Определение осмотической концентрации и изотонического коэффициента раствора электролита

Цель: Приобрести навыки физико-химических измерений и обработки результатов эксперимента на примере криометрического определения осмотической концентрации и изотонического коэффициента 5%-ного раствора натрия сульфата.

Оборудование: Прибор для криометрических измерений. Термометр для измерения температуры в области ее отрицательных значений с ценой деления 0,1 К.

Реактивы: Дистиллированная вода, лед колотый (снег), натрий хлорид технический, исследуемый раствор.

Выполнение эксперимента: Получите у лаборанта прибор для криометрических определений.

Прибор (рис. 1) состоит из широкой стеклянной пробирки 1, закрытой пробкой, в которую вставлены термометр 2 и металлическая мешалка 3. Пробирку помещают в толстостенный стакан 4, в котором готовят охлаждающую смесь.

Рисунок 1

Приготовьте охлаждающую смесь из 3 ч. снега или льда и 1 ч. NaCl. Поместите смесь в сосуд 4. Измерьте термометром температуру охлаждающей смеси. Она должна быть около -5°С. Охлаждающая смесь должна заполнять стакан примерно на 3/4 его объема.

 

В пробирку 1 налейте такой объем дистиллированной воды, чтобы полностью покрыть резервуар термометра, закройте пробирку пробкой с термометром и мешалкой и поместите пробирку в стакан с охлаждающей смесью. Непрерывно помешивая воду мешалкой 3 (старайтесь не касаться мешалкой термометра), следите за изменением температуры. Следите, чтобы термометр не касался дна и стенок пробирки 1. Обычно температура опускается немного ниже точки замерзания воды, затем начинается кристаллизация, выделяется энергия и столбик ртути или спирта резко поднимается вверх и затем застывает на значении температуры кристаллизации воды (около 0°С). Отметьте температуру замерзания воды, запишите ее в журнал с точностью, которую позволяет зафиксировать используемый вами термометр. Выньте пробирку из охлаждающей смеси и, подогревая ее рукой, полностью растворите образовавшиеся кристаллы льда. Снова опустите пробирку в охлаждающую смесь и повторите определение температуры замерзания воды. Получите у преподавателя склянку с анализируемым раствором и запишите в журнал данные о растворе. Сполосните пробирку 1 анализируемым раствором и заполните ее раствором так же, как и при измерении температуры замерзания воды. Закройте пробирку пробкой, вставьте в нее термометр и мешалку (предварительно и то и другое должно быть сполоснуто анализируемым раствором). Определите температуру начала замерзания раствора, как определяли температуру замерзания воды. Все измерения запишите в лабораторный журнал. После работы разберите прибор для криоскопических измерений. Вылейте раствор из пробирки 1. Сполосните водопроводной и дистиллированной водой. Вымойте стакан 4.

Обработка результатов эксперимента: Рассчитайте моляльную концентрацию анализируемого раствора. По экспериментально найденному понижению температуры замерзания раствора по сравнению с температурой замерзания воды рассчитайте реальную осмотическую концентрацию ионов в растворе. Найдите изотонический коэффициент раствора, как частное от деления действующей концентрации ионов (ib) на концентрацию вещества (b). Сравните найденное значение с максимальным для раствора данного вещества. Объясните возможные причины отклонений.

Расчёты:

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Выводы:

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вопросы к защите работы:

1. Приведите примеры растворов, для которых изотонический коэффициент может иметь максимальное значение, равное 2.

______________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________

2. При какой температуре будет закипать 5% раствор Na₂S0₄?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Оцените осмотическое давление анализируемого раствора при 37°С.

 

______________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Занятие 1.1.4.

ТЕМА: Протолитические реакции. Буферные растворы.

ЦЕЛЬ: На основе теории кислотно-основных равновесий уяснить сущность протолитических процессов, протекающих в организме, механизмов действия буферных систем организма, их взаимосвязь и роль в поддержании кислотно-основного гомеостаза.

Лабораторная работа №3

Свойства буферных растворов

ЦЕЛЬ: Приобрести навыки в приготовлении буферных смесей с определенным значением рН; изучить некоторые свойства буферных растворов.

Оборудование: Штатив с пробирками, бюретки-3 шт., пипетки вместимостью 2 и 10 мл, конические колбы вместимостью 50 мл.

Реактивы: Растворы уксусной кислоты (0,1 и 1 моль/л), натрия ацетата (0,1 и 0,01 моль/л), НС1 (0,1 и 0,01 моль/л), NaOH (0,1 моль/л), 0,9%-ный NaCI; раствор универсального индикатора или универсальная индикаторная бумага и цветные таблицы для определения рН по окраске универсального индикатора.

Выполнение эксперимента.

Опыт 1. Приготовление буферных смесей с различным значением рН.

 

В три одинаковые пробирки налейте из бюретки растворы уксусной кислоты (С = 0,1 моль/л) и натрия ацетата той же концентрации в объемах, указанных в таблице 1.

