Приготовление раствора заданной концентрации

Перечень оборудования, уравнения реакций, расчеты, выводы

Пометки преподавателя

Оборудование и посуда:

Материалы и реактивы:

Введение. Зависимость плотности раствора от концентрации

Между плотностью раствора и концентрацией растворенного вещества существует непосредственная зависимость. Для наиболее часто применяемых кислот, растворимых оснований и солей эта зависимость установлена и приводится в справочниках в виде таблиц (см. приложение). Благодаря этому определение концентрации растворенного вещества в пределах точности  0,5% может быть проведено путем экспериментального измерения плотности раствора и последующего нахождения концентрации вещества по табличным данным. Плотность раствора определяют чаще всего с помощью ареометров. Ареометр представляет собой устройство, напоминающее стеклянную ампулу. В нижней части ампулы находиться дробь, в верхней части ампулы размещается шкала, градуированная в единицах плотности. Каждый ареометр рассчитан на определенный интервал плотностей.

Как правильно подобрать ареометр? Если плотность исследуемого раствора неизвестна, тогда выбирают ареометр, начальная точка шкалы которого соответствует плотности растворителя. Если этот ареометр выталкивается из раствора, тогда выбирают ареометр со следующим интервалом. Операцию повторяют до тех пор, пока не будет измерена плотность.

Если плотность исследуемого раствора известна, тогда необходимо выбрать из набора ареометр со шкалой, которая содержит значение плотности раствора и произвести измерение.

Для измерения плотности   часть исследуемого раствора переливают в стеклянный цилиндр до верхней отметки. Затем осторожно погружают ареометр в раствор. Ареометр не должен выталкиваться из раствора и тонуть.

Когда ареометр установится (ареометр должен плавать в растворе и не должен касаться стенок цилиндр, а уровень жидкости находится в пределах его шкалы), можно производить измерение плотности раствора: показания шкалы ареометра на уровне нижнего мениска жидкости отвечает плотности раствора (рис. 1)[pic 1]

        Если в таблице нет значения плотности, точно соответствующего

показанию ареометра, концентрацию находят интерполяцией. Например,

измеренная плотность раствора карбоната натрия равна 1,070 г/мл. В таблице

имеются значения:

                           Концентрация, % (масс.)              плотность раствора, г/мл

                                                8                                             1,0816

                                                6                                             1,0606

                                                Разность                                0,0210

Полученное значение 1,070 г/мл отличается от плотности 6%-ного

раствора на 1,070 - 1,0606=0,0094 г/мл. Составляем пропорцию:

                     0,0210 г/мл  -  2%

                     0,0094 г/мл  -  х                     х=0,90%

        Таким образом, концентрация раствора карбоната натрия с плотностью

1,070 г/мл равна: 6 + 0,90=6,90%.

                                                                                                                                                     Рисунок 1. Ареометр

Задание:

 Приготовить раствор соли объемом                  V=……….…мл

с массовой (%) долей растворенного вещества  ω = …………%

Порядок выполнения работы

 1) Используя таблицу приложения 1, определите плотность для раствора с заданной концентрацией. При необходимости для расчета плотности используйте метод интерполяции (см. введение)

2) Рассчитайте массу соли и объем воды, необходимые для приготовления раствора

3) С помощью электронных весов взвесьте расчитанную массу соли (взвешивание производиться в химическом стакане)

4) Отмерьте расчитанный объем воды с помощью мерного цилиндра

5) Перелейте измеренный объем воды в стакан с солью. Воду следует добавлять небольшими порциями при постоянном перемешивании. Постоянное перемешивание необходимо для равномерного распределения растворенного вещества. Кроме того, при приготовлении раствора может выделяться большое количество тепла и во избежание перегрева в одной точке необходимо равномерное перемешивание.

6) С помощью ареометра определите плотность полученного раствора и по табл.1 (Приложение) установите значение массовой концентрации данной соли.

7) Запишите в журнал все расчеты, измеренную плотность приготовленного раствора и процентную концентрацию соли в нем, найденную по таблице.

