из колбы, а оставшуюся воду перелейте из цилиндра в колбу, постоянно перемешивая раствор плавным круговым движением колбы.

4.Приготовленный раствор из конической колбы перелейте в стеклянный цилиндр и измерьте ареометром его плотность. Запишите результат измерения.

5.Используя справочные данные (табл. 11), определите по плотности массовую долю карбоната натрия в приготовленном растворе. В случае необходимости используйте метод интерполяции. Имейте в виду, что с помощью ареометра концентрация раствора определяется приблизительно. Более точно концентрация приготовленного раствора будет определена в опыте 3 методом кислотно-основного титрования.

6.Рассчитайте молярную концентрацию (СМ), титр (Т) и моляльность (Сm) приготовленного раствора Na2CO3. Исходя из реакции

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2,

рассчитайте также молярную концентрацию эквивалента (Сэк). Результаты вычислений занесите в таблицу:

7. Установите разность экспериментально определенной массовой доли приготовленного раствора по сравнению с заданной. Рассчитайте погрешность, допущенную при приготовлении раствора, и укажите причину ее появления.

8. Приготовленный раствор сохраните для следующих опытов.

Опыт 2. Приготовление раствора методом разбавления

Растворы заданной концентрации можно приготавливать разбавлением точно измеренного объема более концентрированных растворов.

Порядок выполнения опыта

1. Получите у преподавателя задание. Для разбавления используйте раствор карбоната натрия, приготовленный в опыте 1. Рассчитайте объем воды и исходного раствора для приготовления 100 мл в 10 раз менее концентрированного раствора. Расчет предъявите преподавателю для проверки.

115

2.Отмерьте мерным цилиндром рассчитанный объем исходного раствора и перенесите его через воронку в мерную колбу на 100 мл.

3.Содержимое колбы разбавьте дистиллированной водой до метки. Внимание! Когда уровень жидкости будет ниже метки колбы на 0,5 см, воду следует добавлять по каплям из капельницы до тех пор, пока нижний уровень линии мениска не коснется метки на колбе.

4.Приготовленный раствор закройте пробкой и тщательно перемешайте многократным опрокидыванием колбы.

5.Приготовьте такой же объем в 100 раз менее концентрированного

раствора. Для этого раствор, приготовленный по п.п. 1–4, разбавьте

в10 раз по той же методике.

6.Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента разбавленных

растворов Na2CO3. Приготовленные растворы сохраните для следующих опытов.

Опыт 3. Определение концентрации раствора титрованием

Для точного определения концентрации приготовленных в опыте 2 растворов применяется метод кислотно-основного титрования с использованием в качестве рабочего раствора соляной или азотной кислоты. При этом в растворе протекает реакция

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2 (H2CO3).

Поскольку химическая реакция в растворе между кислотой и карбонатом натрия протекает без изменения окраски, рекомендуется использовать индикатор метиловый оранжевый. В процессе титрования при прибавлении кислоты к титруемому раствору этот индикатор остается желтым вплоть до того момента, когда весь Na2CO3 окажется превращенным в H2CO3. Первая капля «лишней» кислоты изменяет цвет индикатора с жёлтого на красный. Таким образом, изменение цвета индикатора в растворе будет свидетельствовать о том, что затраченное в реакции количество кислоты эквивалентно количеству определяемого Na2CO3. Этот момент называется точкой эквивалентности. Значение pH насыщенного раствора H2CO3 (≈ 4) совпадает с областью перехода рН метилового оранжевого (гл. 3, табл. 5).

Порядок выполнения опыта

1. Налейте в одну пробирку на 1/3 объема рабочий раствор кислоты, которым будет производиться титрование, в другую – такой же объем приготовленного в опыте 2 (п. 1–4) раствора Na2CO3. В обе пробирки внесите по 2 капли индикатора метилового оранжевого. Отметьте цвет

116

индикатора в кислой и щелочной среде. Объясните, почему раствор карбоната натрия имеет щелочную среду. Напишите уравнение его гидролиза в молекулярном и в ионном виде.

2.Подготовьте к работе мерную бюретку, закрепленную в штативе. Для этого заполните её 0,1 н. раствором кислоты. Кончик бюретки также должен быть заполнен раствором кислоты.

3.В три конических колбы мерной пипеткой внесите по 10 мл при-

готовленного раствора Na2CO3 (опыт 2, п.п. 1–4). Пипетку предварительно ополосните исследуемым раствором (первый набор раствора пипеткой слейте в раковину или в стакан для слива).

4.Добавьте в колбы по 2 капли индикатора метилового оранжевого.

5.В колбу с раствором карбоната натрия из бюретки сначала небольшими порциями (по 0,5 мл), а к концу титрования по каплям приливайте кислоту до изменения окраски индикатора. Раствор во время титрования следует все время перемешивать. Как только индикатор изменит цвет, добавление кислоты следует прекратить.

6.По делениям на мерной бюретке определите объем кислоты (с точностью до 0,1 мл), использованной на титрование, и запишите результат в таблицу.

7.Повторите титрование еще 2 раза. Каждый опыт начинайте, устанавливая нулевой уровень рабочего раствора кислоты в бюретке. Для получения более точных результатов последние порции кислоты из бюретки прибавляйте по каплям. Изменение окраски индикатора от одной капли кислоты является показателем конца реакции. Результаты титрования не должны отличаться друг от друга более чем на 0,1 мл. Если результаты отличаются более чем на 0,1 мл, проведите дополнительные опыты. Данные опытов внесите в таблицу:

8. По среднему значению объема кислоты, использованной на титрование, рассчитайте молярную концентрацию эквивалента раствора карбоната натрия по закону эквивалентов для растворов:

V(Na2CO3)·Сэк(Na2CO3) = V(HCl)·Сэк(HCl),

где V – объемы растворов, Сэк – их эквивалентные концентрации.

117