Способы выражения состава растворов.

1
Лабораторная работа
Приготовление разбавленного раствора серной кислоты
Цель работы. Освоение навыков приготовления растворов кислот и определения их концентраций.
Задачи работы. Приготовить раствор H2SO4 из более концентрированного раствора и оп-
ределить его концентрацию.
Общие положения. Составы растворов чаще всего выражают в массовых долях ω, молярной концентрацией сМ и молярной концентрацией эквивалента (нормальной концентрацией) сн:
ω=
100m f
cM =
cн =
m
=
mf
M f ⋅V
mf
M Эf ⋅ V
mf
10V ρ
;
(1)
;
(2)
,
(3)
где mf и m — массы растворенного вещества f и раствора, г; V — объем раствора, дм3; ρ — плотность раствора, г·см-3; Mf и MЭf — молярная масса и молярная масса эквивалента (эквивалентная
масса) растворенного вещества, г·моль-1.
Ход работы.
1. С помощью ареометра определите плотность исходного раствора серной кислоты
(или возьмите у преподавателя соответствующее значение):
ρ=
Используя справочные данные, по значению плотности определите массовую долю H2SO4 в
исходном растворе (или возьмите у преподавателя соответствующее значение):
ω=
2. Используя определение молярной концентрации (2), рассчитайте массу концентрированной серной кислоты, которая должна содержаться в заданном растворе объемом V с
концентрацией сМ:
mH 2 SO4 =
3. Используя рассчитанное значение массы H 2 SO4 , определите массу mω исходного
раствора с массовой долей ω:
mH SO ⋅ 100
mω = 2 4
=
ω
4. Рассчитайте объем Vω исходного раствора H 2 SO4 с массовой долей ω, который необходим для приготовления заданного раствора:
Vω =
mω
ρ
=
2
5. Мерным цилиндром отмерьте рассчитанный объем Vω и перенесите его в мерную
колбу емкостью V (во избежание разбрызгивания кислоты, колбу предварительно заполните на четверть дистиллированной водой!). Доведите дистиллированной водой
раствор в мерной колбе до метки. Тщательно перемешайте приготовленный раствор, закрыв колбу резиновой пробкой и переворачивая ее (удерживая за дно и пробку).
6. В основе объемного титрования в данном случае лежит реакция нейтрализации приготовленного раствора H2SO4 раствором NaOH с известной концентрацией cNaOH (концентрация указана на склянке со щелочью). Запишите молекулярное уравнение этой реакции:
Молярную концентрацию эквивалента (нормальную концентрацию) cH 2 SO4 приготовленного раствора H2SO4 рассчитывают, используя формулировку закона эквивалентов, выраженную через объемы1 и нормальные концентрации реагирующих растворов
cH 2 SO4VH 2 SO4 = cNaOHVNaOH .
(4)
Для титрования пипеткой отберите требуемый объём Vпипетки (аликвоту) приготовленного раствора серной кислоты, перенесите его в коническую плоскодонную колбу и добавьте одну-две капли индикатора фенолфталеина.
Добавляйте небольшими порциями раствор гидроксида натрия (титрант) из бюретки,
непрерывно перемешивая содержимое колбы легким встряхиванием и наблюдая изменение
его окраски. Титрование считать законченным при изменении окраски из бесцветной в
слабо-розовую, устойчивую в течение 30 секунд. Титрование повторите дважды, записывая объем израсходованной щелочи:
V1 =
V2 =
Для
дальнейших
расчетов
используйте
среднее
арифметическое
значение:
V +V
VNaOH = 1 2 =
2
7. Используя выражение (4), рассчитайте нормальную концентрацию раствора H2SO4:
cH 2 SO4 =
cNaOH ⋅ VNaOH
=
Vпипетки
8. Учитывая соотношение молярной и эквивалентной масс H2SO4, входящих в (2) и (3),
переведите найденное значение cH 2 SO4 в молярную концентрацию:
сМ =
9. Рассчитайте относительное отклонение экспериментального и заданного значений
молярной концентрации H2SO4:
cM
− сM задание
⋅ 100 =
δ = эксперимент
сM задание
1
При расчетах обычно объемы берут в мл.