Растворение газа, обладающего кислотными свойствами

Исследование зависимости константы Генри от рН раствора, в котором растворяется газ, обладающий кислотными свойствами. Окислительно-восстановительные элементы и электродные потенциалы. Изучение влияния добавок на окислительно-восстновительные потенциалы.

Рубрика Химия
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 12.10.2013
Размер файла 62,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Закон Генри показывает взаимосвязь между концентрацией газа в растворе и давлением его над поверхностью растворителя. Приводим формулу:

,

где C - концентрация газа, Кг - константа Генри, p - парциальное давление газа над растворителем. В случае, если парциальное давление газа равно 1 атмосфере, концентрация газа в растворе равна константе Генри. Если мы используем в качестве растворителя водные растворы кислот и щелочей, очевидно, что для газов, обладающих кислотно-основными свойствами: СО2, SO2, NH3, NO2, PH3, Cl2 и т.д., константа Генри будет зависеть от значения рН раствора, в котором растворяется газ.

Цель работы

Исследовать теоретически зависимость константы Генри от рН раствора, в котором растворяется газ, обладающий кислотными свойствами.

Выполнение работы

В качестве газа, обладающего кислотными свойствами, выберем СО2. Как было показано выше, константа Генри равняется концентрации СО2, при условии р=1атмосфера. Принимаем, что суммарная концентрация газа в растворе определяется концентрациями следующих частиц: [H2CО3], [HC03-], [CО32-]. Присутствие таких частиц в растворе обусловлено следующими процессами:

Первый процесс характеризуется константой равновесия равной константе диссоциации угольной кислоты по первой ступени:

Второй процесс характеризуется константой равновесия численно равный константе диссоциации угольной кислоты по второй ступени:

Таким образом,

,

где [H2CO3] - равновесная концентрация молекул угольной кислоты,

[HCO3-] -равновесная концентрация в растворе частиц бикарбоната HCO3-,

[CO32-] - равновесная концентрация в растворе частиц карбоната CO32-.

Выразим концентрацию частиц [HCO3-] и [CO32-] через равновесную концентрацию молекул угольной кислоты.

где К1 и К2 константа диссоциации угольной кислоты по первой и второй ступени соответственно.

Следовательно,

Преобразуем уравнение в следующий вид:

Выразим концентрацию [Н+] через рН.

Очевидно, что при рН стремящимся к нулю последнее произведение стремится к единице поскольку порядок значения К1 составляет 10-7, следовательно при pH=0 константа Генри равна концентрации Н2СО3, обозначим её через Кг0. (константа Генри при нулевом значении рН). Поскольку для данной системы это постоянная величина, мы переносим её в левую часть в виде:

Данное уравнение отражает зависимость константы генри от рН при очевидном условии, что Кг0 есть постоянная величина для данной системы.

Зависимость Кг/ Кг0 от рН

рН

Кг/ Кг0

Н=10-рН

ln(Кг/ Кг0)

0

1,000

1,000000

4,5534

1

1,000

0,100000

4,5132

2

1,000

0,010000

4,4904

3

1,000

0,001000

0,0004

4

1,000

1,000000

4,5187

5

1,004

0,000100

0,0044

6

1,045

0,0000100

0,04401

7

1,450

0,0000010

0,3715

8

5,502

0,0000001

1,7051

Рис. 3.1 Зависимость рН от ln (Кг/ Кг0)

Как видим, на графике присутствуют 2 точки перелома, т.е. на графике присутствуют 3 участка. Такой ход графика объясняется тем, что первый участок ограничивается интервалом рН [0,6], т.е. при этих значениях рН растворенный СО2 присутствует в форме не диссоциируемых молекул уксусной кислоты. На втором участке, т.е. в интервале рН [6,10], весь растворенный СO2 в растворе содержится в виде бикарбонат-иона HCO3-, а концентрация карбонат-ионов CO32- практически равна нулю. На третьем участке, т.е. в интервале значений рН [10,14], весь растворенный СО2 в растворе присутствует в виде карбонат-иона CO32-, а концентрация бикарбонат-ионов HCO3- практически равна нулю.

Для исследования графической зависимости логарифмируем уравнение.

