Практикум по физической химии. Кондуктометрия: Методическое пособие, страница 6

В термостатируемый стаканчик наливают 40 мл раствора HCl с концентрацией 0.01 М, опускают датчик и измеряют удельную электропроводность. Затем титруют 0.2 н раствором KOH с помощью микробюретки, измеряя электропроводность раствора через интервалы примерно 0.1–0.2 мл. Записывают в таблицу объём добавленной щелочи и значения удельной электропроводности.

Обработка результатов

Строят график зависимости удельной электропроводности титруемого раствора от объёма добавленной щелочи. Находят точку излома и определяют начальную концентрацию кислоты по данным кондуктометрического титрования, считая, что концентрация щелочи известно точно.

Определяют по графику удельную электропроводность c в точке излома и угловые коэффициенты прямых в кислой и щелочной областях.

Поскольку в точке эквивалентности единственным электролитом в растворе является KCl с концентрацией 0.01 М, то ожидаемое значение  равно 0.001411 ом^–1см^–1 при 25 ⁰ С.

По значениям угловых коэффициентов, используя уравнения (7)–(9), оценивают ионные электропроводности , ,  и , принимая, что .

Оценивают подвижности и числа переноса ионов H⁺ и OH^– в растворах HCl и KOH.

Оценивают по формуле Стокса радиусы сольватированных ионов K⁺ и Cl^–.

Задача К-1

КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ

(дополнение)

Задача К-1 может выполняться в нескольких вариантах. Во всех случаях будем полагать, что: 1) для титрования используется раствор сильной щелочи КОН; 2) концентрация титрующего раствора достаточно велика, чтобы можно было пренебречь изменением объёма исследуемого раствора или учесть это изменение, как поправку; 3) подвижность ионов не зависит от концентрации. Будем использовать обозначения:  º  – исход-ная концентрация кислоты,  – число молей прилитой щелочи отнесенное к объёму исследуемого раствора.

Вариант № 1. Титрование сильной кислоты. Этот вариант рассмотрен в основной части методического пособия «Кондуктометрия».

Вариант № 2. Титрование слабой кислоты. Можно использовать, например, уксусную кислоту.

.

В этом случае кривая титрования имеет иной вид, нежели в предыдущем варианте. Для того чтобы понять причины этого различия введём упрощающие допущения.

Предположим, что соль KA полностью диссоциирована, а степень диссоциации кислоты a невелика, но все же достаточна, чтобы пренебречь диссоциацией воды. При этом в «кислой» области (y < a) уже при небольших добавках КОН к титруемой кислоте оказывается, что концентрации ионов A^– и K⁺ примерно одинаковы и равны величине у. Концентрация протонов может быть найдена из выражения для константы равновесия

Для качественного анализа ситуации предположим, что      , то есть рассмотрим вид кривой титрования в начальной области, где, как оказывается, концентрация  изменяется приблизительно обратно пропорционально величине .

В «кислой» области удельная электропроводность  связана с концентрациями ионов и их ионными электропроводностям как

При увеличении величины у,первое слагаемое уменьшается, а второе линейно возрастает. Суммарный эффект может быть различным, в частности, удельная электропроводность раствора при увеличении у может проходить через минимум.

Для «щелочной» области (y > a) получаем другое уравнение:

                                  

В точке эквивалентности в растворе присутствует только ацетат калия и

                                                                                 

Видно, что в «щелочной» области удельная электропроводность увеличивается при увеличении у, то есть при добавлении КОН.

Таким образом, зависимость  от  в «кислой» и «щелочной» областях описывается разными выражениями. В точке эквивалентности на зависимости  от должен наблюдаться излом, а на зависимости  от  должен наблюдаться скачёк.

Цель работы в варианте №2 состоит в том, чтобы определить концентрацию раствора слабой кислоты титрованием с КОН. Кроме этого по полученным результатам можно: