Приклади задач

Приклад 1. Обчислити, скільки 20%-го розчину Н₂SО₄, потрібно для приготування по 5 л її розчинів: а) 0,1 М; б) 0,1 н.; в) 6%-го.

Розв'язування. Обчислимо масу чистої Н₂SО₄ в розчинах, які потрібно приготувати.

Для першого розчину знайдемо її за рівнянням (4): m_p.p. = 0,1 • 98 • 5 = 49 г Н₂8О₄ ;

для другого - за рівнянням (5): m_p.p. = 0,1 • 49 • 5 = 24,5 г Н₂SО₄ ;

для третього - спочатку визначимо масу розчину за рівнянням (2): m = 5000х1,040 г/см³ = 5200 г (густину 1,040 г/см³ взято з довідника), а далі масу чистої Н₂SО₄ m_p.p. — за рівнянням (1):

m_p.p. = 5200•6/100 = 312 г Н₂SО₄.

Потім за рівнянням (1) обчислимо, в якій масі 20%-го розчину Н₂SО₄ містяться потрібні маси чистої Н₂SО₄ в кожному з розчинів:

а) m₁= 100•49/20 = 245 г 20%-го розчину Н₂SО₄;

б) m₂= 100•24,5/20 = 122,5 г 20%-го розчину Н₂SО₄;

в) m₂= 100•312/20= 1560 г 20%-го розчину Н₂SО₄.

Щоб перевести маси 20 %-го розчину Н₂SО₄, беруть густину (з довідника) такою, що дорівнює 1,143 г/см³, тоді об'єми обчислюють за рівнянням (2):

а) V₁ = 245/1,143 = 214,4 мл 20%-го розчину Н₂SО₄;

б) V₂ = 122,5/1,143 = 107,2 мл 20%-го розчину Н₂SО₄;

в) V₃= 1560/1,143 = 1362,5 мл 20%-го розчину Н₂SО₄.

Для приготування першого і другого розчинів води додають стільки, щоб об'єми розчинів стали однаковими і кожен дорівнював 5 л. Для приготування 5 л 6%-го розчину масою 5200 г за рівнянням (6) потрібно до маси 1560 г 20%-го розчину Н₂SО₄ додати 5200—1560 = 3440 г води.

Приклад 2. Розчин густиною 1,185 г/см³ містить 25,4% сульфатної кислоти. Обчислити молярність і молярну концентрацію еквівалента цього розчину.

Розв'язування. Маса 1 л розчину за рівнянням (2) дорівнює:

m = 1000 • 1,185 = 1185 г,

а маса розчиненої в ньому Н₂SО₄ за рівнянням (1):

m_p.p. = 1185 • 25,4/100 = 301,0 г Н₂SО₄.

Молярність розчину і молярну концентрацію еквівалента обчислимо відповідно за рівняннями (4) і (5):

С = 301,0 /98•1 =3,071 моль/л;

С_екв = 301,0 /49•1 = 6,142 моль/л.

Приклад 3. Визначити молярну і нормальну концентрацію розчину, в якому масова частка сульфатної кислоти 12% (густина 1,08 г/см³).

Розв'язування. Знаходимо молекулярну і еквівалентну масу кислоти:

М (Н₂SО₄) = 98 г/моль; Е (Н₂SО₄) = г/моль.

Використовуючи формули для переводу концентрацій, знаходимо:

;

.

Приклад 4. По скільки мл 0,5 М і 0,1 М розчинів треба змішати для одержання 1000 мл 0,2 М розчину?

Розв'язування. Знаходимо співвідношення частин розчинів за правилом хреста:

0,5 0,1

\ /

0,2

/ \

0,1 0,3

Отже, співвідношення частин 0,5 М і 0,1 М розчинів становить 0,1:0,3 або 1:3, тобто, всього 3+1=4 (частини). Тоді:

V(0,5 M) = 1∙1000/4 = 250 (мл);

V(0,1 M) = 3∙1000/4 = 750 (мл);

Лабораторна робота

Тема: Приготування розчинів різної концентрації.

Мета: навчитися готувати розчини точної та приблизної концентрації.

Обладнання, матеріали: технічні ваги, стакан, скляна паличка, конічна колба, мірна колба місткістю 1 л, лійка, мірний циліндр, бюретка, піпетка Мора на 5 мл, NaOH (KOH), фіксанал сульфатної кислоти (0,1 н.), індикатор метиловий червоний.

Правила техніки безпеки: дотримуватись правил роботи з кислотами та лугами, обережно працювати зі склом.

