Практическая работа Вычисление величины произведения растворимости,водородного показателя

Практическое занятие № 1

Тема 1.1. Теоретические основы аналитической химии.

Наименование занятия: Вычисление величины произведения

растворимости, водородного показателя, концентрации

ионов водорода и гидроксид – ионов

Цель занятия: Отработать навыки в расчете величин произведения

растворимости, водородного показателя, концентрации ионов

водорода и гидроксид – ионов

Приобретаемые умение и навыки: умение расчета величин произведения

растворимости, водородного показателя, концентрации ионов

водорода и гидроксид – ионов

Рабочее место: Лаборатория

Продолжительность занятия: 2 часа

Оснащенность рабочего места: Рабочая тетрадь, Периодическая система

химических элементов Д.И. Менделеева

Форма организации занятия: Индивидуальная

Техника безопасности на рабочем месте: Инструкции ИОТ 027 – 12, 066 – 12

Литература: И.К. Цитович. Курс аналитической химии, гл. 1, § 7, гл. IV, § 1

Форма контроля знаний: Проверка тетради

Контрольные вопросы при допуске к работе

1. Дать определение ионному произведению воды

2. Какой концентрации ионов водорода соответствует:

а) нейтральный раствор;

б) кислый раствор;

в) щелочной раствор?

1. Дать определение водородному показателю рН

2. Какова формула раствора количества гидроксид – ионов?

3. Что характеризует величина произведения растворимости?

Методические указания

Диссоциация воды:

Н₂О  Н⁺ + ОН^-

Ионное произведение воды – величина постоянная:

[Н⁺] ∙ [ОН^-] = КН₂О

КН₂О = [Н⁺] ∙ [ОН^-] = 10^-7 ∙ 10^-7 = 10^-14

[ОН^-] = КН₂О / [Н⁺]

Если [Н⁺] = 10^-3 моль/л, то [ОН^-] = КН₂О : [Н⁺] = 10^-14 : 10^-3 = 10^-11 моль / л

Нейтральный раствор [Н⁺] = [ОН^-] = 10^-7 моль/л

Кислый раствор [Н⁺]  10^-7 моль / л

Щелочной раствор [Н⁺]  10^-7 моль / л

Водородный показатель рН – десятичный логарифм концентрации водородных ионов, взятый с обратным знаком:

рН = - lg [Н⁺]

pH = - lg [ОН^-]

Сумма водорода и гидроксидного показателя для любого водного раствора – величина постоянная.

Отсюда следует, что рН = 14 – рОН или рОН = 14 – рН

Вычисление концентрации водородных ионов [Н⁺] в растворе одноосновной сильной кислоты

Одноосновные сильные кислоты (хлороводородная, азотная, хлорная) диссоциирует практически полностью по схеме:

НА  Н⁺ + А^-

В их растворах концентрация водородных ионов равна концентрации кислоты:

[Н⁺]  С_к (1),

где С_к – концентрация кислоты (моль / л)

Вычисление концентрации водородных ионов [Н⁺] в растворе одноосновной слабой кислоты

Для слабой одноосновной кислоты, диссоциирующей по схеме:

НА  Н⁺ + А^-

константа диссоциации:

К_к = [Н⁺] ∙ [А^-] / [НА] (2),

Если обозначить концентрацию диссоциированных молекул кислоты через Х, то [Н⁺] = [А^-] = х, а концентрация недиссоциированных молекул [НА] = С_к – х.

Поскольку концентрация диссоциированных молекул х в растворе слабой кислоты незначительна по сравнению с ее общей концентрацией, принимают, что С_к – х = С_к.

Подставляя эти обозначения в уравнение (2), получаем

К_к = х²/С_к, откуда х =  или [Н⁺] =  (3)

Вычисление концентрации водородных ионов [Н⁺] в растворе слабой многоосновной кислот

Поскольку двухосновные (и многоосновные) кислоты диссоциируют в

несколько ступеней:

Н₂А  Н⁺ + НА^- ; НА^-  Н⁺ + А^2-

каждой из них отвечает своя константа диссоциация:

К₁ = [Н⁺] ∙ [НА^-] / [Н₂А] ; К₂ = [Н⁺] ∙ [А^2-] / [НА^-] (4)

Двухосновные кислоты (сероводородная, угольная) имеют первую К₁ и вторую К₂ константы диссоциации.

Вычисляя [Н⁺] в растворе слабой многоосновной кислоты, учитывают только первую ступень диссоциации.

Величина произведенная растворимости (ПР) количественно характеризует свойство малорастворимого электролита растворяться и называется произведением растворимости.

Отсюда следует правило: как он ни изменялись концентрации отдельных ионов в насыщенном растворе малорастворимого электролита, произведение их (при неизменной температуре) остается постоянной величиной.

