Глаголева Физическая химия Лабораторный практикум 2008

b)слагаемым Н λН можно пренебречь, так как величина H

можно пренебречь, так как рН>7, и электропроводность определяется наличием в растворе ионов Na+, СН3СОО– и OH–:

Согласно (16.22) электропроводность раствора при прибавлении щелочи после точки эквивалентности также линейно увеличивается. Однако следует отметить, что крутизна соответствующей характеристики будет больше, чем до точки эквивалентности (см. (16.18) и (16.20)).

Если для титрования слабой кислоты используется слабое основание, отличие будет состоять в том, что после достижения точки эквивалентности электропроводность выйдет на постоянный уровень, поскольку вклад избытка слабого основания в общую элек-

201

тропроводность системы будет незначителен по сравнению с вкладом образовавшейся при нейтрализации соли.

Кондуктометрический метод применяют также для титрования смеси сильной и слабой кислот, причем сначала титруется сильная, а затем слабая кислота. Последовательное титрование нескольких слабых кислот возможно только в том случае, если константы их

Выполнение работы

1.Ознакомьтесь с кондуктометром «Анион 4100» и с инструкцией по работе c ним.

2.Включите прибор в сеть и прогрейте не менее 10 мин.

3.Получите у лаборанта две мерные колбы (№ 1 и № 2) на 25 мл, содержащие растворы соответственно сильной и слабой кислот. Объем раствора в каждой мерной колбе до-

202

ведите до метки дистиллированной водой и перемешайте.

4.Осторожно приподнимите датчик, закрепленный в штативе, и извлеките его из стакана. Датчик тщательно промойте дистиллированной водой из промывалки.

5.Добавьте в стакан пипеткой № 1 10 мл исследуемого раствора сильной кислоты и доведите общий объем раствора дистиллированной водой до метки ( 350 мл).

6.Стакан поставьте на магнитную мешалку, поместите в него перемешивающий стержень и осторожно опустите в титруемый раствор датчик так, чтобы он не касался стенок и дна стакана, и его рабочая поверхность полностью была погружена в раствор. До конца титрования не меняйте положение стакана и электродов. Включите магнитную мешалку, поворачивая ручку регулятора скорости перемешивания по часовой стрелке до щелчка, и, используя ту же ручку, отрегулируйте скорость вращения стержня так, чтобы перемешивание было интенсивным, а стержень не ударял при вращении по датчику.

7.Заполните бюретку 0,5 М раствором указанной преподавателем щелочи выше нулевой отметки. Проверьте, чтобы в носике бюретки не было воздушного пузыря. В случае его обнаружения удалите пузырь. Доведите уровень щелочи в бюретке до нулевой отметки. Расположите бюретку так, чтобы щелочь полностью попадала в титруемый раствор и не оставалась на стенках стакана.

8.Измерьте электропроводность раствора кислоты.

9.Проведите кондуктометрическое титрование, добавляя из бюретки примерно по 0,5 мл раствора щелочи (фиксируя объем с точностью до 0,1 мл) и измеряя установившуюся электропроводность.

10.После того как электропроводность титруемого раствора сильной кислоты достигнет своего минимального значения, проведите еще не менее пяти измерений. Результаты титрования запишите в табл. 16.1. Проверьте у преподавателя значение объема щелочи, соответствующее точке эквивалентности.

11.Выключите мешалку, извлеките датчик из стакана и вы-

203

лейте раствор кислоты. Вымойте стакан сначала водопроводной, а затем дистиллированной водой. Ополосните несколько раз датчик дистиллированной водой из промывалки. Долейте в бюретку щелочь, вновь доведите уровень щелочи в бюретке до нулевой отметки и приступайте к титрованию раствора слабой кислоты.

12.Подготовьте пробу слабой кислоты для титрования, выполнив п. 5 и используя при работе со слабой кислотой пипетку № 2. Опустите датчик в стакан, включите мешалку. Проведите измерения (пп. 8, 9). ВНИМАНИЕ! При проведении эксперимента учтите, что в отличие от кривой титрования сильной кислоты, имеющей в точке эквивалентности экстремум, в случае слабой кислоты вместо экстремума в этой точке наблюдается изменение крутизны кривой (см. рис. 16.1 и 16.2). Так же, как и в случае сильной кислоты, после достижения точки эквивалентности следует провести еще не менее пяти измерений. Результаты измерений внесите в табл. 16.2. Проверьте у преподавателя правильность определения объема щелочи, соответствующего точке эквивалентности.

