ТЕХНИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

При проведении лабораторных работ необходимо соблюдать общие правила работы в химических лабораториях и правила техники безопасности, уметь грамотно составить отчёт по работе.

В лабораторных работах используются едкие, агрессивные и ядовитые вещества. Поэтому работа в химической лаборатории безопасна лишь при строгом соблюдении общих правил и требований техники безопасности. При выполнении работ необходимо соблюдать следующие общие правила:

1. Содержать рабочее место в чистоте и порядке.

2. Приступать к выполнению опыта лишь тогда, когда отчетливо уяснены цель и задачи его, когда обдуманы отдельные этапы выполнения опыта.

3. Опыты должны выполняться тщательно, аккуратно, без торопливости.

4. Необходимо соблюдать все требования, содержащиеся в методических указаниях к лабораторным работам.

5. После использования реактива его необходимо сразу ставить в штатив, чтобы не создавать беспорядка на рабочем месте и не перепутать реактивы при расстановке их в конце занятия.

6. В лаборатории необходимо соблюдать тишину, запрещается есть, пить и заниматься посторонними делами.

7. После окончания работы обязательно вымыть руки.

Среди химических реагентов имеются ядовитые вещества, оказывающие токсическое воздействие на организм человека в целом (мышьяк, сурьма, свинец, ртуть и их соединения, галогены, сероводород, оксид углерода(II), аммиак, оксиды азота и др.), и агрессивные вещества, оказывающие локальные воздействия на кожу (кислоты и щелочи). При работе с ними необходимо соблюдать следующие правила по технике безопасности:

1. Все опыты с ядовитыми и сильно пахнущими веществами, а также нагревание и выпаривание растворов производить только в вытяжном шкафу.

2. Не наклоняться над сосудом с кипящей жидкостью. Нагреваемую пробирку держать отверстием в сторону, а не к себе или соседу, так как может произойти выброс жидкости. Прогревать все содержимое пробирки, а не только снизу.

3. Определять запах газообразного вещества следует, не вдыхая пары полной грудью, а направляя их к себе движением руки.

4. Работы с кислотами и щелочами проводить так, чтобы реактивы не попадали на одежду, лицо, руки. Наливая раствор в пробирку, ее надо держать на некотором расстоянии от себя.

5. При обращении с неизвестными веществами необходимо проявлять повышенную осторожность. Ни в коем случае нельзя пробовать вещество на вкус!

6. Необходимо немедленно убрать все пролитое, разбитое и просыпанное на столах или на полу в лаборатории. В случае, если кислота прольется на пол, ее тут же следует засыпать песком, собрать его и вынести из помещения. Облитое место нужно вымыть раствором соды.

7. Набор жидкостей в пипетки производить не ртом, а при помощи резиновой груши.

8. При измельчении сухих щелочей следует надевать предохранительные очки. Брать твердую щелочь только пинцетом или щипцами.

9. Нельзя употреблять для опытов вещества из капельниц, колб и упаковок без этикеток и с неразборчивыми надписями.

10. В химической лаборатории имеется аптечка. Надо уметь оказывать пер-вую помощь пострадавшим, когда это необходимо:

Происшествие	Первая помощь
ОЖОГИ
Ожоги огнем, паром, горячими предметами:
I-й степени (краснота)	Наложить вату, смоченную этиловым спиртом. Повторить смачивание.
II-й степени (пузыри)	То же. Обрабатывать 5 %-ным раствором КМnО4 или 5 %-ным раствором таннина.
III-й степени (разрушение тканей)	Покрыть рану стерильной повязкой и вызвать врача.
Ожоги кислотами, хлором или бромом	Промыть ожог большим количеством воды, затем 5 %-ным раствором NaHCO3.
Ожоги щелочами	Промыть обильно водой.
Ожоги глаз	При ожоге кислотами промыть 3 %-ным раствором Na2CO3. При ожоге щелочами применять 2 %-ный раствор борной кислоты.
ОТРАВЛЕНИЯ
Попадание едких веществ в рот и пищеварительные органы	При попадании кислот пить кашицу из оксида магния. При попадании щелочей пить раствор лимонной кислоты или очень разбавленной уксусной кислоты.
Отравление твердыми или жидкими веществами	Вызвать рвоту, выпив 1% -ный раствор сульфата меди(II).
Отравление газами	Пострадавшего немедленно вывести на свежий воздух.

15. После оказания первой помощи пострадавшего направить к врачу.

16. В целях противопожарной безопасности химическая лаборатория снабжена огнетушителями, ящиками с песком, асбестовыми одеялами. Необходимо знать, где находятся противопожарные средства и порядок срочной эвакуации из лаборатории при пожаре.

17. Во всех случаях отклонения от нормального хода лабораторного занятия сообщать, преподавателю или дежурному лаборанту.

При выполнении лабораторной работы каждый студент пишет отчет по работе. В отчете должно быть отражено: 1) название работы и дата ее выполнения, 2) цель работы в целом и каждого отдельного опыта, 3) схема установки и ее описание, 4) порядок выполнения работы (ход работы), 5) таблица экспериментальных данных, 6) вычисление искомой величины, 7) расчет погрешности опыта, 8) Выводы.

Работа № 1.

ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ПОСУДЫ

В химической лаборатории наиболее распространенной является стеклянная посуда. Это связано со свойствами стекла: прозрачностью, легкостью, достаточной термической устойчивостью. Кроме того, стекло по сравнению с другими материалами (керамикой, кварцем, металлами (Ag, Au) и др.) является наиболее дешевым. Для химической посуды применяются специальные сорта стекла, они отличаются повышенной химической устойчивостью к действию кислот, щелочей и незначительным коэффициентом расширения.

Отечественную стеклянную посуду маркируют следующим образом:

1. марка ТС или матовый круг или прямоугольник означают «термически стойкая», посуду из такого стекла можно нагревать на плитке или газовой горелке, используя асбестовую прокладку.

2. марка ТХС означает «термохимически стойкая», такая посуда помимо термической устойчивости отличается и повышенной химической стойкостью.

Посуду, изготовленную не из термостойкого стекла, а также толстостенную посуду категорически запрещается нагревать на плитке или горелке. В крайнем случае можно использовать водяную или какую либо другую баню (песчаную, глицериновую…), обеспечивающую равномерный нагрев. При этом нагрев необходимо проводить, постепенно повышая температуру.

Следует отметить, что некоторые химические процессы протекают с выделением большого количества теплоты (например, растворение кислот в воде), поэтому перед началом работы необходимо предусмотреть возможные тепловые эффекты и использовать нужную химическую посуду.

Основным недостатком химической тонкостенной посуды является ее хрупкость. Особенно часто посуда бьется при случайных ударах, поэтому если стеклянная посуда применяется для работ без нагревания, ее рекомендуется снаружи покрывать слоем поливинилхолорида.

Следует также учитывать, что, несмотря на достаточную химическую стойкость стекла, все растворы, помещенные в стеклянную посуду, извлекают из стекла его составные части (процесс называется выщелачивание). Поэтому приходится очень осторожно подходить к выбору стекла для посуды, в которой будет проводиться тот или иной анализ. недопустимо применять такое стекло, из которого может быть выщелочен компонент, определяемый в данном анализе, например, бор из борсиликатного стекла.

По назначению стеклянную химическую посуду можно разделить на посуду общего назначения, специального назначения и мерную.

К группе общего назначения относятся те предметы, которые всегда должны быть в лаборатории, и без которых нельзя провести большинство работ. Это, например, пробирки, воронки простые и делительные, стаканы, плоскодонные колбы, кристаллизаторы, конические колбы (Эрленмейера), колбы Бунзена, холодильники, краны и т.п.

К группе специального назначения относятся те предметы, которые употребляются для одной какой-либо цели, например, аппарат Кипа, аппарат Сокслета, прибор Кьельдаля, дефлегматоры, пикнометры, круглодонные колбы, прибор для определения молекулярного веса, приборы для определения температуры плавления и кипения и др.

К мерной посуде относятся мерные цилиндры и мензурки, пипетки, бюретки и мерные колбы.

Посуда общего назначения

Пробирки представляют собой узкие различной величины и диаметра цилиндрической формы стеклянные сосуды с закругленным дном. Обычные лабораторные пробирки изготавливают из легкоплавкого стекла, но для особых работ, когда требуется нагревание до высоких температур, пробирки производят из тугоплавкого стекла или кварца.

Кроме обычных, применяют также градуированные и центрифужные конические пробирки. Для хранения пробирок, находящихся в работе, служат специальные штативы.

Пробирки применяются для проведения главным образом аналитических и микрохимических работ. При проведении реакций в пробирках реагенты не следует применять в слишком большом количестве, обычно достаточно ¼ или даже 1/8 объема пробирки. Совершенно недопустимо, чтобы после добавления какого-либо реагента пробирка была полна до краев.

Твердые вещества (порошки, кристаллы) добавляют в пробирку, используя сложенную вдвое по длине полоску плотной бумаги, шириной чуть меньше диаметра пробирки.

Для перемешивания налитых реактивов пробирку держат большим и указательным пальцами левой руки за верхний конец и поддерживают ее средним пальцем, а указательным пальцем правой руки ударяют косым ударом по низу пробирки. этого достаточно, чтобы ее содержимое хорошо перемешалось. Недопустимо закрывать пробирку пальцем и встряхивать ее в таком виде: при этом можно не только ввести в жидкость, находящуюся в пробирке, что-либо постороннее, но и повредить кожу пальца, получить ожог и пр. Если пробирка наполнена жидкостью больше, чем на половину, то ее содержимое перемешивают чистой стеклянной палочкой.

При нагревании открытый конец пробирки должен быть направлен в сторону от работающего и от соседей.

Воронки служат для переливания жидкостей, фильтрования и т.п. Воронки для фильтрования всегда имеют угол 60º и срезанный длинный конец.

При работе воронки устанавливают в кольце лабораторного штатива.

При переливании жидкости в бутыль или колбу не следует наливать воронку до краев.

Если воронка плотно прилегает к горлу сосуда, в который переливают жидкость, то переливание затрудняется, так как внутри сосуда создается повышенное давление. Поэтому воронку время от времени нужно приподнимать. Еще лучше сделать между воронкой и горлом сосуда щель, вложив между ними, например, кусочек бумаги. При этом нужно следить, чтобы прокладка не попала в сосуд.

Делительные воронки применяют для разделения несмешивающихся жидкостей (например, воды и хлороформа). Они бывают цилиндрическими или грушевидной формы и в большинстве случаев снабжены притертой стеклянной пробкой. В верхней части отводной трубки имеется стеклянный отводной кран. Делительные воронки бывают различной емкости (от 50 мл до нескольких литров).

Химические стаканы представляют собой тонкостенные цилиндры различной емкости. Они предназначены для приготовления растворов, проведения химических реакций, отстаивания мутных жидкостей и т.п. Химические стаканы бывают двух видов: с носиками и без носиков. Стаканы с носиками удобно использовать для переливания жидкостей.

Стаканы изготавливают из обычного и термостойкого стекла, поэтому перед работой необходимо убедиться, можно ли использовать данный стакан.

Плоскодонные колбы бывают различной емкости, начиная от 50 мл до нескольких литров, со шлифом и без шлифа на горле и имеют достаточно широкий спектр применения. Колбы изготавливают из различных сортов стекла.

Конические колбы (Эрленмейера) находят широкое применение при аналитических работах (титрование). Они бывают различной емкости с носиком и без носиков. Кроме того, для некоторых работ применяют колбы с притертыми пробками.

Нагревать колбы следует только через асбестированную сетку или на какой-либо бане.

Нередко горло конической колбы необходимо закрыть. Для этого используют часовое стекло или стеклянную крышку.

Колбы для отсасывания (Бунзена) применяют в тех случаях, когда фильтрование ведут с применением вакуум-насоса. Колба Бунзена имеет отвод, находящийся в верхней ее части. Отвод соединяют резиновой трубкой с предохранительной склянкой, а затем с вакуум-насосом. В горло колбы вставляют воронку, укрепленную в резиновой пробке.

Колбы Бунзена делают из толстого стекла, так как иначе при работе они могут быть раздавлены атмосферным давлением. Колбы Бунзена, находящиеся по вакуумом, рекомендуется закрывать полотенцем или ящиком из толстого картона или жести во избежание несчастного случая.

