Экспериментальная часть

Опыт 1. Определение концентрации по плотности раствора.

Получите у учебного мастера водный раствор хлорида натрия неизвестной концентрации и определите ее по плотности раствора, пользуясь нижеприведенными указаниями.

Плотность неизвестного раствора находится с помощью ареометра или экспериментально определяется масса одного см3 раствора путем взвешивания на весах фиксированного объема раствора.

При использовании ареометра последний выбирается со шкалой, в пределах которой, как предполагается, лежит плотность раствора. Если ареометр тонет, то выбирается более легкий, рассчитанный на меньшую плотность. Если же ареометр всплывает, то берется более тяжелый, рассчитанный на большую плотность. Для получения точного значения плотность раствора определяется два-три раза и берется среднеарифметическое значение.

При отсутствии ареометров плотность определяется путем взвешивания пустой и заполненной раствором до метки 50 мл мерной колбы. Плотность рассчитывается как отношение разницы взвешивания масс колбы к ее объему:

(2.12)

Зависимость плотности от массовой доли на коротких интервалах близка к линейной. Поэтому, если экспериментально определенная плотность неизвестного раствора не соответствует точному значению, указанному в таблицах 2.1 и 2.2, то для нахождения истинного значения концентрации раствора следует воспользоваться линейной интерполяцией.

Например, экспериментально найденная плотность водного раствора NaCl составила 1,105 г/см³. Данное значение плотности лежит в интервале концентраций от 14% до 16%. Определяем разность значений плотности раствора для данного интервала в 2%, которая равна:

Взяв за основу 14%-ный раствор NaCl, находим разность экспериментально определенного значения плотности и значения для 14%:

Найденная разность соответствует доле х% от разности концентраций в 2%. Эта доля находится из следующего соотношения:

2% Соответствует разности 0,0153 г/см3

х% соответствует разности 0,0041 г/см³

Решая данную пропорциональную зависимость, определяем х:

Следовательно, точное значение массовой доли NaCl в % для данного раствора составит

Опыт 2. Приготовление раствора заданной концентрации из навески сухой соли.

а) Получите у преподавателя задание на приготовление определенного объема раствора соли (например, NaCl) заданной концентрации.

б) Вычислите требуемое количество соли, пользуясь соотношением (2.9) и взвесьте на технических весах с точностью до 0,01г.

в) Осторожно перенесите навеску в мерную колбу соответствующего объема (навеску высыпать через сухую воронку, вставленную в горлышко колбы). Заполнив колбу сначала на 1/3 дистиллированной водой растворите навеску легким встряхиванием колбы. После растворения всей соли доведите дистиллированной водой объем раствора до метки на горлышке колбы. Закройте колбу пробкой и тщательно перемешайте раствор.

г) Перелейте часть раствора из мерной колбы в мерный цилиндр и определите его плотность при помощи ареометра. Затем по таблице 2 определите концентрацию полученного раствора и сравните ее с заданной.

Опыт 3. Приготовление раствора заданной концентрации из более концентрированного раствора.

Получите у преподавателя задание на приготовление заданного объема раствора (например, NaCl) определенной концентрации из раствора с более высокой концентрацией.

а) Определите ареометром плотность исходного концентрированного раствора и найдите по таблицам 2.1 и 2.2 его массовую долю в % (при необходимости примените интерполяцию).

б) Рассчитайте, какой объем концентрированного раствора необходим для приготовления раствора заданной концентрации, пользуясь соотношением:

(2.13)

,, - соответственно объем, плотность и массовая доля исходного раствора 1 и получаемого раствора 2.

в) отмерьте мерным цилиндром с точность до 1 мл рассчитанный объем концентрированного раствора и через воронку перелейте в мерную колбу. Цилиндр ополосните дистиллированной водой и содержимое также перелейте в мерную колбу. Осторожно доведите объем раствора дистиллированной водой до метки и перемешайте.

г) Перелейте часть раствора из мерной колбы в мерный цилиндр и определите его плотность при помощи ареометра. Затем по соответствующей таблице 2.1 или 2.2 определите концентрацию полученного раствора и сравните ее с заданной.

д) Вычислите молярную концентрацию приготовленного раствора, пользуясь соотношениями 2.1,2.2 и 2.9.