математика. 6_константа диссоциации (кондуктометрия). Лабораторная работа Определение степени диссоциации слабого электролита кондуктометрическим способом

Название	Лабораторная работа Определение степени диссоциации слабого электролита кондуктометрическим способом
Анкор	математика
Дата	15.10.2022
Размер	90.27 Kb.
Формат файла
Имя файла	6_константа диссоциации (кондуктометрия).docx
Тип	Лабораторная работа #735442

Лабораторная работа № 6. Определение степени диссоциации
слабого электролита кондуктометрическим способом

Цель работы

Определить степень и константу диссоциации слабой кислоты путем измерения электропроводности раствора.

Сущность работы

Электропроводность раствора электролита зависит от концентрации ионов в растворе и их подвижности. В растворах слабых электролитов концентрация ионов зависит от степени диссоциации. Получив зависимость электропроводности от концентрации электролита, вычисляют его степень диссоциации и константу диссоциации слабого электролита.

Оборудование и реактивы

Кондуктометр; магнитная мешалка; химический стакан объемом 100 мл – 5 шт.; химический стакан объемом 50 мл – 1 шт.; химический стакан объемом 250 мл – 1 шт.; мерные колбы объемом 250 мл – 4 шт.; мерная пипетка объемом 50 мл – 1 шт.; мерная пипетка объемом 10 мл – 1 шт.; бюретка для титрования объемом 25 мл – 1 шт.; гидроксид натрия – раствор (концентрация указана на емкости с реактивом); слабая кислота – СН₃СООН или НСООН – раствор (примерное значение концентрации указано на емкости с реактивом).

Выполнение работы

I. Получение зависимости удельной электропроводности от содержания слабого электролита в растворе

1. Приготовить серию из 4 последовательно разбавленных растворов слабого электролита:

1.1. Мерной пипеткой объемом 50 мл отобрать исходный раствор, поместить его в мерную колбу № 1 на 250 мл, довести до метки дистиллированной водой; закрыть колбу пробкой и перемешать раствор, переворачивая колбе не менее 40 раз;

1.2. Из колбы № 1 в колбу № 2 перенести при помощи мерной пипетки 50 мл раствора, довести объем в колбе № 2 дистиллированной водой до метки, закрыть колбу пробкой и перемешать раствор, переворачивая колбе не менее 40 раз;

1.3. Повторить с колбами № 3 и № 4.

2. Пробы приготовленных и исходного растворов отобрать в маркированные химические стаканы объемом 100 мл.

3. Измерить удельную электропроводность приготовленных растворов слабой кислоты путем погружения электрода кондуктометра в стакан с раствором. Начинать измерения следует с самого разбавленного раствора. При погружении электрода в раствор необходимо следить за тем, чтобы щель электрода была полностью закрыта раствором. При переходе от одного раствора к другому электрод следует насухо протереть кусочком фильтровальной бумаги.

4. Результаты измерений занести в таблицу «Зависимость удельной электропроводности от концентрации слабого электролита».

II. Анализ концентрации раствора слабой кислоты методом кондуктометрического титрования.

1. Получить от преподавателя раствор слабой кислоты.

2. Отобрать аликвоту 10 мл в химический стакан объемом 250 мл.

3. В бюретку залить раствор гидроксида натрия и «занулить» бюретку.

4. Поставить пробу на магнитную мешалку и поместить в раствор якорь магнитной мешалки.

5. Погрузить в стакан с пробой электрод кондуктометра.

6. Долить в стакан для титрования дистиллированную воду до закрытия щели электрода раствором.

7. Включить магнитную мешалку.

8. Зафиксировать показания кондуктометра.

9. Приливать гидроксид натрия из бюретки порциями по 1 мл, фиксируя после каждой порции щелочи значение электропроводности раствора.

10. Титрование продолжать до получения изменения хода зависимости удельной электропроводности от объема щелочи.

11. Данные занести в таблицу «Данные для построения кривой кондуктометрического титрования».

Протокол лабораторной работы

Наименование слабого электролита
Химическая формула слабого электролита
Ориентировочное значение концентрации слабого электролита С₀ (указано на емкости с этим электролитом), моль/л
Концентрация титранта (гидроксид натрия) С_NaOH, экв./л
Объем пробы слабого электролита, взятый для титрования V_а, мл

Зависимость удельной электропроводности от концентрации слабого электролита

№ колбы	Концентрация, моль/л (по ориентировочному значению)	Удельная электропроводность  , ______*
1	С₀ = _____
2	С₁ = С₀/2 = _____
3	С₂ = С₀/4 = _____
4	С₃ = С₀/8 = _____
5	С₄ = С₀/16 = _____

Данные для построения кривой кондуктометрического титрования

№ п/п	V_NaOH, мл	Удельная электропроводность , ____*
1	0
2	1
3	2
4	3
5	4
6	5
7	6
8	7
9	8
10	9
11	10
12	11
13	12
14	13
15	14
16	15
17	16
18	17	…
19	18
20	19
21	20

*!!!!! Единицы измерения – см. на табло прибора!!!!!!

Обработка экспериментальных данных

I. Определение точного значения концентрации слабого электролита

1. По данным таблицы «Данные для построения кривой кондуктометрического титрования» построить кривую кондуктометрического титрования

Экспериментальная кривая кондуктометрического титрования.

2. Обработать графически кривую титрования

Обработка экспериментальной кривой титрования и определение точки эквивалентности.

2.1. Массив экспериментальных данных разделить на 2 части относительно точки перегиба.

2.2. Каждую часть аппроксимировать линейной зависимостью.

2.3. При построении линий тренда начального и конечного периодов на вкладке «формат линии тренда» отметить прогноз «вперёд» для начального периода и «назад» для конечного периода.

2.4. От места пересечения прямых опустить перпендикуляр с оси абсцисс и определить значение эквивалентного объема щелочи.

2.5. Координату точки пересечения можно найти рассчётным путём, решив систему из двух уравнений линий тренда.

3. Точное значение концентрации слабого электролита вычислить по формуле:

,

где V_Э – эквивалентный объем щелочи, определенный по кривой титрования, мл; С_NaOH – концентрация раствора щелочи, экв./л; V_a – объем аликвоты слабого электролита, мл.

II. Определение константы и степени диссоциации слабого электролита

Далее в расчетах используется точное значение концентрации слабого электролита, определенное в п. I.

1. Вычислить эквивалентную электропроводность каждого раствора по формуле:

.

2. Заполнить таблицу, используя данные эксперимента «Зависимость удельной электропроводности от концентрации слабого электролита»

Электролит	С, экв/л	, См·м⁻¹	λ, Смм²·экв^¹	1/λ	λС

3. По данным таблицы построить графики зависимостей  = f(C) и 1/λ = f(λС).

4. По графику 1/λ = f(λС) найти 1/λ^∞ посредством экстраполяции зависимости на ось ординат 1/λ и вычислить λ^∞. Полученное значение λ^∞ сопоставить с данными [1]. При наличии сильного расхождения в дальнейших расчетах рекомендуется использовать справочные данные.

5. Рассчитать значение степени диссоциации по уравнению:

.

6. Вычислить значение константы диссоциации по уравнению:

.

7. Результаты вычислений занести в таблицу:

Электролит	С, моль/л	α	K_d	K_d = K_d_{среднее}  K_d


		K_d_{среднее} = …

8. Среднее квадратичное отклонение σ рассчитывают по уравнению:

,

где t – коэффициент Стьюдента. Для доверительной вероятности 0,95 t = 3,2.

9. Окончательный результат представляют в виде:

K_d = K_d_{среднее} ± σ.

Содержание отчета по лабораторной работе

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Ход эксперимента.

4. Экспериментальные данные (см. протокол к лабораторной работе).

5. Обработка экспериментальных данных.

6. Вывод.