9. Сопоставьте определенное титрованием значение концентрации раствора Na2CO3 с заданным. Определите погрешность приготовления раствора:

Сделайте вывод о возможных причинах погрешности опыта.

10.Действуя аналогично п.п. 1–9, установите титрованием концен-

трацию раствора Na2CO3, приготовленного в опыте 2 (п. 5), используя при этом в качестве титранта сантинормальный (0,01 н.) раствор соляной или азотной кислоты.

11.Запишите результаты титрования в такую же таблицу, рассчитайте погрешность и сделайте вывод.

Опыт 4. Определение водородного показателя раствора

Водородный показатель (рН) растворов определяется с помощью ин-

дикаторной бумаги (метод визуального колориметрирования) и с помо-

щью рН-метра.

4.1.Определение водородного показателя

спомощью индикаторной бумаги

Порядок выполнения опыта

1.Две капли раствора карбоната натрия, приготовленного в опыте 1, нанесите пипеткой на универсальную индикаторную бумагу.

2.Быстро сравните окраску еще мокрого пятна на индикаторной бумаге с цветной шкалой и выберите на ней оттенок, наиболее близкий к цвету полученного пятна. Сделайте вывод о значении рН и укажите среду исследуемого раствора.

3.Согласно предварительному измерению, выберите индикаторную бумагу для более узкого интервала рН. Повторите измерение рН с использованием этой индикаторной бумаги.

4.Сделайте вывод об уточненном значении рН исследуемого рас-

твора.

4.2.Определение водородного показателя

спомощью рН-метра

Измерьте рН раствора, приготовленного в опыте 1, с помощью рНметра (см раздел «Измерительные приборы и некоторые операции химической лабораторной практики»). Запишите результат измерения.

118

Опыт 5. Гидролиз карбоната натрия

Как известно (теор. разд., гл. 6), гидролизом называются обменные химические реакции, протекающие с участием воды. Признаком гидролиза является изменение нейтральной среды раствора на кислотную или щелочную.

Гидролиз карбоната натрия целесообразно изучать, измеряя водородный показатель его растворов с помощью визуального колориметрирования и рН-метра.

5.1. Влияние разбавления раствора на степень гидролиза соли.

Определение константы и степени гидролиза

Порядок выполнения опыта

1.Определите водородный показатель приготовленных в опыте 2 растворов карбоната натрия с помощью рН-метра. Запишите экспериментально найденные значения рН растворов.

2.По найденным значениям рН вычислите константу гидролиза карбоната натрия, руководствуясь следующими соображениями.

Гидролиз карбоната натрия протекает по уравнению:

СО32- + Н2О ' НСО3- + ОН-, следовательно, выражение константы гидролиза (Кг) имеет вид:

В числителе и знаменателе этого выражения стоят равновесные молярные концентрации ионов. Из уравнения гидролиза видно, что равновесные концентрации ионов HCO3– и OH– равны. Вследствие практически полной диссоциации соли в растворе при небольших значениях степени гидролиза равновесная концентрация СО32--иона мало отличается от начальной, и можно принять, что [CO32-]равн = С. Следовательно, для расчета константы гидролиза можно использовать выражение:

ΚΓ = [OH− ]2 ,

C

где [OH–] – равновесная концентрация ионов в растворе; С – молярная концентрация карбоната натрия.

119

По значениям рН растворов карбоната натрия, установленным экспериментально (п. 1), вычислите концентрацию ионов Н+:

рН = –lg[H+] .

Концентрацию ОН–-ионов вычислите из ионного произведения воды: KW = [H+]·[OH–] .

Подставляя найденные значения концентраций ОН--ионов в выражение для константы гидролиза, получите расчетные значения константы гидролиза Na2CO3 в исследуемых растворах. Вы знаете, что они должны быть одинаковыми, так как константа гидролиза соли не зависит от концентрации её раствора.

Степень гидролиза αг связана с константой гидролиза КГ и молярной концентрацией С законом разбавления Оствальда:

Вычислите по этой формуле степень гидролиза Na2CO3 в исследуемых растворах. Сделайте вывод о влиянии концентрации соли (разбавления раствора) на значение степени гидролиза карбоната натрия при неизменной температуре. Объясните, почему гидролиз протекает в основном по первой ступени.

Сравните вычисленное по опытным данным значение константы гидролиза с теоретической величиной. При вычислении теоретической величины по формуле

Кг = КW/К2

имейте в виду, что значения констант диссоциации H2CO3 при 25 0С по первой и второй ступеням равны 4,45·10–7 (К1) и 4,8·10–11 (К2).

5.2. Влияние температуры на степень гидролиза

Порядок выполнения опыта

1.Налейте в пробирку раствор карбоната натрия, приготовленный в опыте 1, и проведите измерение рН раствора с помощью индикаторной бумаги (см. 4.1).

2.Нагрейте раствор до кипения и повторите измерение рН горячего раствора. Сравните результаты измерения рН раствора до и после нагревания. В каком направлении смещается равновесие гидролиза?

120