Основная цель лабораторных занятий связать теоретиче

• Название: Основная цель лабораторных занятий связать теоретиче
• Дата: 18.11.2021
• Размер: 131.07 Kb.
• Имя файла: MULR.docx
• Тип: Лекция; #276013
• страница: 13 из 17

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5. ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО КОНЦЕНТРАЦИИ

Цель работы: Ознакомиться с методами приготовления рас- творов заданной концентрации и анализом раствора при помощи титрования.

Общие сведения

Раствор – гомогенная система, содержащая не менее двух составных частей.

Составная часть (составляющее вещество) – часть систе- мы, которая может существовать вне системы

Растворитель – составная часть раствора, которой больше, чем остальных, и агрегатное состояние которой совпадает с агрегат- ным состоянием раствора.

Растворенные вещества – все составные части раствора за исключением растворителя.

Для количественного описания свойств растворов в качестве основного параметра используют концентрацию.

Известны различные способы выражения концентрации рас-

творов.

Массоваядоляi-го компонента – отношение массы i-го ком-

понента m_iк общей массе системы


i
  <sup>mi

 m</sup>i

i

или массовоесодержаниеi-го компонента, выраженное в процентах

(массовые проценты, масс.%)

^%,i^

m_i

^mi

100  _i100 .

i

Молярнаядоляi-го компонента – отношение количества вещества i-го компонента n_iк общему количеству вещества системы

41

_i

n_i

^{ n}i

i

или молярноесодержаниеi-го компонента, выраженное в процен- тах (молярные проценты, мол.%)

^%,i^

n_i

^ni

100  _i100 .

i

Молярнаяконцентрацияi-го компонента – количество рас- творенного вещества i-го компонента в 1 л раствора

c_i

n_i^Vр-ра
, моль / л .

Моляльнаяконцентрацияi-го компонента – количество вещества i-го компонента, растворенного в 1 кг растворителя

^cmi

_ n_i^mр-ля
, моль / кг .

Массоваяконцентрацияi-го компонента – масса в граммах растворенного вещества i-го компонента в 1 л раствора

^сг/л

 _m

m_i^Vр-ра
, г / л .

Молярнаяконцентрацияэквивалентаi-го компонента (нормальная концентрация) – количество вещества эквивалентов i-го компонента в 1 л раствора

^cNi

_ ⁿЭi^Vр-ра
, моль / л .

Нормальная концентрация c_N

трацией cсоотношением

связана с молярной концен-

42

где z– эквивалентноечисло.

c_N zc,

Для элемента z соответствует степени его окисления в про- дукте реакции.

Для кислоты z соответствует основности кислоты.

Для основания z соответствует кислотности основания.

Для соли z рассчитывают как произведение числа атомов и степени окисления металла в составе соли.

Для окислителей и восстановителей в окислительно-восста- новительных реакциях z – изменение их степени окисления в ходе реакции.

Растворы часто готовят путем разведения более концентри- рованного раствора до необходимой величины концентрации. Кон- центрацию приготовленного раствора уточняют количественным химическим анализом, например титрованием. Титрование – прием количественного анализа, при котором к раствору определяемого вещества по каплям приливают раствор реагента точно заданной концентрации. Состояние системы, в котором аналитическая реак- ция прошла полностью в соответствии со стехиометрическим урав- нением при отсутствии избытка реагента, называют точкой эквива- лентности. Задача титрования – определить эквивалентный объем добавляемого реагента – титранта, необходимый для установле- ния точки эквивалентности, так как в ней числа эквивалентов опре- деляемого вещества и титранта равны между собой. Из определения нормальной концентрации следует, что количество вещества экви- валентов в растворе равно произведению нормальной концентрации на объем раствора. Следовательно:


X T
c_NV_a c_NV_T.

Отобрав для титрования мерной пипеткой точный объем

пробы – аликвоту

V_a, зная нормальную концентрацию титранта

N

T
c и определив объем титранта, ушедший на титрование V, мож-

T


N
но вычислить концентрацию пробы c .

X

43

До эквивалентной точки в ходе титрования в растворе при- сутствует избыток определяемого вещества, а после – избыток тит- ранта. Поэтому в эквивалентной точке свойства раствора резко из- меняются, в частности, изменяется окраска специально подобранных цветных индикаторов, что позволяет определить объем титранта, ушедший на титрование

Контрольные вопросы

твора?

1. 
   Что такое раствор?
   
2. 
   Какие существуют способы выражения концентрации рас-
   

3. 
   Что называется растворенным веществом?
   
4. 
   Какой компонент раствора принимается за растворитель?
   
5. 
   По какому уравнению осуществляется перерасчет от нор-
   

мальной концентрации к молярной?

6. 
   Что называется титрованием?
   
7. 
   Какое состояние химической системы называется «точка эквивалентности»?
   
8. 
   Что является задачей титрования?
   
9. 
   Как экспериментально определить точку эквивалентности при титровании кислоты щелочью?
   
