Выполнение работы

Цель работы: Приготовить буферную смесь с заданными значениями рН. Проверить влияние разбавления на рН смеси. Определить теоретически или экспериментально буферную емкость.

Меры предосторожности при выполнении работы

1. С растворами уксусной и соляной кислоты, аммиака работать под тягой, не направлять отверстия склянок (пробирок) в сторону работающих!

2. Растворы концентрированных кислот (щелочей) отмерять с помощью мерного цилиндра.

3. Смешивание растворов производить осторожно.

ОПЫТ 1. ПРИГОТОВЛЕНИЕ БУФЕРНЫХ РАСТВОРОВ

а) Выполнить необходимые расчеты и приготовить 120 мл ацетатного буферного раствора с заданным преподавателем значением pH из уксусной кислоты c (CH₃COOH) = 0,1 моль/л и ацетата натрия с (CH₃COONa) = 0,1 моль/л. Константа диссоциации уксусной кислоты (CH₃COOH) при данной ионной силе раствора равна 3∙10^-5.

б) Выполнить необходимые расчеты и приготовить 120 мл аммиачного буферного раствора с заданным значением рН из растворов гидроксида аммония с (NH₄ОН) = 0,1 моль/л и хлорида аммония с (NH₄Cl) = 0,1 моль/л. Константа диссоциации гидроксида аммония (NH₄ОН) при данной ионной силе раствора равна 1,8∙10^-5.

в) В химический стакан емкостью 50 мл налить 25 мл приготовленного раствора. В исследуемый раствор поместить электроды рН – метра и измерить рН раствора.

ОПЫТ 2. ВЛИЯНИЕ СИЛЬНЫХ КИСЛОТ И ЩЕЛОЧЕЙ НА рН БУФЕРНЫХ РАСТВОРОВ

а) В две колбы на 100 мл налить по 20 мл приготовленного ацетатного буфера. Затем в одну из колб прибавить 1 мл раствора соляной кислоты с (НС1) = 0,01 моль/л, а в другую - 1 мл раствора щелочи с (NaOH) = 0,01 моль/л. Определить электрометрическим методом, как изменится рН раствора. Рассчитать буферную емкость по кислоте и щелочи для приготовленного буферного раствора. В два стакана налить по 20 мл буферного раствора и прибавить рассчитанные объемы кислоты и щелочи (в один стакан - кислоту, в другой - щелочь). Измерить рН раствора.

б) В две колбы на 100 мл налить по 20 мл приготовленного аммиачного буферного раствора. Затем в одну из них прилить 1 мл раствора соляной кислоты с (HCl) = 0.01 моль/л, а в другую - 1 мл щелочи с (NaOH)= 0,01 моль/л. С помощью рН-метра определить, как изменится рН буферного раствора при добавлении к нему растворов сильной кислоты и щелочи. Рассчитать буферную емкость для 20 мл приготовленного буферного раствора по кислоте и по щелочи. К 20 мл буферного раствора прилить рассчитанное количество кислоты и щелочи (отдельно), измерить рН.

На основании расчетов и проделанных опытов сделать вывод, какой буфер обладает большей буферной емкостью по кислоте и основанию.

ОПЫТ 3. ВЛИЯНИЕ РАЗБАВЛЕНИЯ НА рН БУФЕРНОГО РАСТВОРА

В одну колбу на 100 мл налить 10 мл, а в другую - 1 мл приготовленного буферного раствора, в первой колбе раствор разбавить в 10 раз, а во второй - в 100 раз. При помощи рН-метра определить рН разбавленных буферных растворов, сделать вывод о влиянии разбавления на рН буферных растворов. Рассчитать рН растворов, полученных при разбавлении.

Контрольные вопросы

1. Определить рН раствора, в котором молярная концентрация ионов водорода составляет 10^-9 моль/л.

2. Приведите примеры применения буферных растворов.

3. Вычислить рН раствора уксусной кислоты с молярной концентрацией 0,01моль/л, в котором степень диссоциации кислоты равна 0,042.

4. Определить молярную концентрацию ионов Н⁺ и ОН^- в растворе, рН которого равен 6,2.

5. Как измениться рН раствора соляной кислоты с (НСl) = 0,2 моль/л после добавления к нему воды?

6. Вычислить рН раствора, полученного при добавлении 0,5 л воды в 1,5 л азотистой кислоты (HNO₂) с рН=2.

7. Смешали равные объемы растворов щелочи с рН=12 и рН=11. Вычислить рН полученного раствора.

8. Смешали 50 мл раствора щелочи с рН=12 и 150 мл раствора сильной кислоты с рН=3. Вычислить рН полученного раствора.