Порядок выполнения работы с использованием мостовой схемы измерения
1. Определить постоянную ячейки (см. работу 1).
2. Тщательно промыв ячейку, измерить сопротивление дистиллированной воды.
3. Определить поочередно сопротивления насыщенных растворов , , и . Ячейку необходимо каждый раз промывать дистиллированной водой. Растворы наливать прозрачными, не взбалтывая их.
4. Рассчитать удельные электрические проводимости дистиллированной воды и исследуемых растворов, а также растворимость солей (15). Величины найти по закону Кольрауша (7). Значения предельных подвижностей ионов взять из табл.4.
Таблица 4
Предельные подвижности ионов в водных растворах
Ион |
|
|
|
F− |
Cl− |
|
См∙см2∙моль-1 |
63,7 |
70,0 |
54,0 |
55,4 |
76,3 |
69,3 |
5. Найти произведение растворимости солей. При этом концентрацию выразить в моль/л.
6. Результаты представить по форме табл. 5
Таблица 5
Результаты опытов и расчетные данные
№ п/п |
Формула соли |
R, Ом |
χ, См∙см-1 |
|
|
|
с, моль-экв/дм3 |
с, моль/дм3 |
ПР |
|||
См ∙см2 ∙моль-1 |
||||||||||||
1 2 . . . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Контрольные вопросы:
1. Сущность кондуктометрии. Методика экспериментального измерения электропроводимости растворов электролитов.
2. Предельные подвижности ионов. Закон Кольрауша.
3. Расчет растворимости соли по удельной электрической проводимости раствора.
4. Растворимость и произведение растворимости.
Работа 5
Кондуктометрическое титрование
Цель работы: ознакомление с методом кондуктометрического титрования на примере реакции нейтрализации.
Теоретические основы работы
Кондуктометрией называется метод электрохимического анализа, основанный на измерении электропроводности растворов электролитов. Кондуктометрия широко используется в научных исследованиях, техническом анализе, для дистанционного контроля состава раствора в химической технологии. Метод кондуктометрического титрования основан на зависимости электропроводимости раствора от концентрации. При таком титровании не нужны индикаторы и его можно проводить с окрашенными и разбавленными растворами. Если между электролитами протекает химическая реакция, на кривой кондуктометрического титрования обычно появляется излом, указывающий на завершение реакции.
Например,
1) Если к раствору сильной кислоты
добавляют сильное основание
,
то в результате реакции нейтрализации
осуществляется процесс
Здесь
на каждый эквивалент добавленной щелочи
расходуется один эквивалент ионов
водорода. Таким образом, высокоподвижный
ион Н+
заменяется на ион Na+,
подвижность которого примерно в 7 раз
ниже. Это приводит к уменьшению
электропроводности раствора. Уменьшение
продолжается до точки эквивалентности,
в которой раствор содержит только соль
.
При дальнейшем добавлении
электропроводность возрастает за счет
роста концентрации Na+
и ОН-.
Точку эквивалентности можно найти как
точку излома на кривой кондуктометрического
титрования, т.е. как пересечение нисходящей
и восходящей линий на зависимости χ
= f(V),
где χ
– удельная электрическая проводимость,
V
– объем титранта.
2)
При титровании слабой кислоты (например
СН3СООН)
сильным основанием
электропроводность
сначала слабо уменьшается, поскольку
исчезает то небольшое количество ионов
водорода, которое образовалось при
диссоциации слабой кислоты. Дальнейшее
добавление сильного основания приводит
к образованию ацетата натрия, а кривая
выглядит так, как если бы в раствор
добавляли
.
В точке эквивалентности электропроводимость
резко возрастает за счет появления в
растворе свободных ионов ОН−,
обладающих аномально высокой подвижностью.
3) При титровании смеси слабого и сильного электролита на кривой титрования наблюдаются две точки эквивалентности.
Приборы и
материалы:
установка для измерения сопротивления;
электролитическая ячейка; бюретка; 0,1
М раствор
;
растворы
и
неизвестной концентрации; дистиллированная
вода.