Министерство путей сообщения Российской Федерации

Иркутский государственный университет путей сообщения

Красноярский филиал

ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРОВ И

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ ОПРЕДЕЛЕНИЕ И УСТРАНЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ

Методические указания к лабораторным работам

Красноярск 2005

УДК 54

ББК 24.1

Приготовление растворов и определение концентрации растворов. Определение и устранение жесткости воды.: Методические указания к лабораторным работам по общей химии –Красноярск: КФ ИрГУПС, 2005, 21с.

Составитель: Людмила Александровна Рубчевская

Предназначены для студентов первого курса всех специальностей

Рецензенты: Мороз ж.М., к.Ф.-м. Н., доцент кафедры

естественнонаучных дисциплин КФ ИрГУПС,

Тюменева г.Т., к.Т.Н., доцент кафедры химии КрасГаса

Печатается по решению методического совета филиала

Иркутского государственного университета путей сообщения в

г. Красноярске

© Филиал Иркутского государственного университета путей сообщения в г. Красноярске, 2005

Лабораторная работа 1. Приготовление растворов и определение концентрации растворов

Цель работы: ознакомиться со способами выражения концентрации растворов; научиться определять концентрацию раствора, приобрести навыки приготовления растворов заданной концентрации.

Теоретическое обоснование

Раствором называется многокомпонентная гомогенная система пе­ременного состава.

Растворы могут быть газовыми, жидкими и твердыми. Обычно термин "раствор", не содержащий уточнений, относится к жидкой гомогенной системе.

Раствор состоит из растворителя и растворенного вещества. Растворителем обычно называют тот компонент раствора, содержание которого больше. Относительное содержание компонентов раствора характеризуется его концентрацией.

Существуют следующие способы выражения концентрации.

Процентная концентрация С % или массовая доля растворенного вещества показывает, сколько весовых частей растворенного вещества содержится в 100 весовых частях раствора.

C% = ^.100,

где m - масса растворенного вещества, г ;

q - масса раствора, г.

Массовая доля выражается в процентах (%) и долях единицы. Например, если массовая доля H₂SO₄ равна 0,2 или 20%, это означает, что масса Н₂SO₄ составляет 0,2 или 20% общей массы раствора и раствор 20% - ный.

Молярная концентрация См показывает число молей растворенного вещества в 1 л раствора, единица измерения - моль/л.

С_М = ,

где m - масса растворенного вещества, г;

M - молярная масса растворенного вещества, г/моль;

V- объем раствора, мл.

Растворы, имеющие молярную концентрацию 1 моль/л, 2 моль/л, 0,5 моль/л, 0,01 моль/л, соответственно обозначают 1 М, 2 М, 0,5 М,

0,01 М и т.п. растворы.

Эквивалентная или нормальная концентрация Сн показывает число эквивалентных масс растворенного вещества в 1 л раствора, единица измерения - моль/л.

С_H = ,

где m - масса растворенного вещества, г;

Э - эквивалентная масса растворенного вещества, г/моль;

V - объем раствора, мл.

Растворы, имеющие нормальную концентрацию 1 моль/л, 2 моль/л, 0,5 моль/л, 0,01 моль/л, соответственно обозначают 1 н, 2 н, 0,5 н, 0,01 н и т.п. растворы.

Титр раствора Т показывает число граммов растворенного вещества в I мл раствора, единица измерения - г/мл.

Между нормальной концентрацией и титром раствора существует зависимость

где С_H – нормальная концентрация моль/л;

Э – эквивалентная масса растворенного вещества, г/моль.

Важной характеристикой раствора является его плотность , единицы измерения - г/мл, кг/м³.

=

где m – масса раствора, г; V - объем раствора, мл.

В справочниках приводятся соотношения между плотностями некоторых растворов и их концентрациями.

Молярная доля (N_i ) показывает отношение числа молей растворенного вещества ( или растворителя) к сумме числа молей всех веществ, находящихся в растворе, выражается в процентах (%) или долях единицы.

В системе, состоящей из растворителя и единственного растворенного вещества, молярная доля последнего (N₂) равна

а молярная доля растворителя (N₁) равна

где n₁ и n₂ – соответственно число молей растворителя и растворенного вещества.

Пример.

Определить молярную долю NaOH в 10% - ном растворе.

Решение.

Из определения процентной концентрации следует, что в 100 г раствора NaOH содержится 10 г NaOH и 90 г H₂O (плотность воды равна единице, поэтому m(H₂O) = (H₂O) ^. V(H₂O) = 1 ^. 90 = 90г.

Находим число молей растворенного вещества и растворителя по формуле

где m – масса компонента раствора, г;

М – молярная масса компонента раствора г/моль, отсюда

Следовательно, мольная доля растворенного вещества NaOH равна

или 4,7%

Моляльная концентрация С_В показывает число молей растворенного вещества, которое приходится на 1 кг растворителя – единица измерения моль/кг.

где m₁ – масса растворенного вещества, г;

m₂ - масса растворителя, г;

М – молярная масса растворенного вещества, г/моль.

Растворы, имеющие моляльную концентрацию 1моль/кг,

2 моль/кг, 0,5 моль/кг, 0,1 моль/кг соответственно обозначают 1 м,

2 м, 0,5 м 0,1 м и т.п. растворы.

При химических расчетах часто приходится переходить от одного способа выражения концентрации к другому. Рассмотрим принцип пересчета концентраций на примерах.

Пример I.

Пересчитать 20 %-ный раствор серной кислоты плотностью 1,145 г/мл на молярную и нормальную концентрации. Определить титр этого раствора.

Решение.

Находим содержание серной кислоты в I л (1000 мл) раствора:

m = = 229 г.

Определяем нормальность раствора:

С_H = = = 4,62 моль/л

Рассчитываем молярность раствора:

C_M = = = 2,21 моль/л.

Находим титр: Т = = 0,229 г/мл

Пример 2.

Рассчитать процентную концентрацию 2 н раствора NaOH плотностью 1,08 г/мл.

Решение.

Определяем массу растворенного вещества в I л раствора:

m = C_H ^. Э = 2 ^. 40 = 80 г.

Находим процентную концентрацию раствора:

C% = = = 7,4 %

Пример 3.

Сколько мл 20 %-ной азотной кислоты нужно взять для приготовления 500 мл 0,1 н раствора? Плотность 20 %-ного раствора равна 1,054 г/мл.

Находим массу кислоты в 500 мл 0,1 н раствора:

г.

Это же количество кислоты должно содержаться в V^* мл исходного 20 %-ного раствора. Из пропорции

содержится в V^* мл раствора,

С% содержится в (100/) мл раствора

V^* = = 15 мл

Оборудование и реактивы: мерный цилиндр, ареометр, конические колбы на 100 мл, мерная колба на 100 мл, пипетки, капельницы с индикатором метиловым оранжевым, бюретка, титрованный раствор NaOH (C_H = 0,1), раствор серной кислоты.