Лабораторная работа № 1
Определение концентрации раствора слабой кислоты и ее
константы диссоциации потенциометрическим методом
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определить концентрацию уксусной кислоты в растворе и ее константу кислотности (Ка).
С этой целью к раствору уксусной кислоты приливают малыми порциями раствор калий гидроксида с известной концентрацией и после каждого добавления титранта измеряют значение рН. При титровании раствора уксусной кислоты щелочью протекает реакция:
CH3COOH + OH¯ → H2O + CH3COO¯
Окончанию реакции соответствует появление резкого изменения рН раствора (скачка титрования), что проявляется в виде почти вертикальной линии при построении кривой потенциометрического титрования. Кривая потенциометрического титрования выражает графическую зависимость рН раствора от объема приливаемой щелочи. Из середины скачка титрования (эквивалентная точка) опускают перпендикуляр на ось абсцисс и получают эквивалентный объем титранта.
Из соотношения
V(KOH)·Cн(KOH) = V(CH3COOH)·Cн(CH3COOH)
определяют концентрацию уксусной кислоты в растворе.
Для определения Ка по кривой потенциометрического титрования находят рН раствора, соответствующий добавлению к раствору уксусной кислоты половины эквивалентного объема калий гидроксида. Для более точного определения Ка. к раствору кислоты добавляют половину эквивалентного объема титранта и измеряют значение рН. Поскольку в этом случае кислота нейтрализована на 50%, то концентрация кислоты равна концентрации соли, т.е.
[СН3СООН] = [СН3СОО¯]
,
тогда из уравнения следует, что Ка = [Н+], а рН = рКа (рКа = – lgКа).
Методика проведения опыта: В стакан для титрования с помощью пипетки отмеряют 10 мл раствора уксусной кислоты. Опускают в раствор стеклянный и хлорсеребряный электроды и измеряют исходное значение рН раствора (Рисунок 1).
Рисунок 1 – Схема установки для потенциометрического титрования
Cхема гэ:
(–) Ag, AgCl / HCl / стекл.мемб. / иссл.р-р // KClнас / AgCl, Ag (+)
После измерения исходного значения рН раствора, его титруют, добавляя щелочь из бюретки порциями, объем которых указан в таблице 1. После добавления каждой порции титранта, раствор тщательно перемешивают круговыми движениями и измеряют величину рН раствора. Результаты измерений записывают в таблицу 1. По данным таблицы строят кривую потенциометрического титрования (рисунок 2). По кривой потенциометрического титрования определяют объем щелочи, пошедшей на титрование кислоты до точки эквивалентности. Для этого из середины прямолинейного отрезка на кривой титрования опускают перпендикуляр на ось абсцисс. Отрезок, отсекаемый на оси абсцисс, соответствует эквивалентному объему раствора щелочи KOH. Концентрацию кислоты рассчитывают по формуле:
,
где Сн(КОН) – молярная концентрация эквивалента щелочи, моль/л
V(КОН) – эквивалентный объем щелочи
V(СН3СООН) – объем взятой кислоты
Таблица 1 – Изменение значения рН при титровании раствора уксусной кислоты щелочью
|
№ пп |
Общий объем титранта, мл |
Объем добавляемого титранта, мл |
рН раствора |
|
1. |
0 |
0 |
|
|
2. |
1 |
1 |
|
|
3. |
2 |
1 |
|
|
4. |
3 |
1 |
|
|
5. |
4 |
1 |
|
|
6. |
5 |
1 |
|
|
7. |
6 |
1 |
|
|
8. |
7 |
1 |
|
|
9. |
8 |
1 |
|
|
10. |
9 |
1 |
|
