Выполните следующие задания

Российский университет транспорта (МИИТ)

Кафедра «Химия и инженерная экология»

Группа________________ Студент _________________________________________                                                                                        (ФИО студента, дата выполнения)      

                                                                                                        

Преподаватель______________________ Отчёт принят_______________________                                       (ФИО преподавателя)                                                  (Подпись преподавателя, дата)

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 8

Определение величины рН и свойства буферных систем

 

Цель работы:

Определение рН буферных растворов, изучение влияния на рН буферного раствора разбавления и добавления кислоты и щелочи.

Необходимые средства

Посуда: пробирки, капельницы, бюретки.

Реактивы:

Кислотно-основный универсальный индикатор.

Растворы: CH₃COOН, CH₃COONa, HCl, NaOH.

 

Основные теоретические положения

Многие химические реакции протекают при определенной кислотности среды – определенном соотношении в растворе ионов Н⁺ и ОН^-.

Вода – слабый электролит и частично диссоциирует на ионы:

___________________________________________________________________________

Константа воды имеет вид: Кw = [Н⁺][ОН^-] и численное значение _________________

В чистой воде (нейтральная среда) концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов:

[Н⁺] = [ОН^-] = _______________

В кислой среде [Н⁺] [ОН^-], [Н⁺] 10^-7 (указать знак >, <, =)

В щелочной среде [Н⁺] [ОН^-], [Н⁺] 10^-7 (указать знак >, <, =)

 

Вместо концентрации ионов водорода удобнее использовать водородный показатель (рН):

рН =__ _____________________________________

 

Буферные растворы – _______________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Буферные растворы состоят из _____________________ и _______________этой кислоты или ______________________ и __________________этого основания.

Пример кислотного буферного раствора :_____________/___________

Пример основного буферного раствора:______________/___________

 

Рассмотрим ацетатный буферный раствор.

Диссоциация уксусной кислоты и ацетата натрия протекает по схеме:

СН₃СООН _______________________________________________

СН₃СООNa _________________________________________________

Константа диссоциации уксусной кислоты:

 

К =

 

Откуда концентрация протонов H⁺ в буферном растворе:

 

[H⁺] =

 

Если концентрации растворов кислоты и соли равны, то вместо концентраций кислоты и соли, в формуле запишем объемы растворов кислоты и соли:

 

[H⁺] =

 

Экспериментальная часть

Опыт 1. Приготовление буферных смесей

В пять одинаковых пробирок налить указанные в таблице объемы 0,1 М растворов уксусной кислоты и ацетата натрия. Прибавить в каждую пробирку по две капли универсального индикатора. Цвет раствора сравнить с цветом эталона, определить рН и занести значение в таблицу. Рассчитать значения рН растворов по формуле и внести значения в таблицу (K_CH3COOH = 1,75·10^-5).

Построить буферную кривую, отложив по оси х значения рН, а по оси у – объем раствора соли в мл. Буферной кривой пользуются при составлении буферных смесей с требующимся значением рН.

№ пробирки	Объем, мл		рН
	СН3СООН	СН3СООNa	вычислен.	экспер.
1
2
3
4
5

 

Опыт 2. Приготовление буферного раствора с заданным значением рН

Получить у преподавателя задание – раствор с заданным значением рН. Приготовить 12 мл раствора, используя буферную кривую: определить по кривой объемы растворов кислоты и соли, необходимые для приготовления буферной смеси. Добавить к раствору 3 капли универсального индикатора и с помощью эталонов определить значение рН приготовленного раствора. (Дополнительно: проверить значение рН, измерив его с помощью прибора – рН-метра. Для этого налить раствор в стаканчик, установить стаканчик на штативе и опустить в него электроды рН-метра, предварительно промытые дистиллированной водой. Определить значение рН на дисплее прибора.)

Опыт 3. Влияние разбавления на рН буферного раствора

В пробирку налить 2 мл раствора, приготовленного в опыте 2. Добавить к раствору 6 мл дистиллированной воды. В каждую пробирку добавить по 3 капли универсального индикатора и перемешать. По цвету растворов сделать вывод о влиянии разбавления на рН.

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Опыт 3. Влияние кислоты и щелочи на рН буферного раствора.

В трех пробирках приготовить буферный раствор с любым значением рН, в каждую добавить по 3 капли универсального индикатора. Затем в одну пробирку добавить 5 капель 0,1 М раствора HCl, в другую – 0,1 М раствора NaOH, а третью использовать в качестве контроля. Сравнить окраску полученных растворов и сделать вывод о влиянии кислоты и щелочи на рН буферного раствора. В таблице написать реакции, иллюстрирующие механизм буферного действия.

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

 

Добавленное вещество	Реакция взаимодействия добавленного вещества с компонентом  буферного раствора
HCl
NaOH

 

Выполните следующие задания

Задача № 1. Рассчитайте рН буферного раствора, состоящего из 0,1 М раствора муравьиной кислоты и 0,1 М раствора формиата натрия. К_НСООН = 1,8·10^-4.

Задача № 2. Рассчитайте рН буферного раствора, состоящего из 0,1 М метиламина и 0,2 М хлорида метиламмония. К_СH3NH2 = 4,4·10^-4.

Задача № 3. Как изменится значение рН ацетатного буфера (0,1 моль СН₃СООН и 0,02 моль СН₃СООNa в 1 л) при добавлении 0,01 моль HCl? K_CH3COOH = 1,75·10^-5.

 Подпись студента_________________