ЛР БТС / 0501_ЛР5-отсчет_Конунников
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) Кафедра физической химии
ОТЧЕТ по лабораторной работе №5
по дисциплине «Химия» Тема: Приготовление раствора электролита заданной концентрации
Студента гр. 0501 |
|
Конунников Г.А. |
|
Преподаватель доц., к. х. н. |
|
|
Рахимова О.В. |
Санкт-Петербург
2020
2
Цель работы
Приготовление раствора соляной кислоты, нахождение его точной концентрации, определение общего содержания щелочи в растворе,
выданном преподавателем, и на основании известной концентрации выданного раствора расчёт его объёма.
Основные теоретические положения
Раствор – это гомогенная система, содержащая не менее двух веществ.
Существуют растворы твердых, жидких и газообразных веществ в жидких растворителях, а также однородные смеси (растворы).
Электролит – это вещество, которое проводит электрический ток вследствие диссоциации на ионы, что происходит в растворах и расплавах,
или движения ионов в кристаллических решётках твёрдых электролитов.
Концентрация – это содержание растворенного вещества в определенном количестве или объеме раствора. Концентрация раствора является его основной количественной характеристикой. Способы выражения концентрации могут быть различными:
Способы выражения концентрации:
1. Массовая доля (ω, С%) – это величина, равная отношению массы растворённого вещества к массе раствора (в долях или процентах). И
определяется по формуле (1):
|
|
|
, |
|
|
(1) |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
где |
– масса растворенного вещества в растворе, г; |
– масса |
||||
раствора, г. |
|
|
|
|
|
|
2. Молярная концентрация (молярность) |
(моль/л)– |
это отношение |
||||
количества |
растворенного вещества |
(в молях) |
к объему |
раствора |
в |
|
литрах. Она определяется по формуле (2): |
|
|
|
|||
|
|
3 |
|
|
||
|
|
|
|
, |
|
(2) |
|
|
|
||||
3. Нормальная |
концентрация |
(нормальность) |
[моль-экв/л] – это |
|||
отношение числа |
молей эквивалентов растворенного вещества к объёму |
|||||
раствора, которая определяется по формуле (3): |
|
|||||
|
|
|
, |
(3) |
||
|
|
|
||||
4. Моляльная |
концентрация |
(моляльность) |
– [моль/кг] это |
|||
количество растворённого вещества (число моль) в 1000 г растворителя,
которая определяется по формуле (4):
|
|
, |
(4) |
|
|
||
|
|
|
|
где – количество вещества, моль; |
|
– масса растворителя, кг. |
|
5. Т – титр раствора |
выражается числом |
граммов |
|
растворенного вещества, содержащихся в 1 мл раствора (г·мл-1). Она определяется по формуле (5):
|
|
|
, |
(5) |
|
|
|
||
6. Молярная (мольная) доля |
компонента– |
это отношение молей |
||
данного компонента к общему количеству молей всех компонентов,
выражается в долях от единицы. Она определяется по формуле (6):
, |
(6) |
|
Раствор, концентрация которого точна известна, независимо от способа выражения концентрации, называется титрованным.
Для точного определения значения концентраций раствора проводят операцию титрования. К определенному объёму исследуемого раствора кислоты приливают понемногу из бюретки титрованный раствор щелочи или соды Na2CO3 – до тех пор, пока не будет установлено, что затраченное
4
количество приливаемого реактива эквивалентно количеству определяемого вещества: пройдет реакция нейтрализации между кислотой и щелочью (или содой). При титровании необходимо как можно точнее устанавливать момент наступления эквивалентности – фиксировать точку эквивалентности. Для этого к исследуемому раствору добавляют несколько капель индикатора – вещества, резко изменявшего свою окраску при изменении характера среды.
В реакциях нейтрализации индикаторами могут служить растворы лакмуса,
фенолфталеин и метилоранжа, изменяющие свою окраску при переходе от кислой среды к щелочной.
6
Обработка результатов
Опыт 1. Расчет объема концентрированного раствора соляной кислоты,
необходимого для приготовления 0.1 н раствора соляной кислоты.
