Основы теоретической электрохимии (стр. 2 )

(4)

где А – постоянная величина, зависящая от природы электролита.

Разбавленные растворы слабых электролитов близки по свойствам к идеальным растворам. Равновесие в таких растворах определяется константой диссоциации, которая может быть выражена через степень диссоциации:

(5)

В случае растворов сильных электролитов уравнение (5) неприемлемо из-за сильного отклонения свойств таких растворов от свойств идеальных систем, в этом случае говорят о кажущейся степени диссоциации.

Электропроводность электролитов существенно зависит от температуры. С повышением температуры электропроводность растворов возрастает вследствие увеличения скорости движения ионов (уменьшения вязкости среды), следуя линейной зависимости:

где ?t и ?18 – электропроводность при температуре t и 18°С, соответственно, а – температурный коэффициент электропроводности. Увеличение температуры на один градус приводит к возрастанию электропроводности на 2-2,5%.

Выполнение работы

Приборы и реактивы: ФЭК-М,  плоскодонные колбы на 50 мл,  мерные колбы на 500 мл и 1000мл, пипетки  на  20 мл,  0,1 Н раствор хлороводородной кислоты, 0,1 М раствор  уксусной кислоты, индикаторы: метиловый оранжевый и фенолфталеин.

Описание работы.

  Предварительно строят  по значениям  оптических плотностей  стандартных растворов калибровочный график.

Построение калибровочного графика

       Готовят серию  растворов (0,1,0,05, 0,025, 0,0125 и 0,00625М) уксусной кислоты. Измеряют  оптическую плотность  приготовленных растворов. Для измерения  используют кювету  длиной 1 см. результаты опыта заносят в таблицу:

Концентрация раствора С	Оптическая плотность D

       По  данным таблицы строят  график зависимости D-f(C).

       Затем готовят 0,1 М растворы  хлороводородной и уксусной кислот и, титруя гидроксидом натрия  в присутствии фенолфталеина, определяют  их точную концентрацию. Из 0,1М раствора  уксусной  кислоты путем разбавления  готовят 0,02, 0,015, 0,001 и 0,005М растворы.

Подготавливают фотоэлектроколориметр к работе.

       Цвет индикаторов в разведенных растворах зависит  главным образом от концентрации в этих растворах  водородных ионов или  гидроксид-ионов. Учитывая, что разбавленные  сильные  кислоты  полностью  диссоциированы, можно получить  их растворы с любой  желательной  концентрацией  водородных ионов. Окраску  этих  растворов при  прибавлении подходящего  индикатора можно сравнить, применяя  один и тот же  индикатор, с окраской  раствора слабой кислоты, общая  концентрация  которой  нам  известна, но неизвестна  концентрация  ионов водорода.

       Растворы сильной кислоты и  исследуемой  слабой  кислоты  одинаковых аналитических концентраций с раствором  индикатора  помещают  в кюветы колориметра  и измеряют  оптическую плотность растворов.

Так же  производят  измерения  со всеми  исследуемыми  растворами. Результаты записывают в таблицу:

Концентрация кислоты, моль/л - С0	Оптическая плотность слабой кислоты D	Оптическая плотность сильной кислоты D0	СН+	а	К

Степень диссоциации рассчитывают по формуле:

а=СН+/С0= D/ D0

Концентрация ионов в слабой кислоте может быть определена  по  формуле:

СН+=С D/ D0

Константу диссоциации  рассчитывают по следующей формуле:

К=а2С

Зная  концентрацию исследуемых растворов слабой кислоты, вычисляют  степень диссоциации при всех  разбавлениях.

Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы:

1. Какой процесс называется электролитической диссоциацией?
2. Какие вещества называются электролитами?
3. Что называется молярной проводимостью?
4. От каких факторов зависит степень электролитической диссоциации ??
5. Какие электролиты относятся к сильным?
6. Закон Кольрауша.

7. Постулаты теории Аррениуса.

Практическое занятие 6. Изучение скорости гидратации уксусного ангидрида методом  электропроводности. Лабораторная работа 2

Ц е л ь  р а б о т ы: Определение средней константы аналитической и графической скорости 

Р е а к т и в ы  и  п р и б о р ы: мостик Кольрауша, уксусный ангидриді (СН3СО)2 О, дист вода.