10. 
    По какому уравнению рассчитывается концентрация ана- лизируемого вещества при титровании?
    

Оборудование и реактивы

Получить у преподавателя: колбу мерную объемом 100 мл – 1 шт., колбу коническую объемом 100 мл – 2 шт., пипетку мерную (пипетку Мо- ра) объемом 5 мл – 1 шт., бюретку объемом 25 мл – 1 шт., цилиндр мерный объемом 100 мл – 1 шт., кислоту соляную – раствор концентрацией 10 %, гидроксид натрия – раствор концентрацией 0,2 н, фенолфталеин.

44

Выполнение работы

Приготовлениераствора

1. 
   Рассчитать, какой объем исходного раствора соляной ки-
   

слоты

^Vнач

с массовой концентрацией

_%  10%

и плотностью

  1, 047 г / см³ следует взять для приготовления 100 мл раствора заданной преподавателем концентрации.

Рассмотрим конкретный пример расчета. Пусть следует по-

лучить раствор соляной кислоты объемом

V 100 мл с молярной

концентрацией

с^теор  0,15 моль / л

(при выполнении работы кон-

N
кретная величина концентрации указывается преподавателем).

а) Определим нормальную концентрацию твора соляной кислоты, которую следует получить


N
_cтеор _{ zc}теор _.

c^теор , моль / л

рас-

Соляная кислота одноосновная, т.е.

z 1. Тогда

N
c^теор  1 0,15  0,15 моль / л .

^{б) Определим массу соляной кислоты} ^mHCl 

твора соляной кислоты с с^теор  0,15 моль / л

в 100 мл рас-

N
_cтеор _

^mHCl _,

^ЭHCl^V

N

HCl
m_HCl  c^теор Э V,

т.е.

^ЭHCl

_ ^MHCl _,

z

45

Тогда

^ЭHCl

 ^36,5  36,5 г / моль .

1

m_HCl  0,15  36,5 100 10^3  0,55 г .

в) Определим объем соляной кислоты V_нач , который необхо- димо взять

т.е.

^mHCl


m


нач р-ра

_ ^mHCl _,

^Vнач

_{V } ^mHCl _,

нач

_{V } 0,55


 5,3 мл .

нач

0,11, 047

2. 
   Рассчитанный объем исходного раствора из бюретки ото- брать в мерную колбу, довести уровень жидкости в колбе дистилли- рованной водой до метки по нижнему краю мениска и перемешать раствор путем переворачивания плотно закрытой колбы.
   

Определениеконцентрацииприготовленногорастворатитрованием

1. 
   В две конические колбы пипеткой Мора отобрать алик- вотные объемы (5 мл) приготовленного раствора, добавить немного дистиллированной воды (до толщины слоя жидкости около 5 мм) и 2 − 3 капли индикатора – фенолфталеина.
   
2. 
   Бюретку на 25 мл наполнить титрованным раствором гид- роксида натрия. Кончик бюретки должен быть заполнен раствором, а уровень жидкости доведен точно до нулевого деления. Затем мед-
   

46

ленно, по каплям, добавлять раствор щелочи из бюретки к аликвоте кислоты, непрерывно перемешивая раствор в конической колбе.

3. 
   Эквивалентную точку определить по переходу окраски фенолфталеина от бесцветной к малиновой, сохраняющейся при пе- ремешивании в течение 30 с.
   
4. 
   Титрование повторить 2 раза, измеренные объемы щелочи, ушедшей на титрование усреднить.
   

Протокол лабораторной работы

1. 
   Заданная преподавателем концентрация соляной кислоты
   

HCl
С^теор , моль/л.

2. 
   Расчет объема соляной кислоты, необходимого для приго- товления 100 мл раствора кислоты заданной концентрации.
   
3. 
   Объем аликвоты соляной кислоты, взятый для титрования,
   

V_a= ……., мл.

4. 
   Концентрация раствора щелочи c_N,NaOH = , моль/л.
   
5. 
   Объем щелочи, ушедший на титрование пробы соляной
   

кислоты:

V_{NaOH, 1} = , мл;

V_{NaOH, 2} = , мл;

^{VNaOH, ср = , мл.}

Обработка результатов эксперимента

Рассчитать концентрацию соляной кислоты по результатам титрования

с
пр

N, HCl

_ ^cN,NaOH^VNaOH,ср

V_a

и определить отклонение от заданного значения концентрации соля- ной кислоты

_{| c}пр _{ c}теор _|


c

теор
_N,HCl N,HCl _{100% .}

N,HCl

47

Содержание отчета по лабораторной работе

1. 
   Название работы.
   
2. 
   Цель работы.
   
3. 
   Ход эксперимента.
   
4. 
   Расчет начального объема соляной кислоты.
   
5. 
   Результаты эксперимента согласно протоколу лаборатор- ной работы.
   
6. 
   Обработка результатов эксперимента.
   
7. 
   Вывод.