 |
Приготовление растворов различных концентраций.
|
|
|
|
Растворами называются гомогенные системы переменного состава, состоящие из двух или большего числа компонентов и продуктов их взаимодействия.
Под компонентами подразумеваются растворенные вещества и растворитель.
Важнейшей характеристикой раствора является концентрация.
Относительное содержание растворенного вещества в растворе можно выразить через размерные величины - концентрации и безразмерные - доли.
В зависимости от целей использования раствора применяют различные способы выражения концентрации. Основными из них являются:
Массовая доля и процентная концентрация.
Массовой долей w называется отношение массы растворенного вещества к массе раствора:
= 
где:
mв - масса растворенного вещества, г,
mр-ра - масса раствора, г.
При выражении этой величины в процентах, она называется процентной концентрацией:
.
2. Молярная концентрация (С М)-
Молярная концентрация - это отношение количества (числа молей) вещества к объему раствора, выраженному в литрах:
так как
- количество вещества, моль, то:
где:
СМ - молярная концентрация раствора, моль/л;
Мв - молярная масса растворенного вещества, г/моль;
mв- масса растворенного вещества, г;
V- объем раствора, л.
3. Молярная концентрация эквивалента (Сн)
(нормальность).
Нормальность - это количество эквивалентов растворенного вещества, содержащееся в 1 литре раствора:
где:
- количество эквивалентов вещества, моль.
Так как
, то:
, где:
Сн - нормальность раствора, моль/л;
mв- масса растворенного вещества, г;
Мэкв - молярная масса эквивалента, моль/л;
V - объем раствора, л;
f экв - фактор эквивалентности.
4. Моляльная концентрация (См) (моляльность).
Моляльная концентрация определяется числом молей растворенного вещества в 1000граммах (1кг) растворителя:
|
|
|
, где:
mв - масса растворенного вещества, г;
Мв - молярная масса растворенного вещества, г/моль;
mр-теля- масса растворителя, г.
5. Титр раствора (Т)
Титр раствора определяется массой растворенного вещества в 1мл раствора:
,где:
mв- масса растворенного вещества, г;
Vр-ра - объем раствора, мл;
Т - титр раствора, г/мл.
Экспериментальная часть.
Опыт 1. Приготовление раствора соляной кислоты
заданной концентрации.
Раствор готовится разбавлением более концентрированного раствора исходной кислоты. Для определения концентрации раствора исходной соляной кислоты измерьте ареометром ее плотность (
). Для этого кислоту налейте в цилиндр, опустите в нее ареометр. Отметьте деление шкалы ареометра, совпадающее с нижним мениском жидкости в цилиндре. Это и есть плотность раствора. Пользуясь таблицей 4, определите процентную концентрацию исходной соляной кислоты (
исх,%.)
Далее рассчитайте (с точностью до десятых долей миллилитра) объем исходной кислоты, необходимый для приготовления 100мл раствора с концентрацией, указанной преподавателем. Проверьте правильность расчета, показав его преподавателю.
Раствор готовится в мерной колбе объемом 100 мл. Мерную колбу примерно наполовину заполните дистиллированной водой. Отберите вычисленный объем исходной кислоты в пипетку и перенесите кислоту в мерную колбу. Аккуратно доведите объем раствора до риски дистиллированной водой. Закройте колбу пробкой и, придерживая пробку пальцем, тщательно перемешайте, переворачивая колбу 8-10 раз вверх дном так, чтобы воздушный пузырь перемещался через всю колбу.
Опыт 2. Определение концентрации кислоты
Методом титрования.
Перед началом титрования бюретку сполосните раствором щелочи, выданным для работы. Нормальность раствора щелочи указана на этикетке склянки.
|
|
|
Налейте раствор щелочи в бюретку несколько выше нулевого деления. Установите уровень щелочи (по нижнему мениску) на нулевом делении бюретки. Если нулевая отметка находится значительно выше уровня глаз, титрование можно вести от другого деления, например, от 10мл.
Проведите ориентировочное титрование. Для этого в пипетку с помощью груши наберите 10мл (аликвотную часть) приготовленного раствора кислоты. Из пипетки кислоту вылейте в коническую колбу для титрования, внесите туда 2-3 капли индикатора фенолфталеина. Из бюретки по каплям прилейте щелочь, постоянно перемешивая содержимое колбы кругообразными движениями. Титрование проведите на белом фоне, подложив под колбу лист белой бумаги. Как только раствор станет от прибавления одной капли щелочи бледнорозовым, добавление щелочи прекратите и запишите объем щелочи, пошедший на титрование. Титрование надо будет повторить еще два раза. Каждый раз перед титрованием новой пробы кислоты подливайте щелочь в бюретку до нулевой отметки или до того уровня, с которого начали титровать в первом опыте. После каждого титрования объем щелочи с точностью до десятых долей миллилитра записывайте в таблицу. Эти объемы не должны отличаться более, чем на 0,1мл. Если результаты титрования отличаются на большую величину, титрование следует повторить.
Рассчитайте нормальную концентрацию приготовленного раствора кислоты, используя закон эквивалентов:
"вещества взаимодействуют друг с другом в эквивалентных количествах", т.е. число эквивалентов щелочи, пошедшее на титрование (Nщ), равно числу эквивалентов кислоты, взятой для анализа (Nк):
Nщ = Nк.
Число эквивалентов растворенного вещества в данном объеме раствора (V) равно произведению объема раствора на его нормальность, т.е.
N = V × Сн, где:
V - объем раствора, мл;
Сн- нормальность раствора, моль/л.
Тогда:
V щ × С н(щел)= V к × С н(кисл), отсюда:
, где:
С н(к) и С н(щ) - нормальные концентрации кислоты и щелочи,моль/л;
Vщ - средний объем щелочи, пошедший на титрование, мл;
Vк - объем кислоты, взятой для титрования (объем пипетки) мл.
Расчет концентрации кислоты произведите с точностью до четвертого знака после запятой.
|
|
|
При оформлении результатов опыта:
1. Запишите плотность (r исх) и процентную концентрацию исходного раствора ( исх,%).
2. Приведите расчет объема исходной кислоты (V исх), необходимого для приготовления заданного раствора.
3. Запишите объем кислоты, взятый для титрования (объем пипетки, V к), нормальность раствора щелочи С н(щел.).
Затем заполните таблицу 1:
Таблица 1.
Результаты титрования.
| Объем кислоты, взятый для титрования, (Vк), мл | Объем щелочи, пошедший на каждое титрование (V щ), мл | Средний объем щелочи (Vщ), мл | ||
|
|
|
