Методическое руководство к лабораторным занятиям по химии для студентов экономического факультета (стр. 2 из 16)
3. пересыщенный - раствор, в котором содержание вещества при данных условиях больше, чем в насыщенном.
Концентрацией раствора называется количество растворенного вещества, содержащееся в определенном количестве раствора или растворителя.
Существуют различные способы выражения концентрации раствора:
1. Массовая доля концентрации (процентная) – определяется числом граммов растворенного вещества, содержащегося в 100г раствора.
Массовую долю выражают обычно в долях единицы или в процентах (0,2 или 20%). Если массовая доля растворенного вещества, например, хлорида натрия равна 0,2 или 20%, то это означает, что в 100г данного раствора содержится 20г хлорида натрия и 80г воды.
2. Молярная концентрация (молярность) определяется числом молей растворенного вещества, содержащихся в 1 литре раствора.
Например, молярный раствор едкого калия содержит 56г KOH в литре раствора, а молярный раствор серной кислоты содержит 96г H2SO4 в литре раствора. Если в литре раствора содержится 2 или 0,1 мольных масс серной кислоты, то концентрация таких растворов соответственно двумолярна -2М или децимолярна – 0,1М. Молярность обозначается буквой М. Размерность молярной концентрации – моль/литр.
3. Эквивалентная концентрация (нормальность) определяется числом эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1л раствора.
Например, нормальный раствор едкого калия содержит 56г KOH в литре, а нормальный раствор серной кислоты 49г H2SO4 в литре раствора. Нормальность обозначается буквой N или Н. Если в 1 литре содержится 2 эквивалента серной кислоты, то такой раствор называется двунормальным (2 N или 2Н раствор), если содержится 0,01 эквивалент – сантинормальный раствор (0,01N или 0,01Н раствор). Размерность нормальной концентрации – экв/литр.
Для приготовления нормальных растворов необходимо уметь находить величину эквивалентов растворенного вещества.
4. Моляльная концентрация (моляльность) раствора определяется количеством молей растворенного вещества, содержащихся в 1 кг растворителя.
Если в 1 кг или в 1000г воды содержится 2 моля серной кислоты, то концентрация такого раствора – двумоляльная. Размерность моляльной концентрации – моль/г. Моляльность обозначается буквой m.
От концентрации зависит плотность растворов.
Плотность (ρ) – показывает массу 1 мл или 1см в граммах.
Например: ρ (Н2O) =1г/мл, т.е. 1мл имеет массу 1г.
ρ (H2SO4) = 1,84г/мл, это значит, что 1 мл H2SO4 имеет массу 1,84г.
Каждому значению ρ (ро) соответствует массовая доля растворенного вещества, например:
ρ (H2SO4)=1,84г/мл соответствует 95,6%-ному раствору H2SO4 ρ (HCl) = 1,200г/мл соответствует 39,11%-ному раствору HCl плотность в задачах указывается для пересчета от массы (m ) к объему (V) и наоборот:
r =
m m = r *V V = mV r
С повышением концентрации (для большинства веществ) плотность растворов возрастает. С повышением температуры плотность растворов несколько уменьшается.
ЭКСПЕРИМЕТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Задание 1: Приготовить раствор с заданной концентрацией из имеющегося в лаборатории раствора с большей концентрацией и воды.
Ход работы:
I. Определение концентрации исходного раствора сульфата аммония.
Для этого в мерный цилиндр (250 мл) налить исходный раствор, не доливая до краев 3-4 см, и определить с помощью ареометра его плотность, а затем по таблице 1 или по графику зависимости плотности раствора от его концентрации найти соответствующую ей процентную концентрацию. Для определения плотности в мерный цилиндр с раствором осторожно погрузить ареометр. По шкале ареометра определить деление, совпадающее с уровнем жидкости по нижнему мениску (отсчет ведется сверху по шкале ареометра). Значение этого деления соответствует плотности заданного раствора сульфата аммония. По таблице находим концентрацию этого раствора.
