Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Способы выражения состава растворов и их определение
Цель работы. Приобрести навыки расчета и приготовления растворов с заданной концентрацией. Познакомится с одним из методов объемного анализа – методом титрования.
Большинство веществ, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, представляют собой смеси, а не чистые вещества. Вещества, образующие смеси, могут находиться в различных агрегатных состояниях, образуя гомогенные и гетерогенные системы.
Системы, в которых составные части более или менее равномерно распределены (диспергированны) друг в друге, называются дисперсными.
Дисперсные системы делят на гомогенные и гетерогенные системы.
В гомогенной дисперсной системе компоненты равномерно распределены друг в друге и составляют одну фазу.
Гетерогенные дисперсные системы содержат несколько фаз, равномерно распределенных друг в друге.
Смеси веществ по степени дисперсности условно делят на грубо дисперсные или механические смеси, коллоидные растворы и истинные растворы.
Устойчивость дисперсных систем определяется размером частиц дисперсной фазы.
растворы
молекулярные, неэлектролитов
10-9 м истинные растворы
растворы
электролитов
ДИСПЕРСНЫЕ 10-7 м коллоидные
СИСТЕМЫ растворы
10-5 - 10-4 м механические смеси:
суспензии (твердое в жидком)
эмульсии (жидкое в жидком)
аэрозоли (твердое или жидкое
в газе)
В химии большое значение имеют молекулярные или истинные растворы, в которых размер частиц веществ дисперсионной среды и дисперсной фазы соответствуют размеру молекул и ионов.
Раствором называется гомогенная система, состоящая из двух или более независимых компонентов, соотношение между которыми может изменяться.
Компоненты раствора подразделяются на растворитель и растворенные вещества.
Компонент, количественно преобладающий в системе и не изменяющий своего агрегатного состояния при приготовлении раствора, называется растворителем.
Остальные компоненты, входящие в состав раствора, называются растворенными веществами. Однако это деление носит условный характер.
Растворы, которые содержат большое количество растворенного вещества, называют концентрированными, а с малым содержанием растворенного вещества - разбавленными.
Концентрированные растворы могут образовывать только хорошо растворимые вещества, а разбавленные растворы - вещества с любой растворимостью.
Важнейшей характеристикой растворов, влияющей на их свойства, является состав раствора, т.е. содержание растворенного вещества в определенной массе или объеме раствора или растворителя. Существуют различные способы выражения состава растворов. Состав раствора может быть выражен безразмерными (доли, отношения) и размерными величинами (молярная концентрация, массовая концентрация, моляльность, титр и т.д.).
Термин "концентрация" потерял в настоящее время прежнее слишком широкое значение.
Концентрацией называют отношение массы или количества вещества к объему системы (раствора).
Рассмотрим некоторые широко распространенные способы выражения состава растворов.
1. Массовая доля - отношение массы растворенного вещества к массе раствора.
= ___m(X)___ (в долях от
m(раствора) единицы)
= _m(X) . 100%__ (в процентах)
m(раствора)
Для растворов проще измерить объем, а не массу. Массу и объем раствора связывает между собой плотность раствора:
(раствора) = m(раствора) / V(раствора).
= ____m(X)____
V(р-ра) . (р-ра)
Этот способ выражения состава растворов часто используют в быту, на производстве, в медицине.
С изменением содержания растворенного вещества в растворе изменяется и плотность раствора. Используя таблицы, для раствора с определенной массовой долей можно определить плотность раствора и, наоборот, по плотности можно определить массовую долю вещества в растворе. ( Приложение. Таблица)
2. Молярная доля - отношение количества вещества данного компонента, содержащегося в системе, к общему количеству вещества этой системы.
Если система состоит из двух компонентов - веществ А и В, то молярная доля веществ А и В будет равна:
(А) = ___ (А)___
(А) + (В)
(В) = ___ (В)___
(А) + (В)
3. Объемная доля - отношение объема данного компонента, содержащегося в системе, к объему всей системы.
(А) = ___ V(А)___
V(системы)
Массовая доля, молярная доля, объемная доля - относительные безразмерные величины. Выражать их можно в долях от единицы или в процентах.
Для раствора состоящего из двух компонентов А и В сумма массовых, молярных и объемных долей компонентов системы равны единице.
(А) + (В) = 1
(А) + (В) = 1
(А) + (В) = 1
4. Молярная концентрация - отношение количества вещества Х, содержащегося в растворе, к объему этого раствора.
С(Х) = __ (Х)___ = ___m(X)___ (в моль/л или
V(раствора) M(X) . V(р-ра) моль/дм3)
Молярная концентрация показывает, какое количество растворенного вещества (число моль) содержится в одном литре данного раствора.
Для более краткого обозначения этой концентрации используют условное обозначение "М".
Например, для раствора с молярной концентрацией карбоната натрия 0,5 моль/л можно сделать запись:
С(Na2CO3) = 0,5 моль/л или 0,5 M Na2CO3
5. Молярная концентрация эквивалента - отношение количества вещества эквивалента данного вещества Х, содержащегося в растворе, к объему этого раствора.
С(1/z*Х) = _ (1/z*Х)__ = ____m(X)_____ (в моль/л или
V(раствора) M(1/z*X) . V(р-ра) моль/дм3
Молярная концентрация эквивалента вещества Х показывает, какое количество вещества эквивалента (число моль эквивалентов данного вещества Х) содержится в одном литре раствора.
Для обозначения молярной концентрации эквивалента раньше использовали термины "эквивалентная концентрация", "нормальная концентрация" и символы: СН , СЭ , N или Н.
Например, для раствора карбоната натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/л можно встретить такие формы записи:
С(1/z* Na2CO3) = 0,5 моль/л; С(1/2Na2CO3) = 0,5 моль/л;
СЭ(Na2CO3) = 0,5 моль/л; 0,5 н. Na2CO3
6. Моляльность - отношение количества растворенного вещества к массе растворителя.
в(Х) = _____ (Х)_____
m(растворителя) или
в(Х/р-ль) = _____ (Х)______ ( в моль/кг)
m(растворителя)
Если массу растворенного вещества и растворителя выражать в граммах, то выражение моляльности можно записать в виде, более удобном для расчетов:
в(Х) = ____ m(Х)_1000_____ ( в моль/кг)
M(X) . m(растворителя)
Моляльность показывает, какое количество вещества приходится на один килограмм растворителя.
Например, в(Na2CO3) = 0,5 моль/кг означает, что на 1 кг растворителя (воды) в данном растворе приходится 0,5 моль карбоната натрия.
7. Титр раствора - масса растворенного вещества, содержащегося в 1 см3 или 1мл раствора.
Т(Х) = ___m(Х)___ ( г/см3 или г/мл)
V(раствора)
Различные способы выражения состава раствора связаны между собой. Например, молярная концентрация и молярная концентрация эквивалента связаны между собой соотношением:
С(1/z*Х) = z* . С(Х)
Титр раствора связан с молярной концентрацией и с молярной концентрацией эквивалента:
Т(Х) = С(Х) . М(Х)_ Т(Х) = С(1/z*Х) . М(1/z*Х)_
1000 , 1000
Для реакций, протекающих в растворах, при проведении вычислений часто используют закон эквивалентов, который в этом случае может быть выражен следующим образом:
(1/z*Х) = (1/z*Y) или
V1(р-ра) . С1(1/z*Х) = V2(р-ра) . С2(1/z*Y) ,
т.е. количества вещества эквивалента или число частиц, играющих роль эквивалента, для веществ Х и Y, вступающих во взаимодействие, должно быть равно.
По закону эквивалентов объемы реагирующих растворов обратно пропорциональны их молярным концентрациям эквивалентов.
Закон эквивалентов, записанный в таком виде, называют законом объемных отношений.
_V1(р-ра)_ = _ С2(1/z*Y)_
V2(р-ра) С1(1/z*Х)
Рассмотрим несколько примеров расчета задач, связанных с различными способами выражения состава растворов, их взаимными пересчетами, с расчетами выполняемыми по уравнениям реакции и по закону эквивалентов.
Примеры решения задач
Задача 1. Какой объем раствора азотной кислоты с массовой долей 65 % (ρ = 1,391 г/см3) необходимо взять для приготовления 300 мл раствора с массовой долей 10 % (ρ = 1,054 г/см3)?
Дано: 1(HNО3) = 65 %
ρ1 = 1,391 г/см3
ρ2 = 1,054 г/см3
2(HNО3) = 10 %
V2 = 300 мл
Найти: V1 = ?
Решение.
По условию задачи из более концентрированного раствора необходимо приготовить менее концентрированный раствор. В этом случае расчет проще всего вести с учетом того, что масса азотной кислоты в исходном растворе и полученном растворе должна быть одинакова:
m1(HNО3) = m2(HNО3) (*)
Выразим массу растворенного вещества исходя из определения и выражения массовой доли вещества в растворе:
= _ m(Х) _ = ____m(X)____
m(р-ра) V(р-ра) . (р-ра)
m(X) = V(р-ра) . (р-ра) . или
m(X) = _V(р-ра) . (р-ра) . %_
100
Следовательно, для выше приведенного равенства (), мы можем запи сать:
V1(р-ра) . 1(р-ра) . 1 HNО3 = V2(р-ра) . 2(р-ра) . 2HNО3 и выразить из этого уравнения V1(р-ра):
V1(р-ра) = _ V2(р-ра) . 2(р-ра) . 2 HNО3 _ =
1(р-ра) . 1HNО3
= __300 мл . 1,054 г/мл . 0,10_ = 35 мл.
1,391 г/мл . 0,65
Задача 2. Какой объем раствора соды (карбоната натрия) с массовой долей 15 % ( = 1,16 г/см3) надо взять для приготовления 120 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента соды 0,45 моль/л?
Дано: 1Na2CO3 = 15 %
1(р-ра) = 1,16 г/см3
V2(р-ра) = 120 мл
С21/z*Na2CO3 = 0,45 моль/л
Найти: V1(р-ра) =?
Решение.
По условию задачи из более концентрированного раствора, для которого указана массовая доля соли в растворе, необходимо приготовить менее концентрированный раствор, с заданной молярной концентрацией эквивалента. В этом случае расчет проще всего вести с учетом того, что масса соли в исходном растворе и полученном растворе должна быть одинакова:
m1(Na2CO3) = m2(Na2CO3) (*)
Выразим массу растворенного вещества исходя из определения и выражения массовой доли вещества в растворе (m1) и молярной концентрации эквивалента (m2):
m1(Na2CO3) = V1(р-ра) . 1(р-ра) . 1Na2CO3
m2(Na2CO3) = V2(р-ра). С21/z*Na2CO3.M(1/z*Na2CO3
Предварительно вычислим молярную массу эквивалента карбоната натрия:
M(1/z*Na2CO3 = ½ . M(Na2CO3= ½ . 106 г/моль = 53 г/моль
Подставим значения m1 и m2 в равенство (*) и выразим V1(р-ра):
V1(р-ра).1(р-ра) . 1Na2CO3=V2(р-ра).С21/z*Na2CO3.M(1/z*Na2CO3
V1(р-ра) = V2(р-ра) . С21/z*Na2CO3.M(1/z*Na2CO3 =
1(р-ра) . 1Na2CO3
= __0,120 л . 0,45 моль/л . 53 г/моль_ = 16,4 мл.
1,16 г/мл . 0,15
Задача 3. Определите молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента, моляльность, молярную долю и титр карбоната натрия в растворе с массовой долей соли, равной 15 %. Плотность этого раствора 1,16 г/см3.
Дано: ( Na2CO3) = 15 %
= 1,16 г/см3
Найти: С(Na2CO3) =? , С(Na2CO3) =?,
в(Na2CO3) =?, ( Na2CO3) =?, Т(Na2CO3) =?
Решение.
Для определения молярной концентрации и молярной концентрации эквивалента найдем массу соли, которая содержится в 1 л данного раствора:
m(Na2CO3)=V(р-ра).(р-ра). Na2CO3 =
=1000 мл . 1,16 г/мл . 0,15 = 174 г.
Определим с помощью периодической таблицы молярную массу и молярную массу эквивалента карбоната натрия:
М(Na2CO3) = 106 г/моль,
М(1/ z* Na2CO3) = 1/2 . 106 г/моль = 53 г/моль.
Зная массу соли в 1 л рассматриваемого раствора, молярную массу и молярную массу эквивалента карбоната натрия, вычислим молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента данного раствора:
С(Na2CO3) = _( Na2CO3)_ = ___m(Na2CO3)____ =
V(р-ра) М(Na2CO3). V(р-ра)
= __174 г___ = 1,64 моль/л,
106 г/моль . 1 л
С(1/ z* Na2CO3) = (1/ z* Na2CO3) = ____m(Na2CO3)______ =
V(р-ра) М(1/ z* Na2CO3). V(р-ра)
= ____174 г____ = 3,28 моль/л.
