Способы выражения концентрации растворов

1. Процентная концентрация или массовая доля – показывает, какая масса растворенного вещества (р.в.) содержится в 100 граммах раствора:

, m(р-ра) = V(р-ра)(р-ра)

2. Молярная концентрация – показывает, сколько молей растворенного вещества содержится в 1 литре ( 1 дм³ ) раствора:

, [моль/дм³ или М]

3. Молярная концентрация эквивалента или моль-эквивалентная концентрация (нормальная концентрация или нормальность) – показывает, сколько молей эквивалентов растворенного вещества содержится в 1 литре (1 дм³ ) раствора.

Эквивалент – реальная или условная частица (молекула или ее часть), которая в данной реакции соединяется, замещает, высвобождает один ион водорода или каким-то другим образом равноценна одному иону водорода в кислотно-основных реакциях, или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

, [моль-экв/дм³; моль/дм³ ],

где f_экв – фактор эквивалентности – число, определяющее, какая часть молекулы эквивалентна одному иону Н⁺ в кислотно-основных реакциях (взаимодействует с одним ионом Н⁺) или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

4. Титр (массовая концентрация) – показывает, какая масса растворенного вещества содержится в единице объема раствора:

[г/дм³ , г/см³, мг/см³]

5. Моляльная концентрация – показывает, сколько молей растворенного вещества содержится в 1 килограмме растворителя (эта концентрация не зависит от температуры):

Лабораторная работа № 5 приготовление раствора

Цель работы: Приготовить в мерной колбе объемом 100 мл раствор соляной кислоты заданной концентрации ( 0,10 – 0,20 моль/дм³)

Порядок выполнения работы

1. Приготовление раствора. Разбавленный раствор соляной кислоты готовим из концентрированного раствора с известной плотностью (_р-ра).

По таблице в справочнике определяем процентную концентрацию исходного раствора кислоты и вычисляем объем этого раствора, необходимый для приготовления 100 мл раствора с заданной моль-эквивалентной концентрацией ( ).

Расчеты проводим по следующим формулам:

1) рассчитываем массу HCl, содержащуюся в 100 см³ раствора с концентрацией :

= …

2) рассчитываем массу исходного раствора с процентной концентрацией (HCl), содержащую рассчитанную массу HCl:

…

3) рассчитываем объем исходного раствора HCl :

= …

Вычисленный объем раствора исходной соляной кислоты из бюретки переливаем в мерную колбу вместимостью 100 мл, затем в колбу наливаем дистиллированную воду до половины объема, тщательно взбалтываем, после чего прибавляем воду до метки (нижний край мениска должен касаться метки на горле колбы). Закрываем колбу пробкой и вновь тщательно перемешиваем раствор, перевертывая колбу.

2. Проверка концентрации приготовленного раствора. Бюретку заполняем стандартным раствором NaOH с моль-эквивалентной концентрацией 0,1000 моль/дм³.

Пипетку Мора ополаскиваем приготовленным раствором соляной кислоты (с помощью груши набираем раствор HCl выше метки и выливаем его в сливной стакан). Затем отмеряем пипеткой 10 мл приготовленного раствора HCl (нижний край мениска должен касаться метки) и содержимое пипетки переносим в коническую колбу для титрования. Добавляем 1-2 капли фенолфталеина.

К полученному раствору из бюретки постепенно добавляем стандартный раствор щелочи, при этом непрерывно взбалтываем содержимое колбы. Добавляем раствор NaOH до появления бледно-розовой окраски. Этот момент соответствует полной нейтрализации кислоты щелочью. Описанный прием в аналитической химии называется титрованием.

Титрование повторяем несколько раз до получения трех результатов, отличающихся не более, чем на 0,1 мл. Результаты титрования записываем в таблицу 7.

Таблица 7 – Объемы раствора щелочи NaOH, необходимые для титрования 10 см³ раствора кислоты HCl

Объем раствора кислоты, см3			Средний объем NaOH, см3
1	2	3

Рассчитываем моль-эквивалентную концентрацию приготовленного раствора соляной кислоты.

Расчет концентрации HCl производим по среднему значению израсходованного объема щелочи, используя формулу:

(HCl)V(HCl) = с_экв(NaOH) V_ср(NaOH),

где (HCl) – моль-эквивалентная концентрация соляной кислоты (моль/дм³), которую определяют опытным путем;

V(HCl) – объем кислоты (в данном случае 10 мл);

с_экв(NaOH) – моль-эквивалентная концентрация стандартного раствора щелочи (титранта, в моль/дм³), равная 0,1000 моль/дм³;

V_ср (NaOH) – средний объем раствора щелочи (в мл), пошедший на титрование.

Рассчитываем относительную ошибку, допущенную при приготовлении раствора заданной концентрации

,

где (HCl) – моль-эквивалентная концентрация кислоты, заданная преподавателем;

(HCl) – моль-эквивалентная концентрация кислоты, приготовленная вами и найденная титрованием.

Делаем вывод.