Практическая работа. 1) Выполнить лабораторную работу «Приготовление буферного раствора заданного состава и исследование его свойств»

1) Выполнить лабораторную работу «Приготовление буферного раствора заданного состава и исследование его свойств».

 

2) Цель работы: По заданию преподавателя приготовить методом смешения определенный объем (мл) ацетатного или аммиачного буферного раствора с заданным значением рН на основе растворов составляющих их компонентов с известной начальной концентрацией. Исследовать влияние разбавления, добавок сильной кислоты и щёлочи на рН буферной смеси, определить буферную ёмкость приготовленного раствора по кислоте и щёлочи.

 

3) Методика проведения работы.

1) На основе уравнений рассчитать с точностью до ±0,1 мл объёмы исходных растворов сопряжённых кислоты и основания, необходимые для приготовления 60 мл заданной буферной смеси:

рК (СН₃СООН) = 4,756 рК_b (NH₄OH) = 4,752.

Найденные объёмы растворов отмерить с помощью градуированной пипетки или бюретки, перенести их в коническую колбу на 250 мл и перемешать.

2) Отлить часть приготовленного буферного раствора в стаканчик на 50 мл и измерить его рН на рН - метре. Качество приготовления раствора оценивается на основе следующего требования:

рН (измерение) = рН (задание) ± 0,1

3) Приготовленный буферный раствор разделить на три части для исследования его свойств:

а) В стаканчик на 50 мл отобрать пипеткой 20 мл буферного раствора и добавить в него градуированной пипеткой 0,5 мл раствора сильной кислоты с С (1/n Н_nX) = 0,5 моль/л. Измерить рН полученного раствора на рН-метре.

б) В стаканчик на 50 мл отобрать пипеткой 20 мл буферного раствора и добавить в него градуированной пипеткой 0,5 мл раствора щёлочи с С (1/n M(OH)_n) = 0,5 моль/л. Измерить рН полученного раствора на рН-метре.

в) В стаканчик на 50 мл отобрать пипеткой 10 мл буферного раствора и добавить в него пипеткой 10 мл воды. Измерить рН полученного раствора на рН-метре.

4) На основе экспериментальных данных рассчитать буферную ёмкость раствора по кислоте и щёлочи и сделать вывод об его устойчивости по отношению к добавкам кислот и щелочей.

5) На основе уравнения Г-Х сделать теоретический расчёт рН буферных растворов после добавок сильной кислоты и щёлочи и сравнить полученные результаты с экспериментом. Провести теоретический расчёт буферной ёмкости приготовленного раствора по кислоте и щёлочи и сравнить полученные результаты с экспериментом.

Внимание! В расчётных формулах количества внесенных кислоты и основания должны соответствовать объёму буферного раствора 20 мл, в который были сделаны добавки.

6) Полученные результаты свести в таблицу.

По аналогии составляется таблица в случае приготовления и исследования свойств аммиачного буферного раствора.

 

4) Результаты представить в виде заполненной таблицы:

 

Приготовление методом смешения и исследование свойств ацетатного буферного раствора с рН =...

(V_буф. = 60 мл; С_нач.(НАс) = …М; V_р-ра (НАс) = …мл; С_нач.(NaАс) = …М; V_р-ра (NaАс) = …мл)

	Приготовленный буферный раствор	Влияние добавок Vбуф. = 20 мл nк(НАс) = ….ммоль n0(NaAc) = …ммоль	Буферная ёмкость	Влияние разбавления
	n (Н+) = ….ммоль	n (ОН-) = ….ммоль	Вк, моль Н+/л	Вщ, моль ОН-/л	(10 мл буф. р-ра + 10 мл Н2О)
Экспериментальные значения рН, Вк и Вщ
Теоретически рассчитанные значения рН, Вк и Вщ

 

5) В выводе: отразить итог проделанной работы, какая буферная емкость преобладает и почему, объяснить влияние на рН буферного раствора разбавления.

 

4. Задачи для самостоятельного разбора на занятии:

Вычислите рН ацетатного буферного раствора, полученного смешением 300 мл раствора 1. Вычислите рН раствора, полученного смешением 100 мл 0,1М раствора уксусной кислоты и 50 мл 0,01М раствора ацетата калия, если кажущаяся степень диссоциации его в полученном растворе равна 90%. рК_а(СН₃СООН) = 4,76.

2. 0,1М раствор HCl объемом 100 мл полностью поглотил 0,56 л NH₃ (н.у). Какой объем хлороводорода должен поглотиться для полной нейтрализации аммиака. Найти рН конечного раствора.

3. В 1 л раствора, содержащего 15 г уксусной кислоты, добавили 200 мл 0,5М раствора NaOH. Затем избыток кислоты нейтрализовали полностью, добавив 0,5М раствор NaOH. Какой объем щелочи потребовался для нейтрализации. Определить рН на каждом этапе.

4. В 1 л воды растворили 11,2 л аммиака (н.у.), затем через полученный раствор пропустили еще 5,6 л аммиака и 8.4 л HCl. Найти рН на каждом этапе. Как изменится рН конечного раствора при добавлении к нему: а) 0,1 моль Ba(OH)₂; б) 0,2 моль HCl.

5. Какую массу NaOH надо добавить к 1 л 0,1М раствора уксусной кислоты, чтобы получить буферный раствор с рН = 4,9.

6. Какие объемы 0,1М растворов уксусной кислоты и ацетата натрия необходимо взять для приготовления 100 мл буферного раствора с рН = 5,3.

7. Как изменится рН 1л фосфатного буферного раствора, содержащего 0,1 моль NaH₂PO₄ и 0,2 моль Na₂HPO4 после добавления 0,005 моль HCl; 0,02 моль NaOH, если рК_а² = 7,2. Оцените буферную емкость раствора по отношению к кислоте и щелочи.

8. Вычислите рН ацетатного буферного раствора, полученного смешением 300 мл раствора ацетата с молярной концентрацией 0,5 моль/л и 800 мл уксусной кислоты с концентрацией 0,25 моль/л.

Рекомендуемая литература:

Основная:

1. В.А. Попков, С.А. Пузаков. Общая химия: Учебник. - М.: ГЭОТАР-Медиа. - 2010.

2. С.А. Пузаков, В.А. Попков. Сборник задач и упражнений по общей химии. - М.: Высшая школа. – 2004.

 

Дополнительная:

1. В.И. Слесарев. Основы химии живого.- Санкт-Петербург: Химиздат.- 2001.

2. А.В. Суворов, А.Б. Никольский. Вопросы и задачи по общей химии. – Санкт-Петербург: Химиздат. – 2002.

 

 

Методические указания подготовлены: доцентами Н.И. Никитиной и Е.И. Казаковой

 

 

Методические указания утверждены на заседании кафедры №_____ от «___» ________20___ г.

 

 

Зав. кафедрой: _____________________________/Е.И. Казакова