Кристаллизаторы – толстостенные стеклянные плоскодонные сосуды различных диаметров и емкости. Их применяют для перекристаллизации веществ, а иногда в них проводят выпаривание. Нагревать кристаллизатор можно только на водяной бане.

Промывалки. Для промывания осадков дистиллированной водой или каким-либо раствором, для смывания осадков с фильтров и стенок сосудов применяют так называемые промывалки. Они служат и для хранения небольших количеств дистиллированной воды, необходимой в ходе некоторых анализов.

Промывалка – это чаще всего полиэтиленовая банка, которая закрыта резиновой пробкой с просверленным в ней отверстием, в которое вставлена изогнутая под определенным углом стеклянная трубка. При этом один конец трубки должен доходить почти до дна банки, а другой должен быть оттянут. Надавливая на стенки банки, можно получить струю воды или какого-либо другого раствора.

Посуда специального назначения

Круглодонные колбы широко используются в органическом синтезе, поскольку жидкость в таких колбах нагревается равномерно и уменьшается опасность локального перегрева и, как следствие, выброса кипящей жидкости через горла. Равномерно распределяется и нагрузка на стекло, что особенно важно при работе под вакуумом.

Капельницы – сосуды для жидкостей, расходуемых по каплям. Наибольшим распространением пользуются капельницы, в пробку которых вставлена маленькая стеклянная пипетка, снабженная резиновым баллоном; капельницы, в пробку которых вставлена стеклянная палочка и др.

Мерная посуда

Мерной называют посуду, применяемую для измерения объема жидкости.

Мерные цилиндры – это стеклянные толстостенные сосуды с нанесенными на наружной стенке делениями, указывающими объем в миллилитрах. Они бывают различной емкости: от 5-10 мл до 2 л. Чтобы отмерить нужный объем жидкости, ее наливают в мерный цилиндр до тех пор, пока нижний мениск не достигнет уровня нужного деления.

Кроме цилиндров, для той же цели применяют мензурки. Это сосуды конической формы, на стенках которых имеются деления. Они очень удобны для отстаивания мутных жидкостей, когда осадок собирается в нижней, суженной части.

Пипетки служат для точного отмеривания определенного объема жидкости. Обычные пипетки (пипетки Мора) представляют собой стеклянные трубки небольшого диаметра с расширением посередине. Нижний конец пипетки слегка оттянут и имеет диаметр около 1 мм. Пипетки бывают емкостью от 1 до 100 мл, в верхней их части имеется метка, до которой набирают жидкости.

Широко применяются градуированные пипетки различной емкости, на наружной стенке которых нанесены деления.

Для наполнения пипетки ее нижний конец опускают в жидкость и втягивают последнюю при помощи груши. Категорически запрещается засасывать ртом концентрированные кислоты, щелочи, ядовитые и сильнодействующие вещества и вещества образующие токсичные пары! при этом необходимо пользоваться только грушей. Необходимо также следить, чтобы кончик пипетки все время находился в жидкости.

Жидкость набирают так, чтобы она поднялась на 2-3 см выше метки, затем быстро закрывают верхнее отверстие указательным пальцем правой руки, придерживая пипетку большим и средним пальцами.

Когда пипетка наполнена, ослабляют нажим указательного пальца, в результате чего жидкость будет медленно вытекать из пипетки: как только нижний мениск жидкости окажется на одном уровне с меткой, палец снова прижимают. Если на конце пипетки после этого будет висеть капля, ее следует осторожно удалить. Введя пипетку в сосуд, отнимают указательный палец и дают жидкости стечь по стенке сосуда. После того как жидкость стечет, пипетку держат еще 5 сек прислоненной к стенке сосуда, поворачивая вокруг оси, после чего удаляют пипетку, не обращая внимания на оставшуюся в ней жидкость. Дело в том, что калибруют, отмеряя объем жидкости описанным выше способом, поэтому никогда не следует стремиться выгонять остатки жидкости из пипетки выдуванием или нагреванием рукой расширенной части – это лишь приведет к систематической ошибке в измерении объема.

Бюретки применяют при титровании, для измерения точных объемов. Это стеклянные трубки с несколько оттянутым нижним концом или трубки, снабженные внизу краном. На наружной стороне по всей длине бюретки нанесены деления. Бюретки бывают двух типов: с притертым краном и оттянутым нижним концом, к которому посредством резиновой трубки присоединяют оттянутую в капилляр стеклянную трубку; резиновую трубку зажимают зажимом Мора или внетрь ее вкладывают стеклянный шарик.

