Лабораторная работа «Буферные растворы» 07.12.2020 Экспериментальная часть.
Опыт №1. Зависимость рН буферных растворов от соотношения концентраций составляющих их компонентов и от разведения.
Цель опыта: 1.Выяснить, как соотношение концентраций компонентов, составляющих буферныйраствор, влияет на его рН. 2.Выяснить, как зависит рН буферного раствора от разбавления его водой. Ход работы: 1.Приготовить буферные растворы объемом 10мл, смешивая 0,1н растворы CH3COONa и CH3COOH в следующих соотношениях:
Точные объемы растворов ацетата натрия и уксусной кислоты отмеривают в пробирку пипетками; содержимое пробирки тщательно перемешивают, закрыв пробирку резиновой пробкой.
2.Приготовить разбавленные растворы с тем же соотношением сопряженных компонентов. Для этого: в пустую пробирку (№4) из бюретки отмеривают 8 мл дистиллированной воды и добавляют 1 мл приготовленного ранее буферного раствора из пробирки №1, используя пипетку. Аналогично, взяв пустую пробирку (№5) отмеривают в нее 8 мл дистиллированной воды и добавляют 1 мл раствора из пробирки №2, в пустую пробирку №6 отмеривают 8 мл дистиллированной воды и добавляют 1 мл раствора из пробирки №3. 3. В каждую из шести приготовленных пробирок добавить по 5 капель индикатора метилового оранжевого, перемешать легким постукиванием по пробирке. Записать цвета растворов в таблицу1. 4.Сравнить между собой цвета в пробирках №1,2,3 и №4,5,6. Сделать вывод: зависит ли рН буферного раствора от соотношения компонентов? 5.Сравнить между собой цвета в пробирках №1 и 4; №2 и 5; №3 и 6. Сделать вывод: зависит ли рН буферного раствора от разбавления? 6.Для обоснования полученных результатов, рассчитать рН для шести приготовленных растворов (все расчеты привести). Для расчета используют уравнение Гендерсона - Гассельбаха, принимая во внимание, что в данной буферной системе ацетат-ион, концентрация которого численно равна концентрации ацетата натрия, является основанием, сопряженным уксусной кислоте. pKa(CH3COOH) = 4,76 (находят в справочнике). Приготовленные растворы в пробирках №1 и №4 использовать для опыта №2. Таблица 1. Зависимость рН буферных растворов от соотношения концентраций составляющих их компонентов и от разведения. Вывод:
Опыт 2. Установление зависимости буферной ёмкости раствора от разбавления. Сравнивают буферную ёмкость приготовленных растворов (пробирки №1 и №4) опыта№1 при добавлении небольшого количества щелочи. Для этого к растворам в обеих пробирках добавляют по 5 капель раствора гидроксида натрия с концентрацией 0,1 моль/л. Растворы перемешивают, наблюдаемую окраску записывают в таблицу 2.
Таблица 2.Зависимость буферной емкости раствора от его разбавления Вывод:
Опыт №3. Влияние добавления небольших количеств сильных кислот и оснований на рН буферного раствора Цель работы: 1.Выяснить, как добавление небольшого количества сильной кислоты или основания влияет на рН буферного раствора. 2.Выяснить, является ли физиологический раствор буферным раствором. Ход работы: В пробирках №1 и №2 приготовить буферный раствор с соотношением концентраций CH3COONa и CH3COOH равным 2:3 соответственно. Для этого в каждую пробирку отмеривают из бюреток по 4 мл CH3COONa и по 6 мл CH3COOH. В пробирки №3 и №4 отмеривают мерной пробиркой по 10 мл физиологического раствора (0,9%-ный раствор хлорида натрия). Для продолжения опыта взять одну пробирку с буферным раствором и другую пробирку – с физраствором. Пробирки №1 и №3: -добавить по 5 капель индикатора метиловый оранжевый, окраску полученного раствора записать в таблицу 3; -если растворы в пробирках отличаются по цвету, то в физиологический раствор (пробирка №3) добавить по каплям разбавленный (0,01н) раствор HCl до выравнивания цвета с раствором в пробирке №1; - в обе пробирки добавить по 5 капель 0,1Н HCl. Окраски растворов внести в таблицу 3. Пробирки №2 и №4: -добавить по 5 капель индикатора метиловый красный, окраску полученного раствора записать в таблицу 3; -если растворы в пробирках отличаются по цвету, то в физиологический раствор (пробирка №4) добавить по каплям разбавленный (0,01н) раствор HCl до выравнивания цвета с раствором в пробирке №2; - в обе пробирки добавить по 5 капель 0,1Н NaOH. Окраски растворов внести в таблицу 3.
