Практикум по физической химии. Потенциометрия: Методическое пособие, страница 13

В ходе титрования слабой кислоты сильной щёлочью достаточно быстро начинает выполняться условие b>> |[OH^–] – [H⁺]|. Поэтому при титровании [A^–] »b. Учитывая уравнение материального баланса

,

получаем

,

и выражение для константы диссоциации сводится к следующему:

.

.

Величину коэффициента активности можно вычислить по теории Дебая–Хюккеля. Если ограничиться вторым приближением теории, получаем следующую формулу для расчёта pK_A:

.                  (11)

При обработке результатов по этой формуле следует построить зависимость рассчитанной величины pK_A от I и ограничиться областью, где ионная сила раствора невелика и pK_A примерно постоянна.

Экспериментальная часть

Экспериментальная установка состоит из рН-метра «Анион 4101», который работает  в  режиме  измерения  рН,  и  гальванической

Рис. 12.  Комбинированный    электрод и датчик температуры

ячейки. Ячейка представляет собой стаканчик на 50 мл, в который опущен комбинированный электрод ЭСК-10601/7, включающий в себя стеклянный электрод и хлорсеребряный электрод сравнения. Кроме электродов, в стаканчик опущен также датчик температуры (на рис. 10 он чёрный, слева от электрода). Измерения проводятся при комнатной температуре. Перед началом измерений нужно ознакомиться с порядком работы на рН-метре по инструкции, находящейся на рабочем столе.

Приготовление растворов

Исходные водные растворы приготовлены лаборантом и имеют следующие концентрации:

Проведение измерений

Приподнять держатель, в котором закреплены комбинированный электрод и датчик температуры, убрать стаканчик с раствором, в котором они находились, и обмыть дистиллированной водой. Налить 40 мл раствора кислоты в стаканчик на 100 мл, поместить туда якорёк и поставить на магнитную мешалку. Опустить в стаканчик комбинированный электрод и датчик температуры, измерить pH раствора, результат записать.

Оттитровать этот раствор щелочью для предварительного определения точки эквивалентности.

Провести повторное титрование, добавляя вначале по 1 мл щелочи, а вблизи точки эквивалентности – по 0,1 мл. Построить дифференциальный график  от V (V – объём прилитой щелочи), найти точку эквивалентности и рассчитать точную концентрацию кислоты.

Результаты экспериментов занести в таблицу.

Рассчитать константу диссоциации кислоты и pK_a по измеренному значению pH рабочего раствора HA(первый способ).

Перестроить кривую титрования, пользуясь формулой (11). Найти pK_a исследуемой кислоты, используя область с небольшой ионной силой, где рассчитанное значение pK_a примерно постоянно (второй способ).

Задача П-3

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ЭДС ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА И РАСЧЁТ                 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Целью работы является измерение температурного коэффициента гальванического элемента и расчёт изменения энергии Гиббса и энтропии при протекании химической реакции в гальваническом элементе. Исследуется процесс в элементе, составленном из водородного и хлорсеребряного электродов с HCl в качестве электролита.

       В разделе «Термодинамика гальванического элемента» показано, что существует простое соотношение (3), связывающее  ЭДС гальванического элемента E и изменение энергии Гиббса в ходе реакции:

.                              

Дифференцируя это соотношение по температуре, получаем выражение для изменения энтропии в ходе реакции:

.

       В работе используется гальванический элемент, составленный из водородного и хлорсеребряного электродов с HCl в качестве электролита:

.

В элементе протекает реакция

1/2 H₂ + AgCl = HCl + Ag.

Потенциал левого (водородного) электрода равен

.

Если давление водорода равно 1 атм, то

.