Лабораторная работа приготовление растворов заданной концентрации
Опыт 1. Приготовление растворов кислот заданной концентрации
Раствор готовится разбавлением более концентрированного раствора исходной кислоты.
В соответствии со своим вариантом (таблица 1) рассчитайте (с точностью до десятых долей миллилитра) объемы кислот, необходимые для приготовления указанного объема раствора с заданной концентрацией.
Таблица 1. Варианты для выполнения опыта 1
Вариант |
Н2SO4 |
HNO3 |
HCl |
1 |
0,1М |
0,01н |
12% |
2 |
0,01н |
0,1М |
8% |
3 |
0,001М |
0,05н |
4% |
4 |
0,05н |
0,001М |
6% |
5 |
0,005М |
0,025н |
2% |
6 |
0,025н |
0,005М |
10% |
7 |
20% |
1М |
0,01н |
8 |
26% |
0,02н |
0,1М |
9 |
30% |
0,01М |
0,05н |
10 |
38% |
0,25н |
0,001М |
11 |
40% |
0,005М |
0,025н |
12 |
0,025н |
60% |
0,005М |
13 |
0,8М |
56% |
1н |
14 |
0,5н |
18% |
2М |
15 |
0,75н |
10% |
0,5М |
Пользуясь таблицей «Плотность растворов некоторых кислот при 20°С», определите процентную концентрацию исходной кислоты.
Плотность растворов некоторых кислот при 20°С (г/мл)
Массовая доля, % |
H2SO4 |
HNO3 |
HCl |
2 |
1.0116 |
1.0091 |
1.0081 |
4 |
1.0250 |
1.0202 |
1.0179 |
6 |
1.0385 |
1.0314 |
1.0278 |
8 |
1.0522 |
1.0427 |
1.0377 |
10 |
1.0661 |
1.0543 |
1.0476 |
12 |
1.0802 |
1.0660 |
1.0576 |
14 |
1.0947 |
1.0780 |
1.0676 |
16 |
1.1094 |
1.0901 |
1.0777 |
18 |
1.1245 |
1.1025 |
1.0878 |
20 |
1.1398 |
1.1150 |
1.0980 |
22 |
1.1554 |
1.1277 |
1.1083 |
24 |
1.1714 |
1.1406 |
1.1185 |
26 |
1.1872 |
1.1536 |
1.1288 |
28 |
1.2031 |
1.1668 |
1.1391 |
30 |
1.2191 |
1.1801 |
1.1492 |
32 |
1.2353 |
1.1934 |
1.1594 |
34 |
1.2518 |
1.2068 |
1.1693 |
36 |
1.2685 |
1.2022 |
1.1791 |
38 |
1.2855 |
1.2335 |
1.1886 |
40 |
1.3028 |
1.2466 |
1.1977 |
42 |
1.3205 |
1.259 |
|
44 |
1.3386 |
1.272 |
|
46 |
1.3570 |
1.285 |
|
48 |
1.3759 |
1.297 |
|
50 |
1.3952 |
1.310 |
|
52 |
1.4149 |
1.322 |
|
54 |
1.4351 |
1.333 |
|
56 |
1.4558 |
1.345 |
|
58 |
1.4770 |
1.356 |
|
60 |
1.4987 |
1.367 |
|
62 |
1.520 |
1.377 |
|
64 |
1.542 |
1.386 |
|
66 |
1.565 |
1.396 |
|
68 |
1.587 |
1.405 |
|
70 |
1.6105 |
1.413 |
|
72 |
1.634 |
1.422 |
|
74 |
1.657 |
1.430 |
|
76 |
1.681 |
1.437 |
|
78 |
1.704 |
1.445 |
|
80 |
1.7272 |
1.452 |
|
82 |
1.749 |
1.459 |
|
84 |
1.769 |
1.465 |
|
88 |
1.802 |
1.477 |
|
90 |
1.8144 |
1.482 |
|
92 |
1.8240 |
1.487 |
|
94 |
1.8312 |
1.409 |
|
96 |
1.8355 |
1.497 |
|
98 |
1.8361 |
1.505 |
|
100 |
1.8305 |
1.513 |
|
Пример 1. Нужно узнать объем 96% Н2SO4 (ρ=1,8355 г/мл), необходимый для приготовления 500мл 1М раствора Н2SO4.
Рассчитаем массу Н2SO4:
См =
(1), отсюда m(Н2SO4)
= См ∙М(Н2SO4)∙Vр-ра=1моль/л∙98г/моль∙0,5л=49г.
Вычислим, в какой массе 96% раствора содержится 49г Н2SO4:
ω%=
∙100%
(2), следовательно, m
р-ра =
=
=51г.
Переведем массу 96% раствора Н2SO4 в объем, учитывая плотность:
ρ=
(3), значит V =
=27,8 мл
Если необходимо приготовить раствор Н2SO4 с заданной нормальностью, расчеты ведут аналогично, но при расчете необходимой массы кислоты вместо формулы 1 пользуются формулой:
Сн =
(4) .
Пример 2. Нужно узнать объем 36% HCl (ρ=1,1791 г/мл), необходимый для приготовления 250 мл 20% раствора НСl (ρ= 1,0980 г/мл).
Найдем массу 250 мл 20% раствора НСl:
ρ= , значит m (20% р-ра)= ρ∙ V=1,0980г/мл∙250мл=274,5г.
Узнаем массу кислоты, необходимую для приготовления 247,5 г 20% раствора НСl:
ω%=
∙100%,
следовательно m(НСl)=
=
=54,9г.
Вычислим, в какой массе 36% раствора содержится 54,9 г НСl:
ω%=
∙100%
, тогда m
р-ра =
=
=152,5г.
Переведем массу 36% раствора НСl в объем, учитывая плотность:
ρ=
, значит V =
=129,3 мл
Результат запишите в таблицу
№ |
Объем раствора кислоты |
Объем воды |
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
Проверьте правильность своих расчетов, показав их преподавателю.
Растворы готовятся в мерной колбе объемом 100 мл. Внимание! Разбавление концентрированных кислот (особенно Н2SO4) следует производить, приливая кислоту в воду, а не наоборот. В противном случае возможно вскипание жидкости и ее разбрызгивание. Запомните: Сначала вода, потом – кислота! Иначе случится большая беда! Мерную колбу примерно наполовину заполните дистиллированной водой. Отберите вычисленный объем исходной кислоты в пипетку и перенесите кислоту в мерную колбу. Кислоту следует приливать малыми порциями или очень тонкой струей при непрерывном перемешивании раствора. При сильном разогревании раствора следует дать ему охладиться. Аккуратно доведите объем раствора до метки дистиллированной водой. Закройте колбу пробкой и, придерживая пробку пальцем, тщательно перемешайте, переворачивая колбу 8-10 раз вверх дном так, чтобы воздушный пузырь перемещался через всю колбу.
Опыт 2. Приготовление раствора соли с заданной массовой долей (%) из навески соли
Рассчитайте, сколько граммов соли и воды потребуются для приготовления 100 г раствора соли заданной концентрации в соответствии со своим вариантом (таблица 3).
Таблица 3. Варианты для выполнения опыта 2
Вариант |
КВr |
MgSO4∙7Н2О |
NaH2PO4∙2Н2О |
1 |
1% |
14% |
4% |
2 |
3% |
10% |
7% |
3 |
5% |
12% |
1% |
4 |
8% |
6% |
10% |
5 |
10% |
3% |
15% |
6 |
14% |
1% |
9% |
7 |
0,5% |
24% |
2% |
8 |
20% |
0,5% |
7% |
9 |
2% |
20% |
0,5% |
10 |
40% |
5% |
20% |
11 |
9% |
16% |
5% |
12 |
24% |
5% |
16% |
13 |
6% |
18% |
3% |
14 |
4% |
20% |
32% |
15 |
30% |
7% |
40% |
|
|
|
|
Пример 1. Нужно узнать какую массу медного купороса CuSO4∙5Н2О и какой объем воды необходимо взять для приготовления 500 г раствора с массовой долей 16 %.