53 г/моль . 1 л
Молярная концентрация и молярная концентрация эквивалента связаны между собой соотношением:
С(1/z*X) = z* . C(X).
Поэтому переход от молярной концентрации к молярной концентрации эквивалента и обратно можно выполнять с учетом этой зависимости, если известна одна из концентраций.
Для карбоната натрия число эквивалентности (z*) равно 2, так в состав молекулы соли входят два одновалентных атома натрия. Следовательно, если С(Na2CO3) = 1,64 моль/л, то
С(1/z* Na2CO3) = 2 . 1,64 моль/л = 3,28 моль/л.
И, наоборот, если известна молярная концентрация эквивалента раствора, то молярную концентрацию этого раствора можно определить, используя выше приведенную зависимость:
С(Na2CO3) = С(1/z* Na2CO3)_ = _3,28 моль/л_ = 1,64 моль/л.
z* 2
Для того чтобы вычислить молялность раствора карбоната натрия, необходимо найти массу и количество вещества соли, приходящееся на 1 кг растворителя (воды). Из условий задачи следует, что для 15 %-го раствора в каждых 100 г раствора содержится 15 г серной кислоты и 85 г воды. Следовательно, чтобы найти массу соли, приходящейся на 1 кг воды, можно составить пропорцию:
1000 : 85 = х : 15
х = m(Na2CO3) = 1000 . 15 / 85= 176,5 г (масса кислоты,
приходящаяся на 1000 г
или 1 кг растворителя)
в(Na2CO3) = __( Na2CO3)__ = _ __m(Na2CO3) ____ =
m(растворителя) М(Na2CO3) . m(р-ля)
= ___176,5 г_____ = 1,66 моль/кг.
98 г/моль .1кг
Моляльность раствора можно вычислить и по формуле:
в(Na2CO3) = __ m(Na2CO3) 1000___
М(Na2CO3) . m(р-ля)
Если взять 1 л раствора карбоната натрия, то масса соли и растворителя может быть определена таким образом:
m(Na2CO3) =1000 мл . 1,16 г/мл . 0,15 = 174 г.
m(р-ля) = m(р-ра) - m(Х) = 1000мл.1,16г/мл – 174г = 986 г или
m(р-ля) = m(р-ра) . (р-ля) = 1000мл .1,16г/мл . 0,85 = 986 г
в(Na2CO3) = _ m(Na2CO3) 1000_ = _174 г 1000__ = 1,66 моль/кг.
М(Na2CO3) . m(р-ля) 106 г/моль 986 г
Для раствора с массовой долей, равной 15 %, независимо от того какой объем раствора был взят соотношение между содой и водой будет 15 : 85, поэтому моляльность можно вычислить и таким образом:
в(Na2CO3) = _ m(Na2CO3) 1000_ = __15 г 1000__ = 1,66 моль/кг.
М(Na2CO3) . m(р-ля) 106 г/моль 85 г
Для определения молярной доли карбоната натрия в 15 %-ном растворе соли, возьмем 100 г раствора данной соли, в котором на 15 г соли приходится 85 г воды:
_15 г_
( Na2CO3) = __( Na2CO3)__ = ___ 106 г/моль___ = 0,03 = 3%.
( Na2CO3) + (Н2О) __15 г__ + __85 г__
106 г/моль 18 г/моль
Титр раствора показывает массу растворенного вещества, содержаще гося в 1 см3 или 1 мл раствора. В данном случае в 1 л раствора содер жится 174 г соли, следовательно, титр раствора будет равен:
Т(Na2CO3) = m(Na2CO3) = _227,8 г_ = 0,2278 г/мл 0,23 г/мл.
V(р-ра) 1000 мл
Задча 4. Какой объем раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией 0,25 моль/л необходимо взять, чтобы осадить в виде Fe(OH)3 все железо, содержащееся в 300 мл раствора хлорида железа(Ш) с молярной концентрацией эквивалента 1,5 моль/л? Какова масса выпавшего осадка?
Дано: С1(NaOH) = 0,25 моль/л = C(1/z* NaOH)
С2(1/z* FeС13) = 1,5 моль/л
Найти: V1(р-ра NaOH) = ?
m[Fe(OH)3] = ?
Решение.
Если в задаче речь идет о взаимодействии веществ, то вычисления можно вести: а) по закону эквивалентов, б) по уравнению реакции.
