
Лабораторная работа Концентрация растворов
Цель работы: приобретение навыков приготовления растворов различной концентрации из сухой соли или более концентрированного раствора. Определение плотности раствора при помощи ареометров.
Приборы и реактивы: весы технические (с точностью до 0,01 г), ареометры, мерная колба, мерный цилиндр, NaCl, H2SO4 (конц.).
Формулы:
Число молей вещества можно определить:
, (1)
где m - масса вещества, кг,
М – молярная масса, кг/моль.
Рассмотрим способы выражения концентраций веществ в системе.
Молярная концентрация вещества в растворе, C, моль/л – отношение количества растворенного вещества в молях N к объему раствора V:
(2)
Молярная концентрация численно равна количеству молей вещества, содержащихся в 1 дм3 объема раствора.
Массовая концентрация вещества в растворе, Сm, г/л – отношение массы растворенного вещества в молях m к объему раствора V:
(3)
Массовая доля вещества (массовый процент, процентная концентрация), ω в % – отношение массы растворенного вещества (mв-ва) к общей массе раствора (mр-ра):
(4)
Масса раствора складывается из массы растворенного вещества и массы растворителя.
(5)
или через плотность раствора:
(6)
Мольная доля вещества в растворе, x – отношение числа молей растворенного вещества к сумме молей данного вещества и растворителя:
(7)
При разбавлении кислот следует учитывать соотношение:
, (8)
где
- плотность, массовая доля и объем
исходного раствора;
- плотность, массовая
доля и объем разбавленного раствора;
Нормальная концентрация – число грамм эквивалентов растворенного вещества в одном литре раствора.
Для пересчета из одной концентрации в другую используйте таблицу:
|
C |
ω |
Cm |
С |
1 |
ρ/M |
1/M |
ω |
M/ρ |
1 |
1/ρ |
Cm |
M |
ρ |
1 |
Примеры расчета:
Рассмотрим расчеты по теме "Концентрации растворов".
Пример 1. Рассчитайте количество соли (NaCl), необходимую для приготовления 100 мл раствора с концентрацией 10 %.
Решение.
Масса раствора
равна
Плотность раствора определяем по таблице
Тогда
Пример 2. Рассчитать, какой объем раствора серной кислоты с концентрацией 20 % потребуется для приготовления 10 % раствора?
Решение.
Из уравнения (8) можно записать:
,
где V1 – объем 20 % раствора.
Таблицы зависимости плотностей различных растворов от концентраций.
Таблица 1
ПЛОТНОСТИ РАСТВОРОВ СИЛЬНЫХ КИСЛОТ И ЩЕЛОЧЕЙ (при 20С; г/мл)
% |
H2SO4 |
HNO3 |
HCl |
KOH (при 15С) |
NaOH |
NH4OH |
2 |
1,012 |
1,009 |
1,008 |
1,016 |
1,021 |
0,990 |
4 |
1,025 |
1.020 |
1,018 |
1,033 |
1,043 |
0,981 |
6 |
1,038 |
1,031 |
1,028 |
1,048 |
1,065 |
0,973 |
8 |
1,052 |
1,043 |
1,038 |
1,065 |
1,087 |
0,965 |
10 |
1,066 |
1,054 |
1,047 |
1,082 |
1,109 |
0,958 |
12 |
1,080 |
1,066 |
1,057 |
1,100 |
1,131 |
0,950 |
14 |
1,095 |
1,078 |
1,068 |
1,118 |
1,153 |
0,943 |
16 |
1,109 |
1,090 |
1,078 |
1,137 |
1,175 |
0,936 |
18 |
1,124 |
1,103 |
1,088 |
1,156 |
1,197 |
0,930 |
20 |
1,139 |
1,115 |
1,098 |
1,176 |
1,219 |
0,923 |
22 |
1,155 |
1,128 |
1,108 |
1,196 |
1,241 |
0,916 |
24 |
1,170 |
1,140 |
1,119 |
1,217 |
1,263 |
0,910 |
26 |
1,186 |
1,153 |
1,129 |
1,240 |
1,285 |
0,904 |
28 |
1,202 |
1,167 |
1,139 |
1,263 |
1,306 |
0,898 |
30 |
1,219 |
1,180 |
1,149 |
1,286 |
1,328 |
0,892 |
32 |
1,235 |
1,193 |
1,159 |
1,310 |
1,349 |
- |
34 |
1,252 |
1,207 |
1.169 |
1,334 |
1,370 |
- |
36 |
1,268 |
1,221 |
1,179 |
1,358 |
1,390 |
- |
38 |
1,284 |
1,234 |
1,189 |
1,384 |
1,410 |
- |
40 |
1,303 |
1,246 |
- |
1,411 |
1,430 |
- |
42 |
1,321 |
1,259 |
- |
1,437 |
1,449 |
- |
44 |
1,338 |
1,272 |
- |
1,460 |
1,469 |
- |
46 |
1,357 |
1,285 |
- |
1,485 |
1,487 |
- |
48 |
1,376 |
1,298 |
- |
1,511 |
1,507 |
- |
50 |
1,395 |
1,310 |
- |
1,538 |
1,525 |
- |
52 |
1,415 |
1,322 |
- |
1,564 |
- |
- |
54 |
1,435 |
1,334 |
- |
1,590 |
- |
- |
56 |
1,456 |
1,345 |
- |
1,616 |
- |
- |
58 |
1,477 |
1,356 |
- |
- |
- |
- |
60 |
1,498 |
1,367 |
- |
- |
- |
- |
62 |
1,520 |
1,377 |
- |
- |
- |
- |
64 |
1,542 |
1,387 |
- |
- |
- |
- |
66 |
1,565 |
1,396 |
- |
- |
- |
- |
68 |
1,587 |
1,405 |
- |
- |
- |
- |
70 |
1,611 |
1,413 |
- |
- |
- |
- |
72 |
1,634 |
1,422 |
- |
- |
- |
- |
74 |
1,657 |
1,430 |
- |
- |
- |
- |
76 |
1,681 |
1,438 |
- |
- |
- |
- |
78 |
1,704 |
1,445 |
- |
- |
- |
- |
80 |
1,727 |
1,452 |
- |
- |
- |
- |
82 |
1,749 |
1,459 |
- |
- |
- |
- |
84 |
1,769 |
1,466 |
- |
- |
- |
- |
86 |
1,787 |
1,472 |
- |
- |
- |
- |
88 |
1,802 |
1,477 |
- |
- |
- |
- |
90 |
1,814 |
1,483 |
- |
- |
- |
- |
92 |
1,824 |
1,487 |
- |
- |
- |
- |
94 |
1,832 |
1,491 |
- |
- |
- |
- |
96 |
1,835 |
1,495 |
- |
- |
- |
- |
98 |
1,837 |
1,501 |
- |
- |
- |
- |
100 |
1,838 |
1,513 |
- |
- |
- |
- |