лабораторный практикум по курсу химии

!

Таблица 1

Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры

!

Преобразуем уравнение (5), подставив известные численные данные:

По таблице Д. И. Менделеева выбирается металл, проявляющий соответствующую валентность, для которого расхождение расчетной величины молярной массы с табличной не превышает 1 –2 г/моль.

Затем рассчитывается относительная погрешность опыта по уравнению:

Mэкв, экспер − Mэкв, теор 100

где Мэкв,экспер – молярная масса эквивалента металла, рассчитанная из опытных данных по уравнению (6), Мэкв,теор – теоретическая молярная масса эквивалента металла, рассчитанная по уравнению (8).

Контрольные вопросы и задачи для защиты лабораторной работы

1-10. Рассчитать молярную массу эквивалента

!

11-20. Рассчитать эквивалентное число и молярную массу эквивалента

окислителя и восстановителя по данным схемам химических реакций

!

!

2 1 - 3 0 . Р а с сч и т ат ь м о л я р н у ю м а с с у э к в и в а л е н т а м е т а л л а п о

нижеприведенным данным.

!

!

31-40. Рассчитать массу полученного вещества из данных исходных веществ,

используя закон эквивалентов.

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

Лабораторная работа № 2

Определение концентрации раствора титриметрическим методом

Цель работы: Ознакомление с понятием "растворы" и способами выражения содержания растворенного вещества; определение концентрации раствора методом титрования.

Теоретическая часть

Растворы − это гомогенные (состоящие из одной фазы) системы,

содержащие несколько компонентов. Растворы бывают газообразные, жидкие и твердые. Среди соединений (компонентов), образовавших раствор,

выделяют растворенные вещества и растворитель.

Растворителем принято считать компонент, агрегатное состояние которого соответствует агрегатному состоянию раствора. Как правило, это компонент, содержание которого в растворе выше содержания остальных,

называемых растворенными веществами . Наибольшее практическое значение имеют жидкие растворы, в частности – водные растворы, в которых растворителем является вода.

Растворимостью называется способность вещества растворяться в том

или ином растворителе. Мерой растворимости вещества является его содержание в насыщенном растворе. Состав раствора и содержание растворенного вещества ( концентрация) выражаются различными способами.

1. Массовая доля компонента ωi− это отношение массы i-го компонента mi к

массе раствора Σmi:

ωi − безразмерная величина, принимающая значения от 0 до 1 или от 0 до

компонента ni к сумме молей ∑ni всех компонентов, образующих раствор,

3. Моляльная концентрация растворенного вещества, или моляльность, Сm −

число молей растворенного вещества n, приходящихся на 1 кг растворителя,

моль/кг:

где m – масса растворенного вещества (г); М – молярная масса растворенного вещества (г/моль); ms − масса растворителя (кг).

4. Молярная концентрация растворенного вещества, или молярность, С −

число молей растворенного вещества n в 1 л раствора, моль/л, или,

сокращенно, М:

молярная масса растворенного вещества (г/моль).

5. Молярная концентрация эквивалента растворенного вещества, или

нормальная концентрация, или нормальность, Сэкв − число молей

эквивалентов растворенного вещества nэкв в 1 л раствора, моль экв/л, или,

сокращенно, н.:

где Мэкв – молярная масса эквивалента растворенного вещества (г/моль экв); zэкв – число эквивалентности растворенного вещества; V − объем раствора (л);

m – масса растворенного вещества (г); М – молярная масса растворенного вещества (г/моль).

6. Массовая концентрация С масс – масса растворенного вещества m в 1 л

раствора, г/л:

где V − объем раствора (л).

7. Титр Т – масса растворенного вещества в 1 мл раствора, г/мл.

Т=Смасс/1000

Можно применять и другие способы выражения состава раствора.

Для приготовления раствора заданной концентрации взвешивают необходимые массы (отмеряют необходимые объемы) чистых компонентов раствора. В химических аналитических лабораториях используют концентрированные растворы известной концентрации: фиксаналы –

растворы, помещенные в герметичные ампулы заводского производства,

содержащие строго определенное (обычно 0,1 моль) количество химического соединения. При расчете масс (объемов) компонентов учитывают (см. Табл.1)

соотношения между различными способами выражения состава раствора.

Таблица 1.

Соотношения между различными способами выражения состава

бинарного раствора (ρ - плотность раствора данного состава, г/л)

!

Установление состава раствора является одной из задач аналитической химии. Количественный анализ проводят физическими, химическими и физико-химическими методами. Одним из наиболее простых среди них является титриметрия.

Титриметрия – аналитический метод, основанный на измерении объема раствора реагента точно известной концентрации,

взаимодействующего с определяемым веществом. Растворы реагентов известной концентрации, используемые в титриметрии, называют

титрованными (стандартными) растворами, или титрантами.

Принцип титрования: к раствору анализируемого вещества неизвестной концентрации (пробе) добавляют небольшими порциями раствор

титранта до тех пор, пока не будет получен сигнал индикатора,

свидетельствующий о прекращении реакции (достижении конечной точки титрования). Момент окончания титрования можно установить при помощи химической реакции или по изменению некоторого физического свойства.

Часто используются органические красители, окраска которых изменяется по достижении конечной точки титрования (см. табл.2).

Таблица 2.

Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов

Такие цветные индикаторы должны проявлять свойства, положенные в

основу соответствующей титриметрической реакции. Индикация растворов может проводиться как визуально, так и с использованием инструментальных методов. Если проба или титрант сами по себе окрашены, специальные индикаторы могут и не потребоваться.

Расчет концентрации исследуемого раствора, в соответствии с законом

эквивалентов, проводят по формуле:

где Сэкв 1 и Сэкв 2 – молярные концентрации эквивалента пробы и титранта,

соответственно, моль экв/л; V1 – отмеренный объем пробы, л; V2 – объем титранта, израсходованный на титрование, л.

В кислотной среде концентрация ионов водорода Н+ больше концентрации гидроксид-ионов ОН−, а в щелочной среде, наоборот, меньше.

Для удобства характеристики среды используют понятие водородного показателя рН, численно равного отрицательному десятичному логарифму молярной концентрации ионов водорода в растворе: