Проведение эксперимента.

1. Собрать экспериментальную установку.

2. Вырежьте из полистирола крышку для стакана. Крышка должна быть совершенно ровной, с диаметром немного больше диаметра стакана. Сделайте в крышке два отверстия: одно для рН-метра, другое – для датчика температуры.

3. Наденьте защитные очки.

4. Налейте в стакан 100 мл воды

5. Поместите стакан с раствором на мешалку (или аккуратно помешивайте, держа химический стакан с раствором).

6. Накройте стакан крышкой с закрепленными в ней датчиками, оставив небольшую щель для добавления NaOH.

7. Включите мешалку (или аккуратно помешивайте, держа химический стакан с раствором).

8. Дождитесь стабильных показаний датчиков.

9. Добавьте в стакан 2 г кристаллического NaOH и сразу же плотно закройте крышку.

10. Нажмите кнопку Пуск на основной панели программы Globilab и начните регистрировать данные.

11. Следите за изменением температуры в окне Globilab.

12. Нажав кнопку Стоп панели графиков, остановите запись данных.

13 Сохраните результаты. Для этого нажмите кнопку Сохранить.

 

 

 

Рис. 1 - Пример графика зависимости рН от времени при растворении гидроксида натрия в воде

Анализ результатов.

1. Покажите изменение рН в процессе растворения NaOH.

2. Каково начальное значение рН? Каково конечное значение рН? Рассчитайте изменение Ответ. рН при растворении:

рН начальное 7,4

рН конечное 13,6

Изменение рН при растворении 6,2

3. Используя метки, найдите:

а) время, необходимое для достижения конечного значения рН = 0,25 минут

б) изменение температуры при растворении NaOH и время, необходимое для достижения конечного значения температуры.

Ответ. t= 5⁰С, время = 0,51 минута.

4. Рассчитайте тепловой эффект реакции:

Ответ. Q = c_*m_* t, где с – удельная теплоемкость воды, t – изменениетемпературы, m – масса воды.

с = 4,18 кДж/(кг*К)

t = 5⁰С

m = 100 г

Q = 4,18 * 5 * 100 = 2090

Вопросы

1. Наблюдали ли вы скачок рН? Что менялось быстрее – рН или температура?

Ответ. Да. Быстрее менялась рН.

2. Объясните, почему время, потребовавшееся для изменения рН раствора, так мало по сравнению с временем стабилизации температуры раствора?

3. Является ли растворение NaOH экзотермическим процессом? Быстро или медленно протекает этот процесс?

Ответ. Реакция растворения NaOH экзотермическая, так как теплота выделялась. Начальная температура раствора была 22⁰С после растворения 27⁰. Тепловой эффект реакции получился +2090 кДж. Если говорить о времени стабилизации температуры 31 секунда, т.е. процесс идет очень быстро.

4. Попытайтесь предположить, как изменится результат эксперимента при уменьшении (увеличении) количества добавляемого в стакан NaOH. Как будет меняться рН? Как будет происходить изменение температуры?

Ответ. pH водного раствора исходя из его определения, зависит прежде всего от концентрации катионов водорода.
Чем больше гидроксида натрия окажется в растворе, тем больше будет концентрация гидроксид-анионов и соответственно меньше концентрация катионов водорода - показатель pH будет возрастать по логарифмической зависимости.
pH раствора при одной и той же концентрации компонентов зависит от температуры: чем выше температура, тем меньше pH в щелочных растворах.