Необходимо приготовить 250 мл раствора 0.1 н раствора HCl из концентрированного раствора соляной кислоты, массовая доля которой
ωHClконц – 36 % (ρHClконц= 1,18 г/см3).
Дано: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение: |
|
|||
VHClразб = 250 мл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
ωHClконц = 36% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
ρHClконц = 1,18 г/см3 |
|
|
|
|
|
|
|
=>, |
|
|
|
· V |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HClразб = |
Найти: |
|
|
|
|
= 0,1·0,25 = 0,025 моль. |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
VHClконц – ? |
|
|
|
|
|
|
|
|
=>, |
= |
· |
= 0,025·36,5= |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
= 0,9125 г – масса HCl, которая должна быть в |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
концентрированном растворе. |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Так как ωHClконц – 36 %, значит, в 100 г раствора содержится 36 г HCl, а |
||||||||||||||||
нам нужно получить 0,9125 г HCl. Получаем пропорцию: |
|
|||||||||||||||
36 г |
– 100 г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
0,9125 г |
- x г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
= |
|
|
|
= 2,535 г – необходимая масса концентрированного раствора |
||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||
HCl. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VHClконц = |
|
= |
|
≈2,15 мл. |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Ответ: 2,15 мл. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
7
Опыт 2. Определение концентрации приготовленного раствора HCl
путем титрования раствором Na2CO3.
2HCl +Na2CO3 = 2NaCl + H2CO3 H2O CO2
2HCl +Na2CO3 = 2NaCl + H2O +CO2 ↑
2H+ + 2Cl- +2Na++ CO3 2-= 2Na+ + 2Cl- + H2O +CO2 ↑ 2H+ + CO3 2-= + H2O +CO2 ↑
Индикатор при титровании– метилоранж, меняет окраску с розового на
оранжево-жёлтый. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Сн прак HCl = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
=0,08 н. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Расчет молярной концентрации и титра приготовленного раствора HCl: |
|||||||||||||||||||||||||||||
СМ HCl = |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
ТHCl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет молярной концентрации и титра раствора Na2CO3: |
|
||||||||||||||||||||||||||||
Сн Na2CO3 = 0,325 н, |
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
53 |
|
, |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
TNa2CO3= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
СМ Na2CO3 = |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Опыт |
3. Определение |
объема |
|
раствора |
KOH, |
выданного |
|||||||||||||||||||||||
преподавателем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
KOH + HCL = KCl + H2O, K++OH- + H++CL- = K++Cl -+ H2O, OH-+ H+= H2O.
Используется фенолфталеин, переход из малинового в слабо-розовый.
Сн KOH = |
|
|
|
=0,0074 н. |
|
|
Расчет молярной концентрации и титра приготовленного раствора
KOH:
|
|
|
8 |
|
|||
ТKOH = |
|
|
|
|
. |
= 4,1 |
г/мл |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
||||
|
|
||||||
СМ KOH =
Определение общего содержания щелочи, выданной преподавателем
(число Молей-эквивалентов): |
|
||
nKOH = Сн KOH ·0,250 =1,85 |
моль = 1,85 ммоль. |
||
Вычисление объема раствора KOH, выданного преподавателем: |
|||
VʹKOH = |
|
. |
|
|
|
||
Расчет абсолютной и относительной погрешностей в определении концентрации HCl и объема раствора KOH:
Снтеор HCl = 0.1 н
абсолютная погрешность: 0,018 н
относительная погрешность: 1,8 % Vʹтеор KOH = 2,5 мл
абсолютная погрешность: 0,02 мл относительная погрешность: 0,95 %
Выводы: В ходе работы были приготовлены растворы соляной
кислоты, определена его точная концентрация VHClконц = 2,15 мл, определено общее содержание щелочи в растворе, выданном преподавателем nKOH =
1,85 |
моль = |
1,85 ммоль, и на основании известной концентрации |
|
выданного раствора |
рассчитан его объёма VʹKOH |
. |
|