2. Экспериментальная часть

   1. Описание оборудования

В работе используют весы, ареометр и стеклянную посуду, а также хлорид натрия. Ареометр представляет собой пустой запаянный стеклянный сосуд (поплавок) с нанесенными делениями. В нижней части поплавка находится груз (дробь), благодаря которому при погружении в жидкость поплавок удерживается в вертикальном положении. Ареометром определяют плотность жидкости. Плотность растворов зависит от содержания в них растворенного компонента. Таким образом, зная плотность раствора, можно определить массовую долю растворенного вещества (по справочным таблицам). Ареометры, предназначенные для специальных целей (для сахарных растворов, спирта, серной и азотной кислот), прокалиброваны не в единицах плотности, а в единицах массовой доли. Ареометр, предназначенный для определения плотности молока, называется лактометром.

Измерение плотности жидкости с помощью ареометра основано на законе Архимеда. Глубина погружения зависит от соотношения плотностей прибора и жидкости. Для определения плотности жидкость зали­вают в цилиндр и помещают ареометр, который должен плавать в жидкости, не касаясь дна. Замечают деление на шкале ареометра, совпадающее с уровнем жидкости в цилиндре. Значение плотностей жидкости на шкале возрастает сверху вниз, т. к. чем она больше, тем на меньшую глубину погружается ареометр Точность определения 0,003. При снятии отсчета ареометр не должен вращаться и касаться стенок цилиндра. После определения плотности ареометр вынимают из цилиндра, ополаскивают водой, вытирают и помещают в футляр.

2. Проведение эксперимента

Исходные данные:

m_{(р-р 1)} = 500 г, ₁ = 23 %

m_{(р-р 2)} = 500 г, ₂ = 11 %

m_{(р-р 3)} = 300 г, ₃ = 18 %

Проведение расчетов:

Задача 1 (приготовление растворов по навеске).

Навеска: m₁(NaCl) = ₁ * m_р-ра1 = 0.23 * 500 = 115 г

m₁(H₂0) = m_р-р1 – m₁(NaCl) = 500 – 115 = 385 г

V₁(H₂0) = m₁(H₂0) / (H₂0) = 385 / 1,0 = 385 мл

Экспериментальная плотность – _экп1 = 1,18 г/мл;

_эксп1 = 24%.

Молярная концентрация раствора – С_х [моль/л]:

моль/л

где M(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5 г/моль,

V_р-р1 = m_р-р1 / _эксп1 = 500 / 1,18 = 423,729 мл.

Моляльная концентрация раствора – C_m [моль/кг _{(раств-ля)}]:

моль/кг (H₂0)

Задача 2 (приготовление растворов разбавлением).

Правилом креста:

24%		11 м.ч.
\		/
	11%
/		\
0%		13 м.ч.

Всего массовых частей:  = 11 + 13 = 24 м.ч.

Методом пропорции:

24 м.ч. –––––––– 500 г

1 м.ч. –––––––– x г

1 м.ч. = x = 500/24 = 20,833 г

m₂(24%) = 11 м.ч. * 20,833 г = 229,163 г = 229 г

m₂(H₂0) = 13м.ч. * 20,833 г = 270,829 г = 271 г

V₂(24%) = m₂(24%) / _эксп1 = 229 / 1,18 = 194,068 = 194 мл

V₂(H₂0) = m₂(H₂0) / (H₂0) = 271 / 1,0 = 271 мл

г/мл

Расчет экспериментального значения массовой доли раствора:

12% –––– 1,086 – 1,08 = 0,006

11% –––– 1,078

––––––––––––––––

1% 0,008

Пропорцией:

1% ––––––– 0,008

x ––––––– 0,006

x = 0,006/0,008 = 0,75%

_эксп2 = 12% – 0,75% = 11,25 %

моль/л

где m₂(NaCl) = m_р-р2 * _эксп2 = 500 * 0,1125 = 56,25 г,

V_р-р2 = V₂(H₂0) + V₂(24%) = 271 + 194 = 465 мл.

моль/кг (H₂0)

Задача 3 (приготовление растворов смешиванием).

Правилом креста:

24%		6,75 м.ч.
\		/
	18%
/		\
11,25%		6 м.ч.

Всего массовых частей:  = 6,75 + 6 = 12,75 м.ч.

Методом пропорции:

12,75 м.ч. –––––––– 300 г

1 м.ч. –––––––– x г

1 м.ч. = x = 300/12,75 = 23,5 г

m₃(24%) = 6,75 м.ч. * 23,5 г = 158,625 г

m₃(11,25%) = 6м.ч. * 23,5 г = 141 г

V₃(24%) = m₃(24%) / _эксп1 = 158,625 / 1,18 = 134 мл

V₃(11,25%) = m₃(11,25%) / _эксп2 = 141 / 1,08 = 131 мл

г/мл

Расчет экспериментального значения массовой доли раствора:

18% –––– 1,132 – 1,125 = 0,007

17% –––– 1,124

––––––––––––––––

1% 0,008

Пропорцией:

1% ––––––– 0,008

x ––––––– 0,007

x = 0,007/0,008 = 0,875%

_эксп3 = 18% – 0,875% = 17,125 %

моль/л

где m₃(NaCl) = m_р-р3 * _эксп3 = 300 * 0,1725 = 51,375 г,

V_р-р3 = V₃(24%) + V₃(11,25%) = 134 + 131 = 265 мл.

моль/кг (H₂0)

где m₃(H₂O) = m_р-ра3 – m₃(NaCl) = 300 – 51,375 = 248,625 г