Опыт 3. Приготовление раствора заданной концентрации

Из двух растворов различной концентрации

Задание: Получите у преподавателя индивидуальное задание. Произведите расчет объемов растворов с большей W_{оп. 1} и меньшей концентрациями W_оп.2 (см. пример расчета к опыту 3).

Отмерьте цилиндром рассчитанный объем раствора с большей концентрацией и добавьте до заданного объема раствор с меньшей концентрацией. Тщательно перемешайте и замерьте ареометром плотность приготовленного раствора. Методом интерполяции рассчитайте массовую долю полученного раствора (W_оп.3). Вычислите абсолютную и относительную погрешности.

Пример расчета и выполнения опыта 3

Приготовить 100 мл 4,4 % (по массе) раствора NaCl из раствора, взятого оп. 1 (W_р-ра1 = 6,4 %, r_р-ра1 = 1,044 г/мл), и раствора, взятого из опыта 2
(W_оп.2 = 3,1 %,r_р-ра2 = 1,020 г/мл).

 

Решение

1. Рассчитаем методом интерполяции плотность приготовляемого раствора (r_р-ра3 = 1,0434 г/мл).

2. Вычислим массу приготовляемого раствора:

m_{приг.р-ра} = V • r = 100 • 1,0434 = 104,34 г.

3. Используя «метод креста» (диагональная схема), определим массовые части растворов, с массовыми долями 6,4 % и 3,1 %.

 

В центре записывают массовую долю растворенного вещества в приготовляемом растворе. С левого края каждой диагонали записывают массовые доли используемых растворов. Затем по диагонали производят вычитание из большего значения меньшее. Получается, что требуется смешать используемые растворы в массовом соотношении 1,3:2,0.

4. Вычислим общее число массовых частей приготовляемого раствора:

1,3 мас. ч. + 2,0 мас. ч. = 3,3 мас. ч.

5. Используя общее число массовых частей раствора (3,3 мас. ч.), найдем массу первого раствора, содержащуюся в 104,34 г приготовляемого раствора:

 

3,3 мас.ч. – 1,3 мас.ч. раствора опыт 1

104,34 г – m₁

 

104,34•1,3

m₁ = ¾¾¾¾¾ = 41,1 г раствора из опыта 1 (с массовой долей 4,4%).

3,3

 

6. Тогда объем раствора из опыта 1 будет: 41,1 г

V₁ = ¾¾¾¾¾ = 39,4 мл.

1,044 г/мл

7. Отсюда объем раствора опыта 2 (с меньшей концентрацией 3,1 %)
V₂ = 100 – 39,4 = 60,6 мл.

 

Опыт 4. Приготовление раствора соляной кислоты заданной

Концентрации

Задание: приготовить определенный объем соляной кислоты заданной эквивалентной концентрации из исходного раствора соляной кислоты.

Для расчета объема исходной кислоты необходимо знать ее массовую долю и плотность раствора. Плотность раствора измерьте с помощью ареометра.

Далее, пользуясь таблицей 4.2, определите массовую долю растворенного вещества в растворе исходной соляной кислоты, применяя метод интерполяции.

 

Таблица 4.2.

Соотношения массовых долей и плотностей раствора HCl (20 ⁰С)

Массовая доля НСl W, %	Плотность раствора HCl r, г/мл
4,0	1,019
8,0	1,039
12,0	1,059
16,0	1,079
20,0	1,100
24,0	1,121
28,0	1,142

 

Далее рассчитайте объем исходной кислоты (см. пример расчета к опыту) и приготовьте раствор. С помощью бюретки (пипетки) отмерьте рассчитанный объем исходной кислоты HCl, перенесите в мерную колбу и доведите водой до заданного объема (150 мл).

Пример расчета к опыту 4

Приготовить 150 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты из исходного раствора HCl плотностью 1,089 г/мл.

Решение

1. Рассчитаем методом интерполяции массовую долю (W₁) НСl в исходном растворе кислоты: 20,0 % – 1,100 г/мл

16,0 % – 1,079 г/мл

4,0 % – 0,021 г/мл

 

Далее найдем разность: 1,100 г/мл – 1,089 г/мл = 0,011 г/мл;

 

составим пропорцию: 4,0 % – 0,021 г/мл

Δ W % – 0,011 г/мл;

 

4,0 • 0,011

откуда Δ W = ¾¾¾¾¾ ≈ 2,1 %, следовательно, W₁ = 20,0 % – 2,1 % = 17,9 %.

0,021

 

 

2. Объем (V₁) исходной кислоты найдем по формуле: m_1(p-ра)

V₁ = ¾¾¾ (1),

r₁

где m_1(p-ра) – неизвестная масса исходного раствора HCl.

 

m_в-ва

Тогда из выражения: W₁ = ¾¾¾¾ 100 %

m_1(р-ра)

 

m_в-ва 100 %

вычисляют массу раствора исходной кислоты m_1(р-ра) = ¾¾¾¾¾ (2).

W₁

 

m_в-ва 1000

Из выражения: С_э = ¾¾¾¾¾ находят неизвестную массу

М_э V

 

С_э М_э V

растворенного вещества (m_в-ва): m_в-ва = ¾¾¾¾ (3).

 

С_э М_э V 100 С_э М_э V

Подставив выражение (3) в (2), получим: m_1(р) = ¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾ (4)

1000 W₁ 10 W₁

 

М 36,5

Вычислив М_э(HCl) по формуле: М_э(HCl) = ¾¾¾¾ = ¾¾¾ = 36,5 г/моль

основность 1

кислоты

и подставив (4) в (1) найдем объем исходной HCl, необходимый для приготовления раствора: С_э М_э V 0,1 • 36,5 • 150

V₁ = ¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾ = 2,8 мл

10 W₁ r₁ 10 • 17,91 • 1,089