8) Найденное значение  ωэксп.  сравнить с заданным значением ωтеор.  и найти относительную ошибку эксперимента:    ε = (ωтеор. -  ωэксп.)/ ωтеор.

9) Для полученного раствора, зная его плотность и массовую долю (процентную концентрацию), рассчитайте его молярность, моляльность, нормальность.

Расчеты

Исходные данные (заданный объем раствора, массовая доля растворенного вещества):

______________________________________________________________________________________________

1. Определим плотность раствора по заданной концентрации (с  использованием таблицы № 1 приложения):                                                                                                          

1. Определим массу  раствора:

1. Определим массу NaCI, необходимую для приготовления  раствора:

1. Определим массу воды:

1. Определим объем воды, необходимый для приготовления  раствора:

1. Находим относительную ошибку эксперимента:    ε = (ωтеор. -  ωэксп.)/ ωтеор ________________________________________________________________________________________

1.  Молярная концентрация полученного раствора:

1. Нормальная концентрация полученного раствора:

1. Моляльная концентрация полученного раствора:

1. Массовая концентрация полученного раствора:

Вывод:_____________________________________________________________________________________

Часть 2. Определение концентрации раствора щелочи методом титрования

Оборудование и посуда:

Реактивы:

Задание:

Определить нормальную концентрацию (молярную концентрацию эквивалента) для раствора NaOH № …… титрованием раствором соляной кислоты с известной концентрацией Снорм.(HCl) = 0,1 моль-экв./л.

Ход работы

В три конических плоскодонных колбы (колбы Эрленмейера) поместите отмеренные пипеткой Мора определенные объемы раствора  щелочи, концентрацию которого необходимо определить, например, по 10 мл. Для заполнения раствором пипетки Мора следует пользоваться резиновой грушей.

Добавьте в конические колбы по несколько капель индикатора, меняющего цвет при переходе от щелочной среды к кислотной. Так можно зафиксировать момент полной нейтрализации раствора щелочи раствором кислоты. В качестве такого индикатора может быть выбран, например, метилоранж.

 Из бюретки по каплям добавляйте в колбы с раствором щелочи раствор кислоты, концентрация которой точно известна. Титрование продолжайте до тех пор, пока не произойдет полная нейтрализация, фиксируемая по изменению цвета индикатора.

При достижении точки эквивалентности (изменению цвета индикатора) титрование прекращают и определяют

объем израсходованной кислоты. Определение повторяют 3 раза (до получения сопоставимых результатов).

По результатам трех определений найдите среднее арифметическое значение объема раствора кислоты и, учитывая, что вещества реагируют в эквивалентных количествах, найдите искомую величину нормальной концентрации щелочи по формуле:

[pic 2]=    [pic 3], где:

[pic 4]- нормальная концентрация (молярная концентрация эквивалента) и объем раствора щелочи,

[pic 5] - нормальная концентрация (молярная концентрация эквивалента) и объем раствора кислоты.

Обработка результатов

Уравнение реакции ______________________________________________________________________

Расчет

Находим нормальную концентрацию щелочи по формуле:______________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________

Вывод

______________________________________________________________________________________________

NaCl

CuSO4

KCl

MgCl2

MgSO4

ω,%

ρ, г/мл

ω,%

ρ, г/мл

ω,%

ρ, г/мл

ω,%

ρ, г/мл

ω,%

ρ, г/мл

1

1,005

1

1,009

1

1,004

2

1,051

2

1,018

2

1,012

2

1,019

2

1,011

8

1,065

4

1,039

4

1,027

4

1,040

4

1,023

14

1,119

6

1,060

6

1,041

6

1,062

6

1,036

20

1,175

8

1,081

8

1,056

8

1,084

8

1,050

26

1,235

10

1,103

10

1,071

10

1,107

10

1,063

32

1,297

12

1,125

12

1,086

12

1,131

12

1,076

14

1,148

14

1,101

14

1,155

14

1,090

16

1,171

16

1,116

16

1,180

16

1,104

18

1,195

18

1,132

18

1,206

18

1,118

20

1,219

20

1,148

20

1,132

22

1,245

22

1,164

22

1,147

24

1,270

24

1,180

24

1,162

26

1,296