Таблица 1– Зависимость концентрации сульфата аммония от плотности раствора
| ρ,г/см3 | ω, % | ρ,г/см3 | ω, % | ρ,г/см3 | ω, % | ρ,г/см3 | ω, % |
| 1,004 | 1 | 1,057 | 10 | 1,115 | 20 | 1,166 | 29 |
| 1,010 | 2 | 1,064 | 11 | 1,121 | 21 | 1,172 | 30 |
| 1,016 | 3 | 1,069 | 12 | 1,127 | 22 | 1,178 | 31 |
| 1,022 | 4 | 1,081 | 14 | 1,133 | 23 | 1,184 | 32 |
| 1,028 | 5 | 1,087 | 15 | 1,138 | 24 | 1,190 | 33 |
| 1,034 | 6 | 1,092 | 16 | 1,144 | 25 | 1,196 | 34 |
| 1,040 | 7 | 1,098 | 17 | 1,150 | 26 | 1,202 | 35 |
| 1,046 | 8 | 1,104 | 18 | 1,156 | 27 | 1,228 | 40 |
| 1,052 | 9 | 1,110 | 19 | 1,160 | 28 | 1,282 | 50 |
II. Расчет количества (NH4)2SO4, необходимого для приготовления 250 мл …. процентного раствора (по заданию преподавателя).
Пользуясь диагональной схемой подсчитать необходимые массовые количества исходного раствора и воды.
Например: необходимо приготовить 250 г 12% раствора из 20% исходного раствора (р == 1,148 г/мл) 20% 12 г (12-0) исходного вещества
\ /
12 %
/ \
О 8г (20-12) Н20
Из схемы следует, что при смешении 12 г исходного раствора с 8 г воды получили 20 г 12%-ного раствора. Для приготовления 250 г заданного раствора потребуется исходного раствора значительно больше, а именно по пропорции;
20 г 12%-ного раствора содержит 12 г исходного
250 г Х г
12 . 250
Х =
гСледовательно, нужно взять 150 г исходного раствора и добавить к нему 100 г воды (250 - 150 = 100 г), смешать и получится 250 г 12 % раствора.
Удобнее брать не массовые, а объемные количества жидкостей. Используя значения плотностей, можно подсчитать соответствующие массам объемы:
V1 =
150 = 132 мл 20%-ного раствора1,148
V2 = 100
=100мл воды1
V общ.= V1 + V2
III. Приготовление 250 г заданного раствора.
Рассчитанные объемы исходного раствора и воды отмерить мерным цилиндром, слить и перемещать.
Определить с помощью ареометра плотность приготовленного раствора и по графику определить соответствующую ей процентную концентрацию.
Ошибка не должна быть более ± 2% от задания.
IV. Расчет абсолютной и относительной ошибки опыта.
Абсолютная ошибка измерения определяется как разность теоретического значения и практического значения, полученного в опыте:
∆ абс. = ω (теор.) – ω (практич.)
Разность берется по абсолютной величине, так как ошибка не может быть отрицательной.
Относительной ошибкой измерения называют отношение абсолютной ошибки к теоретическому значению, выражается в процентах:
Δ отн. =
∆абс. ⋅100% w(теор.)Задание 2. Приготовить раствор с заданной концентрацией из растворов с большей и меньшей концентрацией (используя приготовленные растворы студентов группы по заданию преподавателя)
Ход работы:
1) С помощью ареометра определить плотность исходных растворов, а по графику зависимости плотности раствора от концентрации определить концентрации исходных растворов. Записать результаты, полученные в 1 задании соседним звеном и использовать их при дальнейших расчетах.
2) Пользуясь диагональной схемой определить необходимые массовые количества исходных растворов.
3) Используя значения плотностей исходных растворов подсчитать необходимые объемные количества исходных растворов.
4) Смешать рассчитанные объемы растворов.
5) Проверить правильность выполнения работы, измерив плотность приготовленного раствора и определив по графику соответствующую ей концентрацию.