Работа 5. Определение электропроводности и константы диссоциациислабого электролита.

Цель работы: Определить удельную и молярную электропроводность, степень и константу диссоциации слабой кислоты.

:

I. Определение константы диссоииаиии слабой кислоты.

Порядок выполнения работы

1. Промыть электрод с ячейкой дистиллированной водой и раствором уксусной кислоты концентрации 0,1 моль/л.

2.С помощью мерного цилиндра налить в стакан 50 ил раствора уксусной кислоты концентрации 0,1 моль/л.

3. Опустить электрод с ячейкой в стакан с уксусной кислотой и измерить удельную электропроводность раствора. Результаты измерений записать в табл.3.1.

4. Разбавить раствор в два раза, для этого отлить из стакана 25 мл раствора и добавить 25 мл дистиллированной воды (получили раствор с концентрацией 0,05 моль/л), тщательно перемешать раствор и дважды измерить его удельную электропроводность.

5. Отлить из стакана 25 мл раствора и добавить 25 мл дистиллированной воды (получили раствор с концентрацией 0,025 моль/л), тщательно перемешать раствор и дважды измерить его удельную электропроводность.

6. Отлить из стакана 25 мл раствора и добавить 25 мл дистиллированной воды (получили раствор с концентрацией 0,0125 моль/л), тщательно перемешать раствор и дважды измерить его удельную электропроводность.

7. Рассчитать значения:

V=1000/C,

λ=æ/C,

α=λ/ λ°

λ^°= λ^°(H⁺)+ λ^° (CH₃COO^-),

K=C∙α²/(1-α).

Величину λ° рассчитать, используя подвижности аниоов и катионов из справочных данных.

8.Результаты вычислений представить графически в виде зависимостей 1) удельной электропроводности от разведения, 2)молярной электропроводности от разведения и 3) степени диссоциации от разведения.

Таблица 3.1

Определение константы диссоциации слабой кислоты

Температура опыта.........................

Cмоль/л	V=1/C См3/моль	Nизм	æ Ом-1∙см-1	λ Ом-1∙см2∙моль-1	α	Кд
0,1		1 2
0,05		1 2
0,025		1 2
0,0125		1 2

Контрольные вопросы

Перед выполнением работы:

1. Каким образом выполняется порядок работы?

2. Как рассчитать удельную и молярную электропроводности раствора? Дайте определения и размерность этих величин.

3. Что называется степенью диссоциации?

4. Как рассчитать константу диссоциации слабого элетролита?

5. Рассчитать концентрацию раствора электролита, если его разведение 50000 см³∙моль^-1.

К защите работы:

1. Приведите примеры сильных и слабых электролитов.

2. Поясните термины: электропроводность (удельная и молярная), электрическая подвижность ионов.

3. От каких факторов зависит электропроводность растворов электролитов?

4. Объясните полученные в работе зависимости удельной и молярной электропроводности слабого электролита от его концентрации.

5. Сформулируйте закон Кольрауша.

6. Рассчитайте удельную электрическую проводимость 0,16 М раствора пропионовой кислоты при 298 К, если К_д(C₂H₅COOH)=1,34∙10^-5.

Работа 6. Кондуктометрическое титрование

Кондуктометрическое титрование используют для определения концентрации электролита в растворе. Этот метод основан на изменении электропроводности в процессе титрования и очень удобен при исследовании окрашенных и мутных растворов.

а) б) с)

Рис.3.4 Кривые кондуктометрического титрования: а) сильной кислоты сильным основанием, б) слабой кислоты сильным основанием, в) смеси сильной и слабой кислот сильным основанием.

При титровании сильной кислоты сильным основанием (рис.3.4а) происходит уменьшение электропроводности раствора в результате связывания ионов Н ⁺, обладающих высокой подвижностью.

HCl + NaOH=NaCl + H₂O

H⁺ + OH^- = H₂O

Суммарное число ионов в растворе сохраняется, так как ионы водорода эквивалентно заменяются менее подвижными ионами В точке эквивалентности (т.э) в растворе присутствуют только Na⁺ и Cl^- , и электропроводность W=1/R достигает минимума. При дальнейшем добавлении щелочи возрастает, так как появляется избыток щелочи, содержащей ионы гидроксила с большой подвижностью.

При титровании слабой кислоты (рис.3.4 б) сильным основанием происходит замещение слабого электролита (кислоты), мало диссоциирующего на ионы, на сильный электролит (СН₃СООNa)

CH₃COOH + NaOH=CH₃COONa + H₂O

Электропроводность раствора возрастает незначительно (аb) вследствие низкой подвижности образующихся при диссоциации соли ионов. Появление избытка щелочи (V_щ>V_э) приводит к резкому увеличению электропроводности в результате появления ионов OH ^-, обладающих высокой подвижностью (bc).

При титровании смеси сильной и слабой кислот первоначальное падение электропроводности объясняется (участок ab на рис. 3.4, в)объясняется теми же причинами, что и при титровании сильной кислоты до достижения точки эквивалентности. Повышение электропроводности раствора после достижения первой точки эквивалентности(на участке bc) вызывается теми же причинами, что и в случае титрования слабой кислоты до точки эквивалентности. После достижения второй точки эквивалентности в растворе накапливаются ионы ОН^-, поэтому электропроводность раствора на участке сd растет более резко, чем на участке bc.

Цель работы: Определить концентрацию электролита в растворе методом кондуктометрического титрования.

Порядок выполнения работы:

1. Получить у лаборанта раствор КОН 0,05 моль/л, цилиндр и бюретку на 25 или 50 мл, раствор соляной кислоты неизвестной концентрации.

2. Ячейку промыть дистиллированной водой.

3. С помощью цилиндра налить в ячейку 50 мл раствора соляной кислоты.

4. В бюретку налить раствор щелочи и установить уровень раствора на нулевой отметке.

5. Опустить в стакан электрод с ячейкой и поместить стакан под слив бюретки с раствором щелочи.

6. Измерить электропроводность раствора кислоты в такане и записать в табл.3.2.

7. Добавлять по 1 мл раствора щелочи, после каждой порции щелочи перемешивать раствор в стакане и измерять его электропроводность. Результаты измерений записывать в табл.3.2. Добавление щелочи проводить, пока не получите 4-5 возрастающих значений электропроводности.

8. По окончании работы выключить прибор и привести в порядок рабочее место.

9. По результатам измерений построить кривую кондуктометрического титрования - зависимость электропроводности раствора W от объема добавленной щелочи V_щ.

10. По графику определить точку эквивалентностиV_э, опустив перпендикуляр на ось абсцисс из точки пересечения двух ветвей кривой.

11. Рассчитать концентрацию соляной кислоты по формуле:

С_к = Cщ∙(Vэ / V_к) ,

где: С _к - искомая концентрация соляной кислоты, С_щ - молярная концентрация щелочи (С=0,05 моль/л), V_K - объем взятого для титрования раствора кислоты (50мл), V_э - эквивалентный объем раствора щелочи, найденный по графику.

Vщ, мл	1	2	3	4	5	6	7	8	9
W,Ом-1

Таблица 3.2