газ растворение кислотный

Учитывая всё выше сказанное, мы можем записать для первого участка:

Для второго участка:

Для третьего участка:

Как видно, последние уравнения представляют уравнения прямой. Из найденных трех уравнений функции вычислим первые производные. Для первого случая производная равна нулю, для второго - 1, для третьего - 2.

Вывод

При давлении углекислого газа равным 1 атмосфере над поверхностью раствора и значением рН, лежащим в пределах [0, 14], весь растворенный углекислый газ находится в виде молекул, а его концентрация равна константе Генри при постоянной температуре опыта. Баланс между СО2, бикарбонатом и карбонатом зависит от рН. Здесь действует принцип Ле Шателье - наличие в растворе катион-водорода Н+ сдвигает щелочную реакцию среды и кислую сторону (рН до 5,5). И наоборот, удаление протонов из системы смещает равновесие реакции влево, когда СО2 восполняется из карбоната и бикарбоната. Таким образом, при низком значении рН в системе преобладает СО2, и фактически ни бикарбоната, ни карбоната не образуется, тогда при нейтральном значении рН бикарбонат доминирует над СО2 и Н2СО3. И только при высоких значениях рН преобладает карбонат.

Список литературы

Батлер Д.Н. “Ионные равновесия”. Пер. с англ., Изд-во “Химия”, Л., 1973. Стр. 448, табл. 26, рис.116.

Лурье Ю.Ю. “Справочник по аналитической химии”. Изд-во: Москва “Химия”, 1971. Стр. 237.

Угай Я.А. “Общая химия”. Изд-во: Высшая школа. 1984. Стр. 136-139

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Понятие окисления и восстановления. Типичные восстановители и окислители. Методы электронного и электронно-ионного баланса. Восстановление металлов из оксидов. Химические источники тока. Окислительно-восстановительные и стандартные электродные потенциалы.

    лекция [589,6 K], добавлен 18.10.2013

  • Отличительные признаки окислительно-восстановительных реакций. Схема стандартного водородного электрода. Уравнение Нернста. Теоретические кривые титрования. Определение точки эквивалентности. Окислительно-восстановительные индикаторы, перманганатометрия.

    курсовая работа [319,6 K], добавлен 06.05.2011

  • Окислительно-восстановительные реакции, при которых происходит процесс переноса электронов от одних атомов к другим. Направление самопроизвольного протекания реакций. Виды потенциалов и механизмы их возникновения, а также ряд напряжений металлов.

    презентация [104,9 K], добавлен 18.05.2014

  • Проведение качественных опытов, раскрывающих окислительные и восстановительные свойства отдельных веществ. Приобретение навыков составления окислительно-восстановительных уравнений методом электронного баланса. Техника безопасности при проведении опытов.

    методичка [29,8 K], добавлен 09.03.2009

  • Важнейшие окислители и восстановители. Cоставление уравнений окислительно-восстановительных реакций и подбор стехиометрических коэффициентов. Влияние различных факторов на протекание реакций. Окислительно-восстановительный эквивалент, сущность закона.

    лекция [72,5 K], добавлен 22.04.2013

  • Важнейшие окислители и восстановители. Правила определения CO. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций и подбор стехиометрических коэффициентов. Влияние различных факторов на протекание ОВР. Электрохимический ряд напряжений металлов.

    презентация [72,4 K], добавлен 11.08.2013

  • Положения теории окислительно-восстановительных реакций. Важнейшие окислители и восстановители. Кислородсодержащие соли элементов. Гидриды металлов. Метод электронного баланса. Особенности метода полуреакций. Частное уравнение восстановления ионов.

    презентация [219,3 K], добавлен 20.11.2013

  • Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса. Степень окисления как условный заряд атома элемента. Распространённые восстановители. Свободные неметаллы, переходящие в отрицательные ионы. Влияние концентрации.

    презентация [498,5 K], добавлен 17.05.2014

  • Классификация окислительно-восстановительных реакций в органической и неорганической химии. Химические процессы, результат которых - образование веществ. Восстановление альдегидов в соответствующие спирты. Процессы термической диссоциации водного пара.

    реферат [55,9 K], добавлен 04.11.2011

  • Определение водородного и гидроксильного показателей. Составление окислительно-восстановительных реакций и электронного баланса. Изменение степени окисления атомов реагирующих веществ. Качественные реакции на катионы различных аналитических групп.

    практическая работа [88,2 K], добавлен 05.02.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.