13.Закончив эксперимент, отключите магнитную мешалку и кондуктометр и вылейте оставшиеся растворы из колб, стакана и бюретки. ВНИМАНИЕ! Не оставляйте в бюретке раствор щелочи, так как это приводит к ее порче. Вымойте стакан, датчик, пипетки и колбы. Датчик вновь закрепите в штативе.

Оформление работы

1.Внесите результаты измерений и расчетов в табл. 16.1 и 16.2.

2.Для обеих кислот постройте кондуктометрические кривые

204

Таблица 16.1

Результаты титрования сильной кислоты (колба № 1)

Кислота Химическая формула

к, г/моль

Щелочь Химическая формула

н,щ, моль/л

3.На основании закона эквивалентов

полученных в мерных колбах после разбавления их водой до метки ( н,к).

4.Определите массу (г) выданных в мерных колбах № 1 и № 2 кислот по уравнению

мерной колбы (25 мл).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Дайте определение следующих понятий: кондуктометрия, кондуктометрическое титрование, точка эквивалентности, нормальная концентрация (нормальность) и молярная концентрация раствора, химический эквивалент вещества.

2.Приведите теоретический разбор кривых кондуктометрического титрования сильной и слабой кислот сильным основанием. Чем объясняется их различие?

3.Перечислите области применение кондуктометрии? Для реакций какого типа применяется кондуктометрическое титрование?

4.Каков принцип измерения электропроводности раствора электролита?

5.С помощью каких приспособлений проводится кондуктометрическое титрование?

6.Какой ток (постоянный или переменный) используют при кондуктометрии и почему?

7.Выведите формулы, описывающие прямолинейные участки кривых кондуктометрического титрования.

206

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Горшков В.И., Кузнецов И.А. Физическая химия: Учебник. – М.: Изд-во МГУ, 1986.

2.Глазов В.М. Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 1981.

3.Киреев В.А. Курс физической химии. – М.: Химия, 1975.

4.Краткий курс физической химии / Под ред. С.Н. Кондратьева. – М.: Высшая школа, 1978.

5.Крешков А.П. Основы аналитической химии. – М.: Химия, 1977.

6.Денисов Е.Г. Кинетика гомогенных химических реакций. – М.: Высшая школа, 1978.

7.Курс физической химии / Под ред. Я.И. Герасимова. – М.: Госхимиздат, 1963.

8.Бейтс Р. Определение рН. Теория и практика. – Л.: Химия, 1972.

9.Физическая химия / Под ред. Б.Н. Никольского. – Л.: Хи-

мия, 1987.

10.Салем Р.Р. Физическая химия. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Вузовская книга, 2004.

11.Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. – Л.: Химия, 1983.

12.Практикум по физической химии / Под. ред. В.В. Буданова, Н.К. Воробьева. – 5-е изд., испр. – М.: Химия, 1986.

13.Лабораторный практикум по общей химии / Е.А. Ананьева, Н.С. Вагина, А.В. Вальков, М.А. Глаголева, Т.В. Жукова, М.Ф. Звончевская, Ж.С. Кучук, Н.Ю. Безрукова, В.И. Петров, И.В. Сорока, Н.Д. Хмелевская; Под. ред. Е.А. Ананье-

вой. – М.: МИФИ, 1999.

207

ПРИЛОЖЕНИЕ

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

ПРИМЕЧАНИЕ. Для получения величины электропроводности следует УМНОЖИТЬ значение, приведенное в таблице, на 10–4.

Таблица 3 Предельная эквивалентная электропроводность некоторых ионов при температуре

291 и 298 К λ∞, 298 и температурный коэффициент электропроводности

ПРИМЕЧАНИЕ. Для получения величины температурного коэффициента электропроводности следует УМНОЖИТЬ значение, приведенное в таблице, на 10–2.

208