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
Федеральное агентство по образованию
Владимирский государственный университет
Кафедра химии
Лабораторная работа №3
«Получение растворов различных концентраций»
Выполнил:
студент группы Сс-511
Пронин Е.С.
Проверил:
Кузурман В.А.
Владимир 2011
Теоретическое введение.
Раствором называется гомогенная система, состоящая из двух и более компонентов, относительные количества которых могут изменяться в широких пределах. Раствор состоит из растворителя и растворяемого вещества.
Количественно состав раствора характеризуется концентрацией. Существует ряд способов выражения концентраций растворов. Одни способы являются весовыми, другие – объемными.
Массовая доля (w) растворенного вещества – безразмерная физическая величина, равная отношению массы растворенного вещества к общей массе раствора, т. е.
wв=mв-ва/ mр-ра ,
где wв – массовая доля растворенного вещества; mв-ва – масса растворенного вещества; mр-ра – общая масса раствора. Масса раствора равна сумме масс растворенного вещества mв-ва и растворителя mр-ля, тогда
wв = mв-ва / (mв-ва + mр-ля).
Если известна плотность раствора р, то масса раствора m = Vp, где V — объем раствора, тогда массовую долю можно определять по формуле:
wв = mв/(V*р).
Массовая доля обычно выражается в долях единицы.
Массовая процентная концентрация (w%). Если массовую долю умножить на 100, то получаем так называемую массовую процентную концентрацию.
Мольная доля (х), аналогично массовой доле, безразмерная величина, равная отношению числа молей растворенного вещества к общему числу молей растворенного вещества и растворителя:
x = nв-ва / nв-ва + nр-ля,
где х – мольная доля растворенного вещества;
nв-ва – число молей растворенного вещества;
nр-ля – число молей растворителя.
Молярная концентрация (см) показывает число молей растворенного вещества в 1 л раствора. Раствор, содержащий в одном литре 1 моль растворенного вещества, называют одномолярным и обозначают 1 М; 0,5 М - полумолярный (в 1 л раствора 0,5 моля вещества); 0,1 М - децимолярный.
Нормальная концентрация (сн.) показывает число эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора. Однонормальный раствор (1 н.) - в 1 л раствора содержится 1 эквивалент растворенного вещества, двунормальный (2 н.) - 2 эквивалента вещества и т. д.
Моляльная концентрация (сm) показывает число молей вещества, которое растворено в 1кг (1000 г) растворителя. Одномоляльный раствор (1 m) - в 1 кг растворителя находится 1 моль растворённого вещества и т. д.
Выполнение работы.
Цель работы: получить раствор различных концентраций.
Приборы: мерный цилиндр на 50 мл, химический стакан на 100 мл; мерная колба на 50 мл; пипетка на 25 мл; ареометр; стеклянная палочка.
Реактивы: сульфат натрия безводный кристаллический; сульфат алюминия кристаллогидрат Al2 (SO4)3 18H2O.
Ход работы:
1. Приготовить 10 %-ый раствор сульфата натрия.
Рассчитать навеску, необходимую для приготовления 50 г 10%-ного раствора сульфата натрия и объем воды, который потребуется для этого. Взять навеску данной соли на технических весах. Перенести ее в химический стакан и добавить необходимый объем воды. Перемешивать раствор до полного растворения соли.
Полученный раствор перенести в мерный цилиндр и измерить ареометром плотность. По показаниям ареометра определить точную концентрацию раствора.
Результаты занести в отчет. Вычислить нормальную концентрацию раствора. Определить относительную ошибку опыта.
2. Приготовить 1,5 н. раствор сульфата алюминия из кристаллогидрата.
Рассчитать, сколько граммов кристаллической соли Al2 (SO4)3 18H2O требуется для приготовления 50 мл 1,5 н. раствора сульфата алюминия в расчете на безводную соль. Взвесить расчетное количество кристаллогидрата на технических весах. С помощью микроворонки перенести навеску сульфата алюминия в мерную колбу на 50 мл, смывая кристаллы соли дистиллированной водой. Налить колбу до половины и, перемешивая раствор, добиться полного растворения соли. Довести водой уровень раствора до метки, последние капли добавлять при помощи пипетки. Пересчитать массовую долю на нормальную концентрацию. Это будет практическое значение нормальности раствора. Найти относительную ошибку опыта, считая теоретическое значение нормальной концентрации раствора равное 1,5 н.
приготовления 50 г раствора, с массовой долей Na2SO4 w=10% (плотность воды ρ=1 г/мл):
m(H2SO4)=w*mр-ра=50*0,1=5 г
m(H2O)=50-5=45 г
V(H2O)= m(H2O)* ρ=45*1=45 мл
Отмеряем 45 мл дистиллированной воды и переливаем в стакан. Смесь перемешаем до полного растворения. Полученный раствор переливаем в мерный цилиндр и измеряем ареометром плотность. По показаниям ареометра определяем точную концентрацию раствора:
ρр-ра=1,092 г/мл
при 10% ρ=1,091г/см3;
при 11% ρ=1,101г/см3, следовательно, точная концентрация раствора:
wпр = w1 +( ρр-ра- ρ1)/( ρ2- ρ1)*( w2- w1)=10%+(1,092-1,091)/(1,101-1,091)*(11%-10%)=
=10,1%
𝜂=( w1 - wпр)/ w1*100%=|(10-10,1)|/10*100=1%
mв-ва= mр-ра*ω=1092*0,101=110,29 г
M(Na2SO4)=23*2+32+16*4=142 г/моль
Используя эти данные, найдем нормальную концентрацию:
сн= mв-ва / M*V=110,29/142*1=0,78 Н
МЭ Al2(SO4)3=МAl2(SO4)3/fэкв = 342/6 =57 г/(моль эквивалентов)
сн=mр.в./Мэ*V
mр.в. =сн*Мэ*V=0,05*1,5*57= 4,275 г
342/666=4,275/x
x=4,275*666/342=8,325 г
ρр-ра=1,084 г/мл
при 8% ρ=1,083 г/см3;
при 9% ρ=1,094 г/см3, следовательно:
w пр = w 1+(ρпр – ρ1)/(ρ2 – ρ1)*( w2 – w1 )=8+|(1,084-1,083)/(1,094-1,083)|*(9-8)= =8,09%
m=1084*0,0809=87,7 г
сн пр= mв-ва / M*V=87,7/57*1=1,539 Н
𝜂=( сн 1 - сн пр)/ сн 1*100%=|(1,5-1,539)|/1,5*100=2,6%
Вывод:
В процессе проведения опытов и взаимосвязанных с ними последующих расчетов, был получен 10,1%-ный раствор сульфата натрия и 1,54 Н раствор сульфата алюминия. Опыты были выполнены с погрешностью 1% и 2,6% для первого и второго опыта соответственно. Основной причиной погрешности является неточность при измерении объема воды, а также, менее значимые, округления при математических расчетах, градирование шкал измерительных инструментов и приборов, неаккуратность при проведении других элементов опыта.