3.3. Работа 2. Слабые электролиты

3.3.1.Цель работы:
Изучить зависимость степени диссоциации слабого электролита от концентрации. Изучить поведение слабых электролитов при добавлении одноименных ионов. Сравнить поведение сильных и слабых электролитов при взаимодействии с металлами.

3.3.2. Реактивы
Концентрированная СН3СOOH; 0,1, 1 и 2 М растворы СН3СOOH; 0,1 М и 1 М растворы аммиака; буферные растворы с рН 1,68; 4,01; 6,86 и 9,18; стружка Mg; универсальный индикатор; Zn, гранулы; 1 М растворы HCl и NaOH; кристаллические NH4Cl, NaCl, CH3COONH4 (CH3COONa); растворы метилоранжа и фенолфталеина.

3.3.3. Оборудование
рН-метр, две мерные колбы на 50 мл, пробирки, мерные пипетки, стаканы на 50 – 100 мл, мерные цилиндры на 5 мл, секундомер.

3.3.4. Порядок выполнения работы

Опыт 4. Измерение рН растворов уксусной кислоты
Ознакомьтесь с инструкцией по работе на рН-метре. Проведите калибровку прибора

Приготовьте по 50 мл 0,01 и 0,001 М растворов СН3СOOH, используя в качестве исходного 0,1 М раствор по методике, описанной в опыте 1. Измерьте рН исходного и приготовленных растворов.
Результаты измерения рН 0,1; 0,01 и 0,001 М растворов СН3СOOH занесите в таблицу 3.3.

Таблица 3.3

Концентрация СН3СOOH, моль/л

рН эксп.

Степень диссоциации, a

Кд эксп.

pH теор.

0,1

        

0,01

        

0,001

        

Вопросы и задания:

  1. Рассчитайте константу и степень диссоциации уксусной кислоты в растворах различной концентрации.
  2. Как зависит степень диссоциации кислоты от ее концентрации? Вывод сделайте на основании своих расчетов.
  3. От каких факторов зависит степень диссоциации кислоты?

Опыт 5. Измерение рН растворов аммиака
Приготовьте по 50 мл 0,01 и 0,001 М растворов аммиака, используя в качестве исходного 0,1 М раствор.

Исходный 0,1 М раствор аммиака и приготовленные 0,01 и 0,001 М растворы налейте в стаканчики на 50 мл примерно на 1/3–1/2 их объема. Измерьте рН растворов с помощью рН-метра.

Результаты измерения рН 0,1; 0,01 и 0,001 М растворов NН3 занесите в таблицу 3.4.

Таблица 3.4

Концентрация NН3 моль/л

рН эксп.

Степень диссоциации, a

Кд эксп.

pH теор.

0,1

        

0,01

        

0,001

        

Вопросы и задания:

  1. Рассчитайте константу и степень диссоциации NH3 в растворах различной концентрации.
  2. Как зависит степень диссоциации NH3 от его концентрации? Вывод сделайте на основании своих расчетов.
  3. От каких факторов зависит степень диссоциации NH3?

Опыт 6.Измерение скорости растворения магния в уксусной кислоте различной концентрации
Для проведения работы приготовьте по 5 мл 0,1 М, 1 М, 2 М, 5,25 М, 8,75 М, 10,5 М растворов уксусной кислоты, исходя из концентрированной (17,5 М). При наличии готовых растворов, используйте их.

В таблице 3.5 приведены объемы концентрированной уксусной кислоты, необходимые для приготовления этих растворов.

Таблица 3.5

N п/п

Раствор CH3COOH

Концентрация

CH3COOH, моль/л

Время растворения Mg, c

Объем конц.

CH3COOH, мл

Общий объем раствора

    

1

0,03 (1 капля)

5,00

0,1

  

2

0,3

5,00

1,0

  

3

0,57

5,00

2,0

  

4

1,50

5,00

5,25

  

5

2,50

5,00

8,75

  

6

3,00

5,00

10,50

  

7

5,00

5,00

17,5

  

Необходимые объемы концентрированной уксусной кислоты и воды налейте мерными пипетками непосредственно в пробирки, где будут проводиться опыты. Перемешайте растворы стеклянной палочкой. В каждый раствор по очереди добавляйте одинаковые кусочки магниевой стружки и замеряйте секундомером время полного растворения магния. Результаты занесите в таблицу 4.

Вопросы и задания:

  1. Постройте график зависимости времени растворения магния от концентрации уксусной кислоты (моль/л или %).
  2. Дайте объяснение полученной вами зависимости скорости растворения магния от концентрации уксусной кислоты.

Опыт 7.Влияние одноименного иона на равновесие в растворе слабой кислоты    
В пробирку налейте 2–3 мл 1 М раствора CH3COOH. Прибавьте 1 каплю индикатора метилового оранжевого. Отметьте окраску раствора. Внесите в пробирку шпателем несколько кристалликов ацетата аммония или ацетата натрия. Отметьте, как изменится цвет растворов в пробирке.

Для количественного определения изменения рН раствора уксусной кислоты при добавлении одноименного иона можно воспользоваться рН метром.

Вопросы и задания:

  1. Как и почему изменился рН раствора уксусной кислоты после добавления соли с одноименным ионом?
  2. Объясните наблюдаемое изменение с помощью принципа Ле-Шателье, используя выражение для константы диссоциации уксусной кислоты.

Опыт 8. Влияние одноименного иона на равновесие в растворе слабого основания
В пробирку налейте 2-3 мл 1 М раствора NH3. Добавьте в пробирку 1 каплю индикатора фенолфталеина и отметьте окраску раствора. Затем внесите в пробирку несколько кристалликов ацетата аммония. Отметьте, изменился ли цвет раствора.

Для количественного определения изменения рН раствора аммиака при добавлении одноименного иона можно воспользоваться рН метром.

Вопросы и задания:

  1. Как и почему изменился рН раствора аммиака после добавления соли с одноименным ионом?
  2. Объясните наблюдаемое изменение с помощью принципа Ле-Шателье, используя выражение для константы диссоциации аммиака.

Опыт 9.Сравнение поведения сильного и слабого электролита
В две пробирки налейте по 2 мл 1 М растворов соляной и уксусной кислот и поместите в каждую по грануле цинка. Сравните визуально скорость выделения водорода при взаимодействии металла с соляной и уксусной кислотами.

Вопросы и задания:

  1. Напишите уравнение реакции взаимодействия цинка с соляной и уксусной кислотой в сокращенном ионном виде.
  2. Почему скорость выделения водорода при взаимодействии цинка с растворами соляной и уксусной кислот одинаковой концентрации различна?

3.3.5. Что должен представить студент преподавателю для сдачи работы

  1. Таблицу с результатами измерения рН
  2. Ответы на вопросы к опытам 5–9