Вопросы для допуска к лабораторной работе

Методические рекомендации по проведению работ и обработке экспериментальных данных

Последовательность выполнения работы. После установки термо­стата на указанную температуру и проверки постоянства температур­ного режима (допустимые колебания температуры 0,1-0,2°) следует собрать схему для измерения электропроводности. При работе с мо­стиком для измерения емкостей и сопротивлений и включить прибор в сеть.

В 50-мл мерную колбу поместить 6 мл уксусного ангидрида и довести объем раствора дистиллированной (предварительно термостатированной) водой до метки. В момент начала растворения уксусного ангидрида включить секундомер и не выключать его до конца опыта (до установления постоянного значения электропровод­ности). Отметить по секундомеру время начала и конца растворения, (при приливании воды четко видна граница раздела двух жидких слоев, после взбалтывания наблюдается помутнение. Момент исчезнове­ния мути принять за конец растворения). Среднее время принять за время начала реакции. Растворение проводить при энергичном перемешивании. Сосуд для измерения электропроводности, снабжен­ный притертой крышкой, после двукратного промывания (ополаски­вания) исследуемым раствором заполнить этим же раствором. Электроды должны быть погружены в раствор на 0,5—1 см ниже уровня раствора. Сосуд погрузить в термостат, в котором встряхивать его в течение 3 мин до установления постоянного температурного режима. Одно­временно на магазине сопротивления мостика Кольрауша подобрать определенное постоянное сопротивление так, чтобы отсутствие тока на участке CD соответствовало положению движка С реохорда в середине шкалы. Все дальнейшие измерения выполнять, не меняя этого сопротивления.

Один из работающих измеряет электропроводность, другой следит за секундомером и записывает показания секундомера и реохорда.

Измерение электропроводности проводится тем чаще, чем выше тем­пература опыта. Два-три измерения произвести через 30 сек, четыре-пять измерений — через 1 мин, два-три измерения — через 5 мин одно после другого, далее сделать измерения через 10 мин, через 1 ч и еще через 1 ч. Постоянство показаний реохорда указывает на конец реакции. Результаты измерений записать в таблицу по образцу.

Температура опыта _____, концентрация  раствора __________, Rмаг_____

       

Таблица 1

Номер измерении	Время измерения по часам	Время от начала реакции, мин	а?, мм	1000 - а?, мм	R?, ом	1/R?, ом-1	1/R?-1/R?	lg 1/R?-1/R?	lg1/R?-1/R?/    1/R?-1/R?	k=2.3/?lg1/R?-1/R?/    1/R?-1/R?

При обработке результатов измерений следует учитывать, что иссле­дуемая реакция является реакцией первого порядка, поэтому расчеты вести по уравнению

кезінде k = 2,3/? х lgС0А/ СА

Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы

Электрическая проводимость растворов электролитов.

Кондуктометрия

Практическое занятие 7. Измерение электрической проводимости растворов. Определение константы кондуктометрической ячейки. Лабораторная работа 3

Цель работы: измерить сопротивление стандартных растворов хлори­да калия двух или трех концентраций после термостатирования; рассчитать константу ячейки.

Вопросы для допуска к лабораторной работе

Теоретическое пояснение. Электрическая проводимость G — это величина, обратная сопротивлению R:

  G =  (1)

Электрическая проводимость измеряется в сименсах. 1 сименс (См) = 1 Ом-1. 

Сопротивление проводника любого вида пропорционально его длине l и обратно пропорционально сечению S:

  R = ?   (2)

где ? — удельное сопротивление.

Сочетание равенств (1) и (2) дает:

  G = = ?    (3)

Величина ?, обратная удельному сопротивлению, называется удельной электрической проводимостью. Она представляет собой проводимость 1 cм3 раствора, помещенного между параллельными элек­тродами с площадью, равной 1 м2 находящимися на расстоянии 1 м. Удельная проводимость измеряется в См/м. Величина ?, зави­сит от природы растворителя и растворенного вещества, его кон­центрации, температуры, а для слабых электролитов — также от степени диссоциации ?: