Лабораторная работа №3 Получение насыщенного раствора соли. Приготовление растворов методом разбавления

Цель работы: рассчитать и приготовить насыщенный раствор соли.

Получите задание: раствор, какого вещества, и в каком количестве следует приготовить. Исходя из коэффициента растворимости, рассчитайте необходимые количества вещества и воды. Растворяемое вещество шпателем перенесите на предварительно взвешенное часовое стекло и отвесьте чуть больше рассчитанной величины. Навеска вещества определяется по разности общей массы вещества с часовым стеклом и массы чистого часового стекла. Навеску вещества поместите в стакан емкостью 250 мл и к ней прилейте необходимый объем воды, отобранный с помощью цилиндра. Небольшой порцией воды из отобранного объема смыть остатки вещества с часового стекла в стакан для растворения.

По справочному пособию определите, как меняется коэффициент растворимости в зависимости от изменения температуры. Добейтесь растворения избыточной массы вещества в заданном объеме раствора путем изменения внешних условий (как это сделать в конкретном случае?). Приведите приготовленный раствор к стандартным условиям и, в случае кристаллизации избытка растворенного вещества, отфильтруйте. Определите плотность насыщенного раствора по методике, описанной ниже.

Рассчитайте молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента раствора. Результаты эксперимента оформите в виде таблицы.

Таблица 1

№№

р , г/мл

w

P,% коэф.р-ти

С(Х), г/моль

С(1/ZX), г/моль

1. Определение плотности раствора

Для определения плотности раствора используется набор ареометров с разной градуировочной шкалой. Раствор для измерения плотности помещается в высокий сосуд (цилиндр), не до конца заполняя его. Из набора выбирают ареометр со шкалой плотностей, наиболее близкий ожидаемой плотности раствора. Ареометр своим широким утяжеленным концом медленно погружается в раствор. При этом тонкая часть ареометра придерживается двумя пальцами до тех пор, пока не будет ощущаться выталкивающая сила (всплывание). Ареометр отпускается и по нижнему уровню мениска раствора на шкале ареометра производится отсчет плотности. В случае, если ареометр всплывает или уровень раствора не доходит до шкалы, следует использовать ареометр со шкалой, рассчитанной на большую плотность. Если ареометр тонет в растворе или уровень жидкости оказывается выше проградуированной шкалы, воспользуйтесь ареометром, рассчитанным на меньшую плотность.

При использовании ареометра следует до и после применения промыть его в дистиллированной воде и осушить с помощью фильтровальной бумаги. Почему это необходимо сделать?

Плотности растворов кислот, щелочей, солей в зависимости от концентраций их растворов представлены в справочных руководствах.

2. Приготовление растворов методом разбавления

Получить у преподавателя 2 задания:

1. Из приготовленного ранее насыщенного раствора NaCl приготовить более разбавленный раствор соли заданной молярной концентрации в заданном объеме (100, 50, 200, 250 мл). Для этого надо рассчитать, какая масса растворенного вещества требуется для приготовления заданного объема раствора, в каком объеме исходного раствора содержится рассчитанная масса растворенного вещества. Отобрать необходимый (рассчитанный) объем раствора с помощью пипетки и перенести в мерную колбу. Довести объем до метки добавлением дистиллированной воды. Правильность приготовления раствора проверить по плотности (См. справочник Ю.Ю.Лурье).

Опыт 1. Приготовление раствора щелочи с заданной массовой долей по навеске из кристаллической щелочи

1. Получить задание у преподавателя. Приготовить из кристаллического гидроксида натрия или калия и воды определенное количество (в мл) раствора заданной преподавателем концентрации.

2. Рассчитать необходимое для приготовления данного раствора количество вещества (KOH или NaOH) и растворителя – воды.

3. Отвесить рассчитанное количество гидроксида калия или натрия в предварительно взвешенном стакане на технических весах. (Осторожно! Беречь глаза! Не касаться руками гранул щелочи! Вещество отбирать только чистым шпателем!)

4. Мерным цилиндром отмерить необходимое количество воды, вылить воду в стакан и растворить в ней щелочь, осторожно перемешивая раствор стеклянной палочкой. Охладить раствор до температуры окружающей среды.

5. Определить плотность полученного раствора. Для этого в приготовленный сухой (или ополоснутый данным раствором) цилиндр налить раствор, опустить в него ареометр так, чтобы он не касался стенок цилиндра, не тонул и не всплывал. Отметить то деление шкалы, которое совпадает с нижнем краем мениска жидкости в цилиндре, произвести отсчет по шкале сверху вниз. Ареометр промыть дистиллированной водой, осторожно вытереть и сдать лаборанту, раствор вылить в приготовленную склянку. Сравнить полученную величину плотности раствора щелочи с табличной и определить массовую долю приготовленного раствора по таблице, исходя из экспериментальной величины плотности полученного раствора щелочи.

Если табличные данные плотности точно не совпадают с показаниями ареометра, то концентрацию определяют методом интерполяции. В узком интервале зависимость плотности от концентрации можно считать линейной. Допустим, что при помощи ареометра найдено, что плотность раствора равна 1,247. В таблице же указаны плотности 1,241 и 1,263, которым соответствуют концентрации 22% и 24%. Следовательно, изменению концентрации на 2% соответствует изменение плотности на величину 1,263-1,241 = 0,022. Наш раствор отличается по плотности от 1,241 на величину равную 0,006 (1,247-1,241). Составляем пропорцию:

0,022 – 2%

0,006 –Х% Х = 0,3%

Следовательно, исходный раствор содержал 22 + 0,3 = 22,3%

6. Полученные данные занести в таблицу 2.

Таблица 2

Наименование р-ра, заданные объем и концентрация р-ра

Кол-во сухой щелочи в г, необходимое для приготовления р-ра

Плотность р-ра

w% концентрация р-ра (табл.)

Количество воды в мл, необходимое для приготовления р-ра

Молярная концентрация эквивалента С(1/Z*KOH)

Опыт 2 Определение молярной концентрации эквивалента приготовленного раствора щелочи

1. Определить точную концентрацию раствора щелочи, приготовленного в предыдущем опыте путем титрования его раствором кислоты с точно известной концентрацией. Операция титрования выполняется следующим образом. Раствором кислоты с точно известной концентрацией ополоснуть бюретку. Для заполнения бюретки раствором необходимо использовать воронку. Затем заполнить бюретку раствором кислоты так, чтобы мениск раствора совпадал с нулевым делением бюретки. Носик бюретки должен быть полностью заполнен жидкостью (не должно быть пузырьков воздуха). Тщательно вымытую пипетку на 5 мл ополоснуть анализируемым раствором щелочи, приготовленным в первом опыте. Затем этой пипеткой отобрать 5 мл раствора щелочи в коническую колбу для титрования (последние капли из пипетки удалить, коснувшись кончиком пипетки стенки колбы, но не выдувать!). Прибавить в колбу 2-3 капли индикатора метилового оранжевого. Какую окраску приобретет раствор? Колбу с раствором поставить на лист белой бумаги и расположить под бюреткой так, чтобы конец ее был погружен в колбу приблизительно на 1 см. Рядом поставить колбу с раствором сравнения (в дистиллированную воду прилить 2-3 капли индикатора). В колбу с раствором щелочи левой рукой по капле прибавлять раствор кислоты из бюретки, постоянно перемешивая правой рукой жидкость вращением колбы. Колбу из-под бюретки не выносить. Конец реакции определить по мгновенному изменению окраски раствора щелочи. В результате этого опыта устанавливают с точностью до 1 мл количество кислоты, необходимое для нейтрализации щелочи. Титрование повторяют не менее 3 раз. Результат первого опыта считается как ориентировочный и при расчете не учитывается. При последующих титрованиях сначала быстро прибавляют из бюретки в колбу необходимое для нейтрализации количество кислоты за исключением последнего миллилитра, который добавляют в раствор по каплям до тех пор, пока от прибавления одной капли не произойдет изменение окраски раствора.

Окраску раствора в точке эквивалентности сравнивать с окраской раствора сравнения.

Объем раствора кислоты, затраченный на нейтрализацию, отсчитывать оп нижнему мениску с точностью до 0,05 мл. Из полученных данных, которые не должны различаться между собой более чем на 0,1 мл, найти среднюю величину.

2. Рассчитать молярную концентрацию эквивалента, массовую долю приготовленного раствора щелочи. Данные занести в таблицу 3.

Таблица 3

Число эквивалентов к-ты

Объем колбы с к-той

C(1/Z*X к-ты )

V пипетки для щелочи

Израсходовано к-ты в мл

Концентрация щелочи

3. Сравнить концентрацию раствора щелочи, рассчитанных в опыте 1 и опыте 2. Объяснить полученные результаты.

4. Контрольные вопросы.

1. При взаимодействии с водой некоторого металла при нагревании образовался двухвалентный оксид этого металла массой 16,2 г и водород массой 0,4 г. Определите, какой металл был взят для реакции с водой

2. Раствор с массовой долей серной кислоты 44 % имеет плотность 1,34 г/мл. Рассчитайте количество вещества Н₂SO₄, которое содержится в 1 л такого раствора.

3. Определите массу оксида серы (VI), который надо растворить в 4 кг воды, чтобы получить раствор с массовой долей серной кислоты 4,9 %.

4. Определите массу раствора с массовой долей серной кислоты 5 %, который потребуется для реакции с 4 г оксида меди (II).

5. Для полного растворения оксида магния массой 3,6 г потребовался раствор соляной кислоты массой 65,7 г. Вычислите массовую долю НСl в растворе кислоты.

6. Оксид кальция массой 2,8 г растворили в 200 г хлороводородной кислоты. Рассчитайте массовую долю хлорида кальция в полученном растворе.

7. К раствору нитрата свинца (II) массой 250 г прилили избыток раствора сульфида калия. Образовался осадок массой 47,8 г. Определите массовую долю нитрата свинца (II) в исходном растворе.

8. Рассчитайте массовые доли серы и оксида серы (VI) в серной кислоте и олеуме, предположив, что он имеет состав Н₂SO₄*SO₃.

9. К 50 мл раствора с массовой долей Н₂SO₄ 12 % (плотность 1,08 г/мл) добавили избыток раствора хлорида бария. Определите массу образовавшегося осадка.

10. Действием избытка серной кислоты на хлорид калия массой 14,9 г получили хлороводород, который поглотили 80 г раствора с массовой долей гидроксида натрия 15 %. Определите, будет ли полученный раствор щелочным или кислым.