Государственный комитет Российской Федерации

по высшему образованию

Санкт-Петербургский государственный университет

им. В. В. Ульянова (Ленина)

Кафедра физической химии

Приготовление раствора электролита заданной концентрации

Отчёт по лабораторной работе №4

Преподаватель: Кузнецов Владимир

Владимирович

Студент, гр.: Фёдоров Денис

Сергеевич, 2211

10.11.2002

2002г.

Цель работы:

Приготовление раствора соляной кислоты, нахождение его точной концентрации, определение общего содержания щёлочи в растворе, выданном преподавателем, и на основании известной концентрации выданного раствора расчёт его объёма.

Теоретические положения, лежащие в основе работы:

Концентрация раствора является его основной количественной характеристикой. Способы выражения концентрации могут быть различными:

Процентная концентрация (по массе) - % - число граммов растворённого вещества, содержащихся в 100г раствора.

Нормальная концентрация (нормальность) – н – выражается числом эквивалентных масс растворённого вещества, содержащихся в 1л раствора (экв.масса · л^-1).

Молярная концентрация (молярность) – м – выражается числом молей растворённого вещества, содержащихся в 1л раствора (моль · л^-1).

Титр раствора – Т – выражается числом граммов растворённого вещества, содержащихся в 1мл раствора (г · мл^-1).

Раствор, концентрация которого точно известна, независимо от способа выражения концентрации, называется титрованным.

Для точного определения значения концентрации раствора проводят операцию титрования. К определённому объёму исследуемого раствора кислоты приливают понемногу из бюретки титрованный раствор щёлочи или соды Na₂Co₃ – до тех пор, пока не будет установлено, что затраченное количество приливаемого реактива эквивалентно количеству определяемого вещества: пройдёт реакция нейтрализации между кислотой и щёлочью (или содой). При титровании необходимо как можно точнее установить момент наступления эквивалентности – фиксировать точку эквивалентности. Для этого к исследуемому раствору добавляют несколько капель индикатора – вещества, резко изменяющего свою окраску при изменении характера среды. В реакциях нейтрализации индикаторами могут служить раствора лакмуса, фенолфталеина и метилоранжа, изменяющие свою окраску при переходе от кислой среды к щелочной.

Содержание работы:

1. Приготовление 0,1 н раствора соляной кислоты.

Необходимо приготовить 125 мл 0,1 н раствора HCl из концентрированной соляной кислоты (d=1,19 г/см³), содержащей около 38% HCl.

Расчёт нужного объёма концентрированной кислоты для приготовления разбавленного раствора производится следующим образом. Масса HCl, содержащаяся в указанном объёме разбавленного раствора, находится из соотношений: 1 л 1 н раствора соляной кислоты содержит 36,46 г HCl, 1 л 0,1 н раствора – 3,646 г HCl, а 0,125 л того же раствора – 0,45575 г HCl. Для нахождения массы концентрированного раствора, в котором содержится данное количество HCl, составляют пропорции:

38 г HCl содержится в 100 г раствора,

0,45575 г HCl содержится в x г раствора,

откуда x=1,2 г.

Тогда нужный объём концентрированной кислоты:

V=m/d=1,2 : 1,19=1,0 мл.

Отмерив приблизительно 1 мл концентрированной соляной кислоты малым мерным цилиндром, разбавили кислоту в колбе водой до 250 мл. Полученный раствор тщательно перемешали.

2. Определение концентрации приготовленного раствора HCl по Na₂CO₃.

Определение концентрации приготовленного раствора HCl производилось из трёх определений (титрование параллельных проб).

В бюретку залили раствор Na₂CO₃ известной концентрации (H_Na2CO3). С помощью пипетки в конические колбочки отобрали по 10 мл приготовленного раствора HCl, добавили в каждую колбочку пару капель индикатора метилоранжевого. Пробу медленно оттитровали раствором Na₂CO₃ при непрерывном перемешивании до перехода окраски из розово-оранжевой в жёлтую. По окончании титрования отсчитали объём израсходованного раствора. Подобным образом оттитровали все взятые пробы.

Результаты титрования приведены в таблице 1.

3. Определение общего содержания щёлочи в растворе, выданном преподавателем.

До получения этого раствора залили в бюретку приготовленный раствор кислоты. Получили неизвестный объём раствора KOH известной концентрации (H_КОН) в мерную колбу ёмкостью 250 мл. Раствор щёлочи в мерной колбе водой довели до метки и тщательно перемешали его. Взяли пипеткой 3 пробы раствора щёлочи в конические колбочки – по 10 мл в каждую, добавили по паре капель фенолфталеина. Оттитровали каждую пробу приготовленным раствором HCl.

Результаты титрования приведены в таблице 2.

Обработка результатов:

Таблица 1

Номер пробы	VHCl, взятый на титрование, мл	VNa2CO3, пошедший на титрование, мл	VсрNa2CO3, мл
1	10	3,5	3,4
2	10	3,3
3	10	3,4

Н_Na2CO3 = 0,2 экв.масса/л

V_Na2CO3 · Н_Na2CO3 = V_HCl · H_HCl; H_HCl = V_Na2CO3 · Н_Na2CO3 / V_HCl

H_HCl = 3,4 · 0,2 / 10 = 0,068 экв.масса/л

H_HCl · Э_HCl = T_HCl · 1000; T_HCl = H_HCl · Э_HCl /1000

H_HCl · Э_HCl = M_HCl · μ_HCl; M_HCl = H_HCl · Э_HCl / μ_HCl

Таблица 2

Номер пробы	VKOH, взятый на титрование, мл	VHCl, пошедший на титрование, мл	VсрHCl, мл
1	10	5,5	5,6
2	10	5,6
3	10	5,7

Н_HCl = 0,068 экв.масса/л

V_HCl · Н_HCl = V_KOH · H_KOH; H_KOH = V_HCl · Н_HCl / V_KOH

H_KOH = 5,6 · 0,068 / 10 = 0,038 экв.масса/л

H_KOH · Э_KOH = T_KOH · 1000; T_KOH = H_KOH · Э_KOH /1000

H_KOH · Э_KOH = M_KOH · μ_KOH; M_KOH = H_KOH · Э_KOH / μ_KOH

H¹_KOH = 1,15 экв.масса/л

K_KOH = H_KOH · 0,25 = 0,038 · 0,25 = 0,0095 экв.масс

V¹_KOH = K_KOH / H¹_KOH = 0,008