OH¯]=1*10-14

Ионное произведение воды:

Кводы = [H+] [OH¯]=1*10-14

При диссоциации молекулы воды получается один ион H+ и один ион OH¯, поэтому концентрации обоих ионов будут равны 10-7 моль/л: [H+]=[OH¯]= моль/л

Растворы, в которых концентрация ионов H+ равна концентрации ионов OH¯, называются нейтральными растворами.

Растворы, в которых концентрация ионов H+ больше концентрации ионов OH¯, являются кислыми растворами.

[H+]>[OH¯]>10-7

Растворы, в которых концентрация ионов H+ меньше концентрации ионов OH¯, являются щелочными растворами.

[H+]<[OH¯]<10-7

Следовательно, концентрация ионов водорода выступает в качестве характеристики среды.

а) Если [H+]=[OH¯]=10-7 моль/л – среда нейтральная

б) Если [H+]>[OH¯]>10-7 моль/л (например 10-4) – среда кислая

в) Если [H+]<[OH¯]<10-7 моль/л (например 10-12) – среда щелочная

Так как степенные выражения концентрации ионов H+ неудобны то их заменили логарифмическими функциями. Вместо концентрации ионов водорода для характеристики кислотности среды используют десятичный логарифм концентрации ионов H+, взятый с обратным знаком. Эту величина назвается водородным показателем и её обозначают pH:

рH = - lg [H+]

а) Среда нейтральная

рН = -lg 10-7 = 7

б) Среда кислая

рН <7, например рН = -lg10-4 = 4

в) Среда щелочная

рН >7, например рН =-lg10-12 = 12

[H+]

1,0

10-3

10-4

10-6

10-7

10-8

10-9

10-10

10-11

10-14

рН

0

3

4

6

7

8

9

10

11

14

Характер

раствора

(среды)

Кислый

Слабо - кислый

Нейтраль-ный

Основной

Щелочной

14 < рН< 0

рН + рОН = 14

В качестве индикаторов используют органические вещества, изменяющие свою окраску в зависимости от концентрации ионов водорода в растворе. Для каждого индикатора имеется свой интервал значений рН, при котором изменяется его окраска. Наиболее распространены индикаторы: лакмус, фенолфталеин, метилоранж.

Практическая часть

Опыт №1. Окраска кислотно-щелочных индикаторов в кислой и щелочной среде.

Пронумеровать 6 пробирок, в первые три налить по 1-2 мл 0,1 н. раствора HCl, в три другие налить по 1-2 мл 0,1М раствора KOH. Поместить пробирки в штатив и добавить в каждую по одной капле индикаторов. Отметить окраску взятых веществ в сильнокислой и сильнощелочной среде. Рассчитать значения рН в этих растворах. Записать результаты в таблицу.

HCl 0,1 н.=0,1 М

f=0,86

[H+]=0,086=8,6*10-2

pH= -lg[H+]=1,06

NaCl 0,1 М

f=0,81

[OH-]=0,081

[H+]=10-14/8,1*10-2=1,2*10-12

pH= -lg[H+]=11,9

Номер пары пробирок

Индикатор

Наблюдаемая окраска

В сильнокислой среде рН=1,06

В сильнощелочной среде рН=11,9

1 и 1а

Фенолфталеин

Бесцветный

Малиновый

2 и 2а

Лакмус

Розовый

Синий

3 и 3а

Метилоранж

Красный

Желтый

В результате проведения опыта мы выяснили, что для выявления нейтральной среды следует пользоваться метилоранжем или лакмусом, для щелочной фенолфталеином, для кислой метилоранжем или лакмусом.

Опыт №2 Определение рН раствора при помощи индикаторов.

Получили у преподавателя раствор, у которого необходимо определить значение рН. В 3 пробирки налили 1-2 мл раствора и добавили по 1-2 капли каждого индикатора. Отметили цвет раствора в каждой пробирке. Сопоставили данные с таблицей и установили порядок величины рН в исследуемом растворе.

X + фенолфталеин = раствор помутнел

Х + метилоранж = оранжевый

Х + лакмус = фиолетовый

Из таблицы следует что значение рН находится в пределе от 6 до 8 следовательно среда нейтральная.

Опыт №3. определение рН раствора при помощи универсальной индикаторной бумаги.

Получили у преподавателя образец вещества из опыта №2. опустили в него лакмусовую бумагу, после чего проверили ее цвет по цветной шкале из чего ее рН=6.

Вывод: с помощью нескольких индикаторов можем определить рН данного раствора

Опыт №4. Определение рН раствора уксусной кислоты на рН-метре.

Приготовили 50 мл 0,1М раствора уксусной кислоты из 1М уксусной кислоты. Для этого расчетное количество 1М раствора отобрали пипеткой или мерным цилиндром, после чего перенесли в мерную колбу на 50 мл и добавили до метки дистиллированной воды. Приготовленный раствор перелили в стакан на 50 мл и измерили значение рН раствора на рН-метре. Так мы определили практическое значение рН раствора.

рНпрак=2,6

Вычисляем теоретическое значение рН 0,1М раствора уксусной кислоты, учитывая, что константа диссоциации уксусной кислоты К=1,86*10-5 .

1 моль 1 л

0,005 моль х

х=0.005 л

СН3СООН=СН3СОО+-

[H+]=сα=с=0,1 моль/л*=1,3*10-3

рНтеор=-lg[H+]=-lg(1,3*10-3)=2,8

Рассчитываем относительную ошибку опыта.

ŋ=%=2,8 – 2,6/2,8*100%=7,14 %

Опыт №5. Определение рН раствора гидроксида натрия на рН-метре

Из 5 мл 0,05М раствора гидроксида натрия и 45 мл дистилированной воды получено 50 мл 0,005М раствора гидроксида натрия. Измеренное в данном растворе при помощи рН-метра значение рН составляет 11,7

f = 0,9

аOH- = 0,005 * 0,9 = 0,0045

pOH = - lg 0,0045 = 2,35

pH = 11,6

 = (0,01/11,6) * 100% = 0,086%

Соседние файлы в папке лаба 9