Таблица 1

	ПРОБИРКА
	№ 1	№ 2	№ 3
Объем раствора кислоты, мл
Объем раствора соли, мл
Соотношение (кислота): [соль]	9:1	1:1	1:9
Значение рН, найденное в опыте
Значение рН вычисленное

 

Прибавьте к каждому раствору по 3 капли раствора универсального индикатора. Сравните окраску растворов с окраской в специальной цветной таблице, прилагаемой к универсальному индикатору, при различных значениях рН. Запишите в таблицу 1 значения рН для каждого из растворов. Рассчитайте рН и также запишите их в таблицу.

 

 

 

 

 

 

___________________________________________________________________

 

 

Сравните действительные значения рН растворов с расчетными, сделайте выводы. Растворы сохраните для проведения следующих опытов.

 

Выводы:

 

______________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Опыт 2. Влияние разбавления на рН буферной смеси.

 

Возьмите две чистые пробирки и отберите в них из пробирки № 2 пипеткой 1,0 и 2,0 мл буферного раствора. Разбавьте отобранные растворы водой в 10 и 5 раз соответственно. Прибавьте в разбавленные растворы по 3 капли раствора универсального индикатора.

Сравните окраску в этих пробирках с окраской исходного раствора и с окраской в цветной таблице для универсального индикатора. Изменяется ли рН при разведении буферного раствора? Сделайте выводы.

Выводы:

 

______________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Опыт 3. Действие на буферные растворы кислот и щелочей.

 

Возьмите 3 чистые пробирки. В одну из них отберите пипеткой 5,0 мл буфера, приготовленного в опыте 1 в пробирке № 3. В другую чистую пробирку налейте 5 мл дистиллированной воды, в 3-ю - 5 мл 0,9%-ного раствора NaCI. В пробирки с водой и NaCI прибавьте по 3 капли раствора универсального индикатора. Для записи результатов наблюдений составьте таблицу №2:

Запишите в таблицу исходные значения рН растворов, определенные по окраске универсального индикатора. Прибавьте в пробирки по 1,00 мл раствора НС1 (С=0,01 моль/л).

Как изменяется окраска растворов в пробирках? Запишите новые значения рН растворов.

Затем прибавьте в эти же пробирки по 1,0 мл 0,1 моль/л раствора НС1. Запишите также полученные значения рН растворов.

Таблица №2

Пробирка	Содержимое	Значение рН
		исходное	после прибавления НС1
			0,01 моль/л	0,1 моль/л
	Ацетатный буфер
	Вода
	Раствор NaCI

 

Проделайте опыт, аналогичный опыту 3 с той лишь разницей, что в качестве исследуемого ацетатного буфера используйте буферный раствор, приготовленный в опыте 1 в пробирке № 1. К 5 мл буфера, воды и раствора NaCI прибавьте по 1,0 мл раствора NaOH вначале с концентрацией 0,01 моль/л, а затем с концентрацией 0,1 моль/л. Запишите также полученные значения рН растворов в таблицу №3

Таблица №3

 

Пробирка	Содержимое	Значение рН
		исходное	после прибавления NaOH
			0,01 моль/л	0,1 моль/л
	Ацетатный буфер
	Вода
	Раствор NaCI

 

Сформулируйте выводы из опыта, основанные на наблюдениях.

Выводы:

 

______________________________________________________________________________________________________________________________________

Опыт 4. Определение буферной емкости.

Для записи результатов опыта составьте таблицу по форме:

Из пробирки с раствором буферной смеси №2 отберите пипеткой в титровальную колбу 2,00 мл буфера и титруйте раствором кислоты до явного изменения окраски раствора. Запишите объем кислоты и значение рН раствора, которое определите, сравнивая окраску раствора с цветной таблицей для универсального индикатора. Повторите опыт еще 2 раза. Затем то же самое проделайте с раствором №3.

Рассчитайте значение буферной емкости анализируемых растворов по формуле:

Все данные запишите в таблицу 4.

Таблица 4

	Результаты анализа
Анализируемый раствор	Объем раствора, мл	pH1	Объем кислоты (мл)	DрН = pH1-pH2	В, моль/л
Раствор № 2	2,00
Раствор № 3	2,00

Расчёты:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Сравните полученные результаты, сделайте выводы.

Выводы:

______________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Вопросы к защите работы

1. Приведите примеры буферных систем с рН больше или меньше 7 при равных концентрациях кислоты и сопряженного основания.

______________________________________________________________________________________________________________________________________

2. В каком направлении изменится рН буферной системы NH₄Cl/NH₃ при добавлении NH₄Cl?

 

______________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Какой из двух буферных растворов характеризуется меньшим значением рН:

а) NaH₂P0₄ / Na₂НР0₄ б) NH₄Cl / NН₃ - если в обоих случаях соотношение [кислота] / [соль ] одинаково?

______________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________

4. Как изменится буферная емкость при разведении буферов? Изменится ли при этом рН?

______________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Занятие 1.1.5.

ТЕМА: Химическая кинетика и катализ.

ЦЕЛЬ: На основе законов кинетики химических реакций научится рассчитывать основные кинетические параметры и экспериментально изучит влияние различных факторов на скорость реакции.

 

Лабораторная работа №4