Таблица 3. Влияние добавления небольших количеств сильных кислот и оснований. Примечание: в ячейках таблицы с прочерками записи не делать. Вывод: Иллюстрации к опыту. вас надо.
1)Уравнение реакции в общем виде: 4Ме + 3О2 = 2Ме2О3 Отношение количества вещества (Ме) к количеству вещества (Ме2О3) по уравнению реакции =4:2 или 2:1,следовательно (ню) Ме в 2 раза больше, чем Ме2О3. 2)Обозначим М (молярную массу Ме) через Х, тогда М (молярная масса оксида Ме2О3) будет равна 2Х +48 3)количество вещества Ме= м (масса 3г) / м (молярн. масса Х) = 3 / Х г/моль (а) количество вещества оксида = м (5,67г ) / М (2Х +48) =5,67 / 2х+48 г/моль (б) 4)Тогда, т. к. количество вещества Ме в 2 раза больше, следовательно, если значение (а) разделим на (б) = 2 3 / Х : (деление) 5,67 / 2Х +48 =2 3(2Х +48) :( 2Х ) х 5,67=2 6Х +144=11,34Х Х=27(г/моль) т. к. (Х) -молярная масса неизвестного металла, следовательно, это металл Аl(алюминий, степень окисления в оксиде у алюминия (+3),М =27 г моль.
По реакции от восстановителя (свободной серы (0)) к окислителю( сере(+6) в серной кислоте) переходят 4 электрона. И окислитель, и восстановитель превращаются в серу (+4) в оксиде серы. Раз сказано, что взаимодействие серы к кислотой было ПОЛНЫМ, значит, можно считать количественные соотношения согласно реакции. На 2 моля кислоты требуется 1 моль серы. М(S) = 32г/моль; m(S) = 6,4г; n = m/M = 6,4г/32г/моль = 0,2 моля. Если ( по Авогадро) 1 моль в-ва содержит 6,02*10^23 молекул, то 0,2 моля серы содержат: 0,2*6,02*10^23 атомов серы. И каждый по реакции отдает 4 электрона! Т.е к окислителю перейдет: 4*0,2*6,02*10^23 = 4,816*10^23 электронов.
1)Уравнение реакции в общем виде: 4Ме + 3О2 = 2Ме2О3 Отношение количества вещества (Ме) к количеству вещества (Ме2О3) по уравнению реакции =4:2 или 2:1,следовательно (ню) Ме в 2 раза больше, чем Ме2О3. 2)Обозначим М (молярную массу Ме) через Х, тогда М (молярная масса оксида Ме2О3) будет равна 2Х +48 3)количество вещества Ме= м (масса 3г) / м (молярн. масса Х) = 3 / Х г/моль (а) количество вещества оксида = м (5,67г ) / М (2Х +48) =5,67 / 2х+48 г/моль (б) 4)Тогда, т. к. количество вещества Ме в 2 раза больше, следовательно, если значение (а) разделим на (б) = 2 3 / Х : (деление) 5,67 / 2Х +48 =2 3(2Х +48) :( 2Х ) х 5,67=2 6Х +144=11,34Х Х=27(г/моль) т. к. (Х) -молярная масса неизвестного металла, следовательно, это металл Аl(алюминий, степень окисления в оксиде у алюминия (+3),М =27 г моль.
По реакции от восстановителя (свободной серы (0)) к окислителю( сере(+6) в серной кислоте) переходят 4 электрона. И окислитель, и восстановитель превращаются в серу (+4) в оксиде серы.
Раз сказано, что взаимодействие серы к кислотой было ПОЛНЫМ, значит, можно считать количественные соотношения согласно реакции.
На 2 моля кислоты требуется 1 моль серы.
М(S) = 32г/моль; m(S) = 6,4г; n = m/M = 6,4г/32г/моль = 0,2 моля.
Если ( по Авогадро) 1 моль в-ва содержит 6,02*10^23 молекул, то 0,2 моля серы содержат: 0,2*6,02*10^23 атомов серы. И каждый по реакции отдает 4 электрона!
Т.е к окислителю перейдет: 4*0,2*6,02*10^23 = 4,816*10^23 электронов.