В бюретки с краном можно наливать все жидкости за исключением растворов щелочи больше 0,1 моль/л, которые могут вызывать заедание притертого крана. Для работы со щелочами применяют бескрановые бюретки.

Бескрановые бюретки нельзя использовать, когда жидкость, налитая в бюретку способна реагировать с резиной, из которой сделана трубка. Это, например, раствор йода или другого сильного окислителя.

Бюретка должна быть закреплена в штативе строго вертикально.

Так как бюретки применяются для очень ответственной работы – титрования, их следует держать в особой чистоте. Жидкость должна вытекать из бюретки, не оставляя капель на ее стенках, так как это вызывает погрешности в определении объемов. Если капли все же остаются, то необходимо тщательно промыть бюретку изнутри моющим средством (например, горячим раствором стирального порошка).

Бюретку заполняют жидкостью через воронку с коротким концом, чтобы он не доходил до нулевого деления бюретки. Уровень жидкости должен быть выше нулевого деления бюретки на 2-3 см. После заполнения, воронку вынимают, поскольку, случайно сорвавшиеся с нее капли раствора могут повлиять на точность титрования. При заполнении бюретки необходимо следить, чтобы была заполнена и та ее часть , которая расположении ниже крана или зажима. Если в этой части останутся пузырьки воздуха, то израсходованный при титровании объем жидкости будет определен неправильно.

После заполнения бюретки осторожно приоткрывая кран, устанавливают уровень жидкости на нулевое деление. Уровень жидкости прозрачных растворов устанавливают по нижнему мениску, а непрозрачных – по верхнему.

При отсчете по бюретке глаз наблюдателя должен находиться точно в одной плоскости с уровнем жидкости.

Мерные колбы представляют собой плоскодонные колбы различной емкости: в большинстве случаев мерные колбы имеют пришлифованные стеклянные пробки. Если таких пробок нет, то для закрывания мерных колб используются резиновые пробки, соответствующих размеров. Резиновую пробку полезно обернуть целлофановой или тефлоновой пленкой.

На горле пробки имеется кольцевая метка, а на самой колбе нанесено число, указывающее емкость в миллилитрах при определенной температуре (обычно 20ºС). Приведенная емкость означает, что при данной температуре объем воды, налитой в колбу до метки, точно соответствует указанному на колбе. Объем вылитой из колбы воды будет несколько меньше помеченного, так как часть ее останется на стенках.

Поэтому мерные колбы непригодны для отмеривания точного объема воды, а предназначены для разбавления растворов до определенного объема.

Мерные колбы всегда должны быть чисто вымыты. Когда необходимость в растворе, содержащемся в колбе, пропадет, раствор должен быть немедленно вылит, а колба вымыта. при хранении пустой колбы во избежание заедания стеклянной пробки, ее оборачивают фильтровальной бумагой и только затем вставляют в горло.

В мерную колбу жидкость наливают до тех пор, пока нижний мениск не достигнет уровня метки. Так как сразу налить нужный объем жидкости затруднительно, то сперва наливают ее на 0,1-1 см ниже метки, после чего доводят до метки, добавляя жидкость по каплям (например, пипеткой).

Раствор в мерной колбе нужно перемешивать очень осторожно многократным переворачиванием. При этом жидкость ни в коем случае не должна выливаться из колбы. Мерную колбу можно держать только за горлышко, придерживая большим и средним пальцами правой руки, одновременно прижимая пробку указательным пальцем. Недопустимо держать мерную колбу за шар (за исключением колб объемом свыше 1 л), так как это вызывает нагревание колбы с жидкостью и изменение объема последней.

Цель работы: внимательно изучить предложенную лабораторную посуду. Ознакомиться с ее назначением и правилами обращения с ней.

Задание :

Заполните следующую таблицу:

Название посуды	Рисунок	Назначение	Примечание
Посуда общего назначения
Посуда специального назначения
Мерная посуда

Работа 2.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ

И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА

Введение

В химической практике, а также в быту часто возникает необходимость в приготовлении растворов различной концентрации. Способов приготовления растворов много, но каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками. Например, приготовление раствора по «правилу креста» не требует сложных расчетов, но довольно велика относительная погрешность приготовления (до 10 %). Можно приготовить раствор с помощью фиксанала – это герметично запаянная стеклянная ампула с точно взятой навеской сухого вещества или точным объемом кислоты. В этом случае достигается самая высокая точность приготовления, но из-за высокой стоимости фиксаналов растворы на их основе готовят в редких случаях. Наиболее оптимальным является способ, когда более концентрированный раствор разбавляют водой до заданной концентрации. Это простой способ, позволяющий готовить растворы с довольно высокой точностью (ошибка менее 1 %).

Для приготовления раствора необходимо знание различных способов выражения концентрации и умение переходить от одного способа к другому.

Наиболее распространены пять способов выражения концентрации растворов:

1) Массовая доля растворенного вещества – масса растворенного вещества, содержащаяся в 100 массовых частях раствора.

2) Молярная концентрация – количество вещества в одном литре раствора.

3) Молярная концентрация эквивалента (эквивалентная концентрация) – количество эквивалентных масс вещества в одном литре раствора.

4) Моляльность – количество вещества в одном килограмме растворителя.

5) Титр – масса растворенного вещества в одном мл (см³) раствора. При переходе от массовых концентраций (массовая доля, моляльность) к объемным (остальные) необходимо знать плотность раствора, которая определяется опытным путем с помощью ареометра.

Ареометр – это прибор для измерения плотности жидкостей. Он представляет собой запаянную стеклянную трубку с грузом на одном из её концов и со шкалой. Шкала градуирована в единицах плотности (кг/м³ или г/л). Когда ареометр погружен в жидкость, то уровень её поверхности совпадает с тем делением на шкале, которое указывает плотность этой жидкости. Зная плотность раствора, можно в справочной литературе найти массовую долю растворенного вещества. Например, для раствора гидроксида натрия имеются такие данные:

Плотность, кг/л	1,00	1,05	1,10	1,15	1,20	1,25	1,30	1,35	1,40	1,50
Масс. доля, %	0	4,65	9,19	13,73	18.25	22,81	27,40	32,09	36,99	47,33

Наиболее точным и простым методом определения концентрации растворов является титрование. Это метод количественного химического анализа, основанный на измерении объема раствора с известной концентрацией, затраченного на реакцию с раствором вещества неизвестной концентрации, которую нужно измерить. В зависимости от типа реакции, протекающей при титровании, различают кислотно-основное титрование, окислительно-восстановительное и т.д.

Для определения концентрации щелочей применяется кислотно-основное титрование раствором кислоты. При этом протекает реакция нейтрализации

NaOH + HCl = NaCl + H₂O,

к которой можно применить закон эквивалентов:

m(NaOH)/m(HCl)=M_эк(NaOH)/M_эк(HCl)

Если концентрация раствора является эквивалентной концентрацией (С_эк), то масса вещества (m) в объеме раствора (V) равна

m = C_эк·M_эк·V,

и выражение закона эквивалентов принимает вид:

V(NaOH)·C_эк(NaOH) = V(HCl)·C_эк(HCl).

Таким образом, для определения эквивалентной концентрации щелочи необходимо знать концентрацию кислоты и объемы растворов кислоты и щелочи, вступивших в реакцию.

Экспериментальная часть

Цель работы. 1) Определить с помощью ареометра плотность раствора гидроксида натрия и массовую долю растворенного вещества. 2) Приготовить раствор гидроксида натрия заданной эквивалентной концентрации. 3) Определить методом титрования концентрацию приготовленного раствора.

Опыт 1. Определение плотности раствора с помощью ареометра

Получить раствор гидроксида натрия и налить его в цилиндр емкостью 250 мл. В раствор осторожно опустить ареометр. Записать показания ареометра (во время наблюдения ареометр не должен касаться стенок цилиндра). По таблице плотности раствора (см. введение) определить массовую долю растворенного вещества в исследуемом растворе. Если показания ареометра не совпадают с табличными данными, то массовую долю определить методом интерполяции. Метод интерполяции заключается в определении промежуточного между табличными значения искомой величины.

Предположим, что при помощи ареометра определена плотность раствора гидроксида натрия 1,125. По методу интерполяции расчет проводят в следующем порядке.

1) По таблице плотностей находят меньшее и большее значения массовой доли NaOH и плотности растворов:

меньшее значение ω = 9,19 %, меньшее значение плотности = 1,10 г/мл;

большее значение ω = 13,73 %, большее значение плотности = 1,15 г/мл.

2) Находят разность между табличными значениями плотностей и концентраций:

1,15 – 1,10 = 0,05 (г/мл), 13,73 – 9,19 = 4,54 (%).

3) Находят разность между значением плотности, определенной ареометром, и меньшим табличным:

1,125 – 1,100 = 0,025 (г/мл).

4) Составляют пропорцию и решают её:

4,54 (%) – 0,05 (г/мл)

x – 0,025 (г/мл)

х=0,025*4,54/0,05=2,27%

5) Найденное число прибавляют к меньшему табличному значению массовой доли и получают массовую долю NaOH в растворе с плотностью 1,125:

9,19 + 2,27 = 11,46 %.

Опыт 2. Приготовление раствора заданной концентрации

Ход опыта. 1. Получить от преподавателя задание на приготовление раствора методом разбавления того раствора, массовая доля которого была определена при помощи ареометра. Обычно дается задание приготовить 250 мл раствора NaOH с эквивалентной концентрацией 0,08 н., 0,1 н., 0,12 н., 0,14 н. и т.д.

Раствор готовят в стеклянных мерных колбах, разбавляя раствор первого опыта водой.

2. Вычислить объем имеющегося раствора щелочи, необходимый для приготовления 250 мл заданного раствора.

3. Мерным цилиндром или мерной бюреткой отмерить необходимый объем имеющегося раствора NaOH. Вылить щелочь в мерную колбу. Дважды ополоснуть цилиндр дистиллированной водой, слить воду в ту же колбу.

4. Содержимое колбы разбавить до метки водой. Разбавление вначале можно вести быстро, но когда уровень жидкости будет ниже метки на 0,5 –1 см, добавлять воду следует по каплям из капельницы. Разбавление можно считать законченным, когда нижний уровень мениска жидкости коснется метки на колбе.

5. Закрыть колбу пробкой и перемешать раствор, многократно переворачивая колбу. Приготовленный раствор использовать в следующем опыте.

Опыт 3. Титрование раствора

Ход опыта. 1. В мерную бюретку, закрепленную в штативе, налить раствор кислоты с эквивалентной концентрацией 0,1 моль/л (0,1 н.). Этот раствор называется рабочим раствором.

2. В три конические колбы набрать с помощью мерной пипетки по 10 мл раствора NaOH, приготовленного в предыдущем опыте, добавить в каждую колбу по одной капле индикатора метилоранжа.

3. Из бюретки медленно (по каплям) прибавлять раствор кислоты к раствору щелочи до изменения окраски индикатора. По окончании титрования записать объем кислоты, пошедшей на титрование.

4. Опыт повторить еще два раза, каждый раз предварительно доливая раствор кислоты в бюретку до нулевого деления.

5. Рассчитать средний объем кислоты, пошедшей на титрование, и эквивалентную концентрацию щелочи. Вычислить титр раствора.

6. Сопоставить концентрацию приготовленного раствора, найденную методом титрования, с заданным значением. Рассчитать погрешность, допущенную при приготовлении раствора, в выводе указать причины погрешности.

Контролирующие задания

1. Приведите формулы для вычисления всех способов выражения концентрации растворов: массовой доли, молярной, эквивалентной, моляльности, титра и мольной доли растворённого вещества.

2. Выведите формулы перехода от молярной концентрации к массовой доле растворенного вещества, моляльности и титру раствора.

3. Рассчитайте объем раствора гидроксида натрия с плотностью 1,15 г/мл, необходимый для приготовления 250 мл 0,08 М раствора.

4. Для нейтрализации 10 мл раствора гидроксида бария израсходовано 7 мл 0,1 н. азотной кислоты. Определите молярную концентрацию гидроксида бария.

5. Выведите математическое выражение закона химических эквивалентов применительно к растворам.

6. Выведите математическое выражение для расчета массы растворенного вещества, если известны его массовая доля, объём и плотность раствора.