1 способ. По закону эквивалентов.
Очень широко этот способ решения задач применяется в аналитической химии. Этот метод не требует составления уравнений реакций, протекающих в системах, но для лучшего понимания сути задачи необходимо представлять какие процессы протекают при взаимодействии реагирующих веществ. По закону эквивалентов - количество вещества эквивалента для всех веществ, участвующих в реакции, должно быть равно.
В растворе протекает реакция:
FeCl3 + 3 NaOH = Fe(OH)3↓ + 3 NaCl
По закону эквивалентов:
(1/z* NaOH) = (1/z* FeCl3)
С1(1/z* NaOH) .V1(р-ра NaOH) = С2(1/z* FeCl3) .V2(р-ра FeCl3)
V1(р-ра NaOH) = _С2(1/z* FeCl3) .V2(р-ра FeCl3)_
С1(1/z* NaOH)
V1(р-ра NaOH) = _1,5 моль/л . 0,3 л_ = 1,8 л
0,25 моль/л
Для определения массы осадка также воспользуемся законом эквивалентов:
(1/z* FeCl3) = [1/z*Fe(OH)3]
С(1/z* FeCl3) . V(р-ра FeCl3) = __ m[Fe(OH)3] __
М[1/z*Fe(OH)3]
m[Fe(OH)3] = 1,5 моль/л . 0,3 л . 1/3 . 107 г/моль = 16 г.
2 способ. По уравнению реакции.
Составим уравнение реакции взаимодействия хлорида железа(III) и гидроксида натрия:
FeСl3 + 3 NaOH = Fe(OH)3↓ + 3 NaCl
По условию задачи определим, какое количество вещества хлорида железа(III) содержится в исходном растворе, предварительно определим молярную концентрацию раствора хлорида железа(III):
C(FeCl3) = С(1/z*FeCl3) / z* = 1,5 моль/л : 3 = 0,5 моль/л
(FeCl3) = C(FeCl3) . V(р-ра FeCl3) = 0,5 моль/л . 0,3 л = 0,15 моль
Из уравнения реакции следует, что:
( FeCl3): (NaOH) = 1 моль : 3 моль.
По данным задачи в реакцию должно вступить 0,15 моль хлорида железа(III), поэтому можно записать следующее соотношение:1 : 3 = 0,15 : х; х = (NaOH) = 0,45 моль.
Для осаждения гидроксида железа(III) используется раствор гидроксида натрия с молярной концентрацией 0,25 моль/л. Зная, молярную концентрацию раствора данного основания и количество вещества гидроксида натрия, необходимого для данного процесса, вычислим объем раствора NaOH :
С(NaOH) = _( NaOH)_
V(р-ра NaOH)
V(р-ра NaOH) = _( NaOH)_ = _0,45 моль_ = 1,8 л.
С(NaOH) 0,25 моль/л
Из уравнения реакции следует, что:
( FeCl3) : [Fe(OH)3] = 1 моль : 1 моль.
Следовательно, [Fe(OH)3] = ( FeCl3) = 0,15 моль.
Масса выпавшего в осадок гидроксида железа(III) будет равна:
m[Fe(OH)3] = [Fe(OH)3] . M[Fe(OH)3] =
= 0,15 моль . 107 г/моль = 16 г
1. Перед выполнением работы следует ознакомиться с методикой проведения эксперимента, изучить принцип действия приборов и установок, понять цель исследования.
2. К работе приступать только после разрешения преподавателя.
3. Работа с концентрированными растворами кислот и щелочей проводится только под тягой.
4. При попадании растворов кислот и щелочей на кожу или одежду немедленно смыть их струей воды и сообщить об этом преподавателю или лаборанту.
5. Пролитые реактивы необходимо сразу же удалить влажной тряпкой, не допуская их контакта с незащищенной кожей рук.
6. Студенты, нарушающие правила по технике безопасности, удаляются из лаборатории. Для дальнейшего прохождения практикума они должны пройти повторный инструктаж по ТБ и получить вновь допуск к работе.