Опорні знання:

За точністю вираження концентрації розрізняють п р и б л и з н і та т о ч н і розчини.

Для приготування приблизних розчинів користуються масовою концентрацією розчиненої речовини. Маса наважки речовини для приготування розчину з масовою концентрацією розраховується за формулою:

.

Маса води, необхідна для приготування розчину з масовою концентрацією, розраховується за формулою:

.

Цифри в розрахунках можна заокруглювати, наважку брати на технічних вагах, воду додавати за допомогою мірного циліндра.

Для приготування точних розчинів користуються молярною або нормальною концентрацією розчиненої речовини. Маса наважки речовини для приготування розчину з молярною концентрацією розраховується за формулою:

m=C_M∙M∙V.

Маса наважки речовини для приготування розчину з нормальною концентрацією розраховується за формулою:

m=C_екв∙Е∙V.

Результати розрахунків треба виражати числами з декількома знаками після коми, наважку брати на аналітичних вагах, розчини готувати в мірних колбах.

Можна встановити точну концентрацію приблизного розчину титруванням розчином з відомою точною концентрацією. Концентрація розчину розраховується за формулою:

.

Рисунок 1 - Пристосування для приготування розчинів з фіксаналу: 1 – ампула фіксаналу; 2 – бойок; 3 – лійка; 4 – бойок; 5 – колба.

Для швидкого приготування точних розчинів зручно використовувати фіксанали – запаяні скляні ампули з точно зваженим реактивом для приготування 1 л 0,1 н. або 0,01 н. розчину (див. рис. 1). Кожна ампула має напис з назвою речовини та концентрацією 1 л розчину. Перед застосуванням ампули цей напис треба змити та сполоснути ампулу дистильованою водою. Для приготування розчину речовини вказаної концентрації в горло мірної колби місткістю 1 л вміщують лійку, в лійку вставляють бойок. Розбивають нижню частину ампули, пробиваючи нижнє поглиблення ампули об бойок. Другим бойком розбивають верхню частину ампули. Не змінюючи положення ампули дають її вмісту витекти або висипатися в колбу через лійку.

Ретельно промивають ампулу дистильованою водою з промивалки. Ампулу викидають у сміття. Змивають рештки речовини з лійки. Виймають лійку з бойком з горла колби. Перемішують круговими рухами вміст колби. Доводять дистильованою водою до мітки та ретельно перемішують вміст колби.

Методичні рекомендації щодо виконання та оформлення:

При виконанні роботи строго дотримуватися кількостей реагентів та методики виконання, вказаної в інструкції, а також правил техніки безпеки.

Зміст і послідовність виконання завдання:

Приготування розчину лугу приблизної концентрації, розчину кислоти точної концентрації з фіксаналу, встановлення концентрації лугу титруванням кислотою

1. Приготувати 0,1 н. розчин Н₂SO₄ з фіксаналу.

2. Розрахувати масу наважки для приготування 50 мл 0,2 н. розчину NaOH (KOH) з точністю до 0,1 г.

3. Розраховану за п. 2 наважку NaOH (KOH) зважити на технічних вагах, помістити у стакан.

4. Прилити у стакан з наважкою за допомогою мірного циліндра 50 мл дистильованої води, розчинити луг, перемішуючи вміст стакану скляною паличкою.

5. Заповнити бюретку розчином кислоти, приготованим за п. 1.

6. Піпеткою Мора відібрати аліквоту розчину лугу об’ємом 5 мл, перенести в конічну колбу.

7. Додати в конічну колбу за допомогою мірного циліндра 10 мл дистильованої води та 2-3 краплі метилового червоного.

8. Титрувати вміст конічної колби розчином кислоти з бюретки до переходу жовтого забарвлення у малинове.

9. Провести ще 2 титрування аналогічно п.п. 6-8. Результати занести в таблицю 1.

10. Розрахувати нормальність лугу, використовуючи одержані дані, за формулою:

,

де С _екв (H₂SO₄) - концентрація сульфатної кислоти, приготованої з фіксаналу, дорівнює 0,1 н.;

V(H₂SO₄) – середній об’єм сульфатної кислоти, що пішов на титрування (з таблиці 1);

V(NaOH) - аліквота лугу, дорівнює об’єму піпетки Мора, тобто 5 мл.

Результат розрахувати з точністю до 4-х знаків після коми.

Таблиця 1. Результати титрування лугу сульфатною кислотою.

№ титрування	Об’єм 0,1 н. H2SO4, що пішов на титрування, мл
1
2
3
Середнє значення трьох результатів