Найдем массу CuSO4, необходимую для приготовления 500г 16% раствора:
ω%=
∙100%
(1), следовательно, m
(CuSO4)=
=
=80г.
М(CuSO4) = 64∙2+32+16∙4=160 г/моль.
М(CuSO4∙5H2O) = 64∙2+32+16∙4+5∙(1∙2+16) = 250 г/моль.
Учитывая, что приготовление раствора производится из кристаллогидрата CuSO4∙5Н2О, составим пропорцию:
160 г CuSO4 – 250 г CuSO4∙5Н2О
80 г CuSO4 – х г CuSO4∙5Н2О
х=
=125г
CuSO4∙5Н2О
Находим массу воды:
m(р-ра) = m(CuSO4∙5Н2О) + m(Н2О) (2),
значит m(Н2О)= m(р-ра) - m(CuSO4∙5Н2О)=500-125=375 г или 375 мл.
В том случае, если раствор готовится из безводной соли, используют формулы 1 и 2 и не прибегают к составлению пропорции:
m
(CuSO4)=
(3) ;
m(Н2О)=
m(р-ра)
- m(CuSO4)
(4).
Результат запишите в таблицу
№ |
Масса навески соли |
Масса воды |
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
Проверьте правильность расчета, показав его преподавателю.
Взвесьте на лабораторных весах нужное количество соли и высыпьте ее в стакан. Вылейте в этот стакан необходимое количество воды. Воду необходимо приливать постепенно, все время перемешивая раствор. После полного растворения соли приготовленный раствор перелейте в цилиндр и измерьте ареометром его плотность. По плотности с помощью таблицы «Плотность растворов некоторых солей при 20°С» определите массовую долю соли в приготовленном растворе. Совпадает ли она с рассчитанной вами?
Плотность растворов некоторых солей при 20°С(г/мл)
Массовая доля, % |
КВr |
MgSO4∙7Н2О |
NaH2PO4∙2Н2О |
0.5 |
1.0018 |
1.0033 |
1.0019 |
1.0 |
1.0054 |
1.0084 |
1.0056 |
2.0 |
1.0127 |
1.0186 |
1.0131 |
3.0 |
1.0200 |
1.0289 |
1.0206 |
4.0 |
1.0275 |
1.0392 |
1.0281 |
5.0 |
1.0350 |
1.0497 |
1.0358 |
6.0 |
1.0426 |
1.0602 |
1.0434 |
7.0 |
1.0503 |
1.0708 |
1.0511 |
8.0 |
1.0581 |
1.0816 |
1.0589 |
9.0 |
1.0660 |
1.0924 |
1.0668 |
10.0 |
1.0740 |
1.1034 |
1.0747 |
12.0 |
1.0903 |
1.1257 |
1.0907 |
14.0 |
1.1070 |
1.1484 |
1.1070 |
16.0 |
1.1242 |
1.1717 |
1.1236 |
18.0 |
1.1419 |
1.1955 |
1.1404 |
20.0 |
1.1601 |
1.2198 |
1.1576 |
22.0 |
1.1788 |
1.2447 |
1.1752 |
24.0 |
1.1980 |
1.2701 |
1.1931 |
26.0 |
1.2179 |
1.2961 |
1.2113 |
28.0 |
1.2383 |
|
1.2299 |
30.0 |
1.2593 |
|
1.2488 |
32.0 |
1.2810 |
|
1.2682 |
34.0 |
1.3033 |
|
1.2879 |
36.0 |
1.3263 |
|
1.3080 |
38.0 |
1.3501 |
|
1.3285 |
40.0 |
1.3746 |
|
1.3493 |