Получите задание у преподавателя или в соответствии с вашим вариантом определите его по таблице 1
Таблица 1.
|
Вари- ант |
Веще- ство |
Заданный раствор |
Плотность исходного раствора |
|||
|
Объем раствора |
Массовая доля |
Молярная концентрация |
Молярная концентрация эквивалента |
|||
|
мл |
% |
моль/л |
моль/л |
г/мл |
||
|
Задание |
а |
б |
с |
|||
|
01 |
HCl |
50 (100) |
2 |
0,15 |
0,2 |
ρ1исх. = |
|
02 |
H2SO4 |
50 (100) |
2 |
0,1 |
0,25 |
ρ1исх. = |
|
03 |
HCl |
50 (100) |
3 |
0,3 |
0,4 |
ρ2исх. = |
|
04 |
H2SO4 |
50 (100) |
3 |
0,25 |
0,15 |
ρ2исх. = |
|
05 |
HCl |
50 (100) |
4 |
0,5 |
0,25 |
ρ2исх. = |
|
06 |
H2SO4 |
50 (100) |
4 |
0,075 |
0,2 |
ρ2исх. = |
|
07 |
HCl |
50 (100) |
1 |
0,25 |
0,3 |
ρ1исх. = |
|
08 |
H2SO4 |
50 (100) |
2 |
0,35 |
0,35 |
ρ2исх. = |
|
09 |
HCl |
50 (100) |
2 |
0,25 |
0,5 |
ρ2исх. = |
|
10 |
H2SO4 |
50 (100) |
1 |
0,15 |
0,075 |
ρ1исх. = |
|
11 |
HCl |
50 (100) |
3 |
0,5 |
0,45 |
ρ2исх. = |
|
12 |
H2SO4 |
50 (100) |
3 |
0,3 |
0,5 |
ρ3исх. = |
|
13 |
HCl |
50 (100) |
2 |
0,2 |
0,6 |
ρ2исх. = |
|
14 |
H2SO4 |
50 (100) |
3 |
0,3 |
0,5 |
ρ1исх. = |
|
15 |
HCl |
50 (100) |
3 |
0,6 |
1,0 |
ρ3исх. = |
|
16 |
H2SO4 |
50 (100) |
2 |
0,4 |
0,6 |
ρ2исх. = |
По плотности исходного раствора (ρ1- более концентрированного раствора) определите массовую долю вещества (ω1) в этом растворе, используя таблицу в приложении на странице 44.
С помощью этой же таблицы по массовой доле раствора, кото рый вам нужно приготовить или задан ного раствора (ω2), опреде лите плотность этого раствора (ρ2). Все данные запишите в таб лицу 2.2. Рассчитайте объем исходного раствора (V1), который необходимо взять для приготовления раствора с заданной массовой долей, равной ω2, и объемом V2.
Рассчитайте молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента, моляльность и титр раствора, который вам предстоит приготовить (или заданного раствора). Результаты всех расчетов приведите в таблице 2. Расчёт проверьте у преподавателя.
Таблица 2.
|
Вещество |
Исходный раствор |
Заданный раствор |
Состав, полученного раствора |
|||||||
|
Плотность, |
Массовая доля |
Объем |
Плотность, |
Массовая доля |
Объем |
Молярная концентрация |
Молярная концентрация эквивалента |
моляльность |
титр |
|
|
ρ1 |
ω1 |
V1 |
ρ2 |
ω1 |
V2 |
C(X) |
C(1/z*X) |
В(х) |
т |
|
|
г/мл |
% |
мл |
г/мл |
% |
мл |
моль/л |
моль/кг |
г/мл |
||
Отмерьте маленьким цилиндром или мерной пробиркой рассчитанный объем более концентрированного раствора кислоты (V1). Перелейте его в мерную колбу соответствующей вместимости. Ополосните мерный цилиндр 1-2 раза дистиллированной водой, сливая воду в мерную колбу. Затем в колбу налейте дистиллированной воды на 0,5 –1,0 см ниже метки, после чего доведите объем раствора до метки, добавляя воду по каплям с помощью пипетки или промывалки. Затем плотно закройте колбу пробкой и тщательно перемешайте раствор, переворачивая колбу несколько раз. Приготовленный раствор сохраните для опыта 2.2.
титрометрическим методом
Титрометрический метод применяется для определения более точных значений концентраций растворов различных веществ. В данной работе необходимо определить концентрацию кислоты, приготовленной в опытах 2.1. или 2.2., либо выданной лаборантом.
Для работы необходимо иметь раствор карбоната натрия (или соды – Na2CO3) с известной молярной концентрацией эквива лента, индикатор – метилоранж, бюретку, закрепленную в шта тиве, пипетку, воронку, несколько конических колб, вместимо стью 200 – 300 мл и стакан для слива избытка раствора из бю ретки.
