58

Брянская государственная инженерно-технологическая академия

Кафедра химии

Х И М И Я

Методические указания по выполнению лабораторных работ (№1 - № 8)

и организации подготовки к их защите студентами Iкурса специальностей

270800- «Строительство»

БРЯНСК 2011

Брянская государственная инженерно-технологическая академия

Кафедра химии

УТВЕРЖДЕНО

Научно-методическим советом

БГИТА

Протокол № ___ от ______2011г.

Х И М И Я

Методические указания по выполнению лабораторных работ ( - № 9-15)

и организации подготовки к их защите студентами Iкурса специальностей

270800- «Строительство»

БРЯНСК 2011

Составители: д.х.н., профессор Пашаян А.А.

к.х.н., доцент Кулеш И.А.

ст. преподаватель Винникова О.С.

Рецензент к.х.н., доцент каф. Химии БГУ

Щетинская О.С.

Рекомендовано учебно-методической комиссией лесохозяйственного факультета

Протокол № _____от ___________2004г.

СОДЕРЖАНИЕ

Работа 11. Водородный показатель среды - рН------------------------ 4 - 12

Работа 12. Гидролиз солей -------------------------------------------------- 13 - 21

Работа 13. Буферные растворы --------------------------------------------- 22 - 26

Работа 14. Окислительно-восстановительные реакции---------------- 27- 33

Работа 15. Гальванический элемент --------------------------------------- 34 - 41

Работа 16. Дисперсные системы ------------------------------------------- 42 - 50

Работа 17. Жесткость воды и методы ее определения ----------------- 51 - 57

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11

Водородный показатель среды рН

Цель работы: - определение водородного показателя среды методами рН-метрии и визуального колориметрирования; проведение расчетов рН водных растворов сильных и слабых кислот и оснований.

Оборудование и реактивы: Кислотно-основные индикаторы, 1 н растворы NaOH, НСI, концентрированную уксусную кислоту, рН - метр.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ

Водородный показатель среды водного раствора электролита рН равен взятому с обратным знаком десятичному логарифму актив­ности ионов водорода в этом растворе:

рН = -lg а_н+ . (1)

Среда водного раствора электролита может быть кислой, ней­тральной или щелочной. Носителями кислотных свойств являются

ионы Н⁺, а основных - ион ОН^-, поэтому в кислых растворах а_н+ > а_он-

а в щелочных - а_н+ < а_он- .Растворы, в которых а_н+ = а_он- называют нейтральными.

При электролитической диссоциации воды образуется равное количество ионов H⁺ и ОН^-:

Н₂О Н⁺ + ОН^-

Константа диссоциации воды при 295 К равна 1,8 х10^-16, а а_{н о}

при той же температуре равна примерно 55,56 моль/л:

К_Д = = 1,8 х10^-16

Отсюда а_н+ а_он- = 1,8 10^-16 х 55,56=10^-14 .

Величина K_W = а_н+ а_он- называется ионным произведением воды (буква w- от слова water- вода).

При 295 К_W = 10^-14. В нейтральных растворах а_н+ =

= 10^-7 моль/л (рН= 7), в кислых а_н+ >10-⁷ моль/л (рН < 7), в щелочных а_н+ < моль/л (рН > 7).

Наряду с показателем рН используется показатель рОН:

рОН = -lg а_он- . (3)

Исходя из значения ионного произведения воды ,при 295 К рН + рОН = 14.

При расчете водородного показателя среды водных растворов сильных кислот и оснований следует учитывать необратимость процесса их электролитической диссоциации (a = 1):

НС1 Н⁺+ С1^- и NaOH Na⁺ + ОН^-

Концентрация ионов Н⁺ в растворах сильных кислот и концент­рация ионов ОН^- в растворах щелочей численно равны молярности растворов. Например, C_Н+ в 0,001 М растворе НС1 равна 0,001 моль/л, а С_ОН- в 0,01 М растворе NaOH равна 0,01 моль/л.

Чтобы вычислить значение водородного или гидроксильного показателя среды (рН или рОН), нужно знать активность ионов H⁺ или ОН- ( а_н+ или а_он-). а_н+ = fC_H+ и а_он- = fС_ОН- . Коэффициенты активности ионов находят по справочным таблицам как функцию ионной силы раствора / (см. таблицу 15 приложения [2] ).