ПРСа₃(РО₄)₂ = [Ca²⁺] ∙ [РО₄^3-]²

Содержание и последовательность выполнения работы

Задание 1. Отработать навыки в расчете величин водородных показателей, концентрации ионов водорода и гидроксид – ионов

Задача 1. Вычислите [Н⁺] и рН 0,05 н. НСl

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача 2. Вычислите [Н⁺] и рН 0,2 н. уксусной кислоты

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача 3. Вычислите [Н⁺] в 0,025 н. растворе сероводородной кислоты

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача 4. Вычислите [Н⁺] и рН 0,03 н. азотной кислоты

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача 5. Вычислите [Н⁺] в 0,015 н. растворе серной кислоты

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача 6. Вычислите [ОН^-] и рОН для 0,05 н. КОН

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача 7. Вычислите [ОН^-] и рОН для 0,005 н. NaOH

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Таблица пересчета рН на концентрацию водородных ионов

[Н⁺], и наоборот

Десятичные доли рН	Сотые доли рН
	,00	,01	,02	,03	,04	,05	,06	,07	,08	,09
,0 ,1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,9	1,000 0,794 0,631 0,501 0,398 0,316 0,251 0,200 0,158 0,126	0,977 0,766 0,617 0,490 0,389 0,309 0,245 0,195 0,155 0,123	0,955 0,759 0,603 0,479 0,380 0,302 0,240 0,191 0,151 0,120	0,933 0,741 0,589 0,468 0,372 0,295 0,234 0,186 0,148 0,117	0,912 0,725 0,575 0,457 0,363 0,288 0,229 0,182 0,145 0,115	0,891 0,708 0,562 0,447 0,355 0,282 0,224 0,178 0,141 0,112	0,871 0,692 0,550 0,437 0,347 0,275 0,219 0,174 0,138 0,110	0,851 0,676 0,538 0,427 0,339 0,269 0,214 0,170 0,135 0,107	0,832 0,661 0,525 0,417 0,331 0,263 0,209 0,166 0,132 0,105	0,813 0,646 0,513 0,407 0,324 0,257 0,204 0,162 0,129 0,102

Примечания.

а) Для определения [Н⁺] по известному рН находят в первом вертикальном столбце первый знак мантиссы величины рН и в первой горизонтальной строке – второй знак этой мантиссы. В точке пересечения линий, идущих от найденных цифр, находят значение [Н⁺], умножают его на 10 в степени, равной характеристике рН, но взятой с отрицательным знаком

Пример: рН = 5,36. Тогда [Н⁺] = 0,437 ∙ 10^-5.

б) Для определения рН по известной величине [Н⁺] преобразует величину [Н⁺] так, чтобы она имела вид числа, начинающегося с 0 и умноженного на 10 в некоторой отрицательной степени. Это число находят в середине таблицы. Затем, двигаясь от него влево и вверх, находят два знака после запятой в величине рН. Характеристика рН будет равна той степени, в которую возведено число 10 в величине [Н⁺], но с положительным знаком.

Пример: [Н⁺] = 2,34 ∙ 10^-7 = 0,234 ∙ 10^-6, тогда рН = 6,63

Растворимость и произведение растворимости некоторых электролитов

(при 18 – 25^оС)

Формула вещества	Растворимость моль/л	Произведение растворимости
ВаСО3 BaSO4 SrSO4 SrCO3 CaSO4 CaCO3 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Zn(OH)2 ZnS AgCl AgBr PbCl2 PbSO4	8,9 * 10-5 1,0 * 10-5 5,3 * 10-4 4,0 * 10-5 7,8 * 10-3 6,9 * 10-5 4,9 * 10-6 1,9 * 10-10 1,4 * 10-6 3,5 * 10-12 1,25 * 10-5 8,8 * 10-7 3,9 * 10-2 1,5 * 10-4	[Ba2+][CO32-] = 8 *10-9 [Ba2+][SO42-] = 1,1 * 10-10 [Sr2+][SO42-] = 2,8 * 10-7 [Sr2+][CO32-] = 1,6 * 10-9 [Ca2+][SO42-] = 6,1 * 10-5 [Ca2+][CO32-] = 4,8 * 10-9 [Fe2+][OH-]2 = 4,8 * 10-16 [Fe3+][OH-]3 = 3,8 * 10-38 [Zn2+][OH-]2 = 1,0 * 10-17 [Zn2+][S2-] = 1,2 * 10-23 [Ag+][Cl-] = 1,56 * 10-10 [Ag+][Br-] = 7,7 * 10-13 [Pb2+][Cl-] = 2,4 *10-4 [Pb2+][SO42-] = 2,2 * 10-8

Задание 2. Отработать навыки в вычислении произведения растворимости малорастворимого электролита

Задача 1. Растворимость сульфата бария при 25^оС равна 0,00245 г / л. Вычислите ПРВаSO₄.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача 2. Вычислите ПРСаСО₃ зная, что растворимость его при данной температуре равна 0,013 г / л

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оценка:__________________

«_____»________________201___г. ________________________

(подпись преподавателя)