Бюретка позволяет точно отмерять любой объем жидкости в пределах ее вместимости. Бюретка представляет собой стеклянную градуированную трубку, снабженную притертым краном или стеклянным капилляром, присоединенным к бюретке с помощью резиновой трубки. Внутрь резиновой трубки вставляют стеклянную бусинку, закрывающую выход жидкости из бюретки. Для вытекания жидкости резиновую трубку оттягивают от бусины нажатием на бусинку. Бюретку заполняют жидкостью через воронку.
Пипетка служит для измерения и переноса определенного объема жидкости. Для ее наполнения нижний конец пипетки опускают в жидкость до дна сосуда и с помощью груши набирают жидкость, следя за тем, чтобы кончик пипетки всё время находился в жидкости. Жидкость набирают так, чтобы она поднялась на 2-3 см выше метки, затем быстро закрывают верхнее отверстие указательным пальцем, придерживая в то же время пипетку большим и средним пальцами. Далее ослабляют нажим указательным пальцем, жидкость начинает медленно вытекать из пипетки. Как только нижний мениск жидкости опустится до метки, палец снова плотно прижимают к верхнему отверстию пипетки.
Затем берут коническую колбу для титрования, в которую нужно перенести жидкость и вводят в колбу пипетку. Ставят ее на горлышко колбы, которую держат наклонно, отнимают указательный палец от отверстия пипетки и дают жидкости стечь вниз по стенке колбы.
Чистую бюретку ополосните раствором кислоты, а затем заполните ее с помощью воронки той же кислотой на 4-5 см выше нулевого деления. Избыток раствора кислоты слейте из бюретки так, чтобы в нижнем конце бюретки не осталось воздуха, и чтобы нижний мениск жидкости установился на нулевом делении бюретки. После этого можно приступать к титрованию.
Пипеткой вместимостью 15 – 25 мл, отмерьте в три конические колбы раствор соды, предварительно ополоснув ее раствором данной соли. В каждую колбу добавьте 2-3 капли метилоранжа. Поставьте одну из колб с содой под бюретку на лист белой бумаги так, чтобы носик бюретки находился внутри колбы. Одной рукой медленно приливайте кислоту в колбу из бюретки, а другой непрерывно перемешивайте раствор круговым движением колбы в горизонтальной плоскости.
Место, куда попадает кислота, окрашивается в розовый цвет, при перемешивании розовая окраска исчезает, раствор снова окрашивается в желтый цвет. Когда этот переход станет довольно медленным, начинайте приливать раствор кислоты по одной капле, тщательно перемешивая раствор. Титрование считается законченным, когда раствор соды от одной капли кислоты принимает неисчезающую, розовую окраску.
Запишите объем раствора кислоты, пошедший на титрование с точностью до 0,1 мл. Отсчет делений бюретки ведите по нижней части мениска, глаз при этом должен находиться на уровне мениска. Первое титрование является ориентировочным.
Повторите титрование 2–3 раза. Кислоту в бюретке либо доводите до нулевого деления, доливая кислоту, либо, если позволяет объем кислоты, оставшейся в бюретке, доводите до ближайшего деления, от которого удобно вести отсчет, и продолжаете титрование. Объемы израсходованной кислоты при титровании не должны отличаться больше чем на 0,2 мл.
Из полученных значений объема кислоты, пошедшей на титрование соды, найдите среднее значение и вычислите молярную концентрацию эквивалента кислоты и титр раствора кислоты:
С(1/z*к-ты) = _V(р-ра Na2CO3) . C(1/z*Na2CO3)_
V(к-ты)
Т(к-ты) = C(1/z*к-ты) . М(1/z*к-ты)
1000
Полученные данные занесите в таблицу 3.
Таблица 3.
|
Вещество |
Исходный раствор |
Заданный раствор |
|||||
|
Плотность раствора |
Массовая раствора |
Объем раствора |
Объем раствора |
Молярная концентрация |
Молярная Концентрация эквивалента |
Титр |
|
|
ρ1 |
ω1 |
V1 |
V2 |
С(X) |
C(1/z*X) |
Т |
|
|
г/мл |
% |
мл |
л |
моль/л |
моль/л |
г/мл |
|
Приведите в порядок рабочее место и оформите отчет.
Список литературы
3. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. - М.: Химия, 1993. - с. 245-256.