Выполнение работы. Опыт №1. Приготовление раствора заданной процентной концентрации.

1. Приготовление раствора из твердого вещества и воды.

Требуется приготовить 100 г раствора заданной процентной концентрации определенного вещества и воды (концентрацию и вещество указывает преподаватель).

1. Рассчитывают массу соли и объем воды, необходимые для приготовления 100 г раствора. Если данное вещество кристаллогидрат, то вычисляют, какая масса кристаллогидрата требуется для приготовления 100 г необходимого раствора в расчете на безводную соль.

2. Отвешивают расчетное количество измельченной соли в предварительно взвешенном стаканчике на технохимических весах с точностью до 0,01 г.

3. Отмеривают мерным цилиндром необходимый объем воды.

4. Выливают воду в стакан и растворяют в ней отвешенную соль.

5. Измеряют температуру приготовленного раствора, и если она не равна температуре, указанной в таблице 1, то доводят ее до указанной величины, нагревая или охлаждая раствор.

6. Выливают раствор в сухой (или ополоснутый этим раствором) высокий узкий цилиндр и опускают в него ареометр так, чтобы он не касался стенок сосуда. Отмечают деление шкалы, которое совпадает с уровнем жидкости в цилиндре, произведя отсчет по шкале сверху вниз, и записывают результат. Ареометр промывают водой, осторожно вытирают досуха. Раствор выливают в приготовленную склянку.

7. По найденной плотности, пользуясь справочником, определяют процентное содержание вещества в растворе. Если в таблице нет этой величины плотности, а есть немного меньшая и большая, то можно вычислить процентное содержание, используя метод интерполяции. Вычисление проводят по формуле:

8. Сравнивают полученную величину с заданной концентрацией раствора.

9. Рассчитывают молярность и нормальность приготовленного раствора.

Таблица 1. Плотность растворов NaCl при 20С

%	1	2	4	6	8	10	12	14	16	18
, г/мл	1,0053	1,0125	1,0268	1,0413	1,0559	1,0707	1,0857	1,1009	1,1162	1,1319

1.2. Приготовление из раствора большей концентрации и воды (разбавление).

Необходимо приготовить из имеющегося раствора (полученного в опыте 1.1) раствор с меньшей процентной концентрацией, которую указывает преподаватель.

С учетом плотности исходного раствора рассчитывают его необходимый объем и объем воды для разбавления. Отмеривают цилиндром исходный раствор, выливают в чистый сухой стакан. Тем же цилиндром отмеривают воду для разбавления. Измеряют плотность полученного раствора ареометром, как описано выше, и определяют концентрацию полученного раствора.

Опыт №2. Стандартизация раствора соляной кислоты по тетраборату натрия.

В данном опыте необходимо установить точную концентрацию соляной кислоты титрованием стандартного раствора тетрабората натрия.

Разбавленный раствор Na₂B₄O₇ можно рассматривать как раствор борной кислоты (К=5,83∙10^-10), наполовину оттитрованный сильным основанием. Получается буферный раствор, состоящий из кислоты и сопряженного с ней основания:

В₄О₇^2– + 5Н₂О = 2Н₂ВО₃^– + 2Н₃ВО₃

При добавлении соляной кислоты в раствор соли протекает протолитическая реакция, и равновесие смещается в сторону образования борной кислоты:

Н₂ВО₃^– + Н⁺ = Н₃ВО₃.

Суммарное уравнение титрования тетрабората натрия имеет вид:

В₄О₇^2– + 2Н⁺ + 5Н₂О = 4 Н₃ВО₃

Таким образом, до начала титрования раствор соли имеет щелочную реакцию среды, а в точке эквивалентности рН раствора определяется присутствием кислоты, реакция среды кислая.

Опыт выполняется следующим образом.

1. Бюретку споласкивают раствором соляной кислоты.

2. Заполняют бюретку до нулевой отметки данным раствором. При этом следят, чтобы перед началом титрования носик бюретки был заполнен.

3. Пипеткой отбирают 10 мл стандартного раствора тетрабората натрия и переносят в коническую колбу для титрования емкостью 100 мл, добавляют цилиндром 20 мл дистиллированной воды, две-три капли метилового оранжевого и титруют до перехода окраски индикатора от желтой в бледно-розовую.

4. Титрование повторяют 3-4 раза и для расчета берут средний результат по объему раствора кислоты. Расхождение между результатами титрования не должно быть более 0,1 мл.

Все результаты титрования записывают в журнале:

Затем рассчитывают молярную концентрацию эквивалента (нормальность) раствора кислоты

и титр Т_HCl по формуле:

.

Найденную концентрацию стандартизованного раствора соляной кислоты используют при дальнейших расчетах.

ОБРАЗЕЦ ОФОРМЛЕНИЯ ПРОТОКОЛА ЗАНЯТИЯ

ДАТА________________

ТЕМА ЗАНЯТИЯ__________________________________________________

Цель работы______________________________________________________

Реактивы:________________________________________________________

Оборудование и посуда:_____________________________________________

Опыт №1. Приготовление ___%-ного раствора ____________

m_{навески} = _______

V_воды = _______

ρ_р-ра = ________

ω_практ. =

Опыт №1.2 Приготовление ___%-ного раствора ____________ путем разбавления

V_{1 р-ра}= _______

V_воды = _______

ρ_р-ра = ________

ω_практ. = ______

Опыт №2. Стандартизация раствора соляной кислоты по тетраборату натрия.

С_Н (Na₂B₄O₇) = _____

V_а (Na₂B₄O₇) = _____

1-ое титрование V₁ мл кислоты

2-ое титрование V₂ мл кислоты

3-е титрование V₃ мл кислоты.

(мл).

Контрольные вопросы и задачи.

1. Дайте определение следующих понятий: раствор, растворитель, насыщенный, ненасыщенный, пересыщенный раствор.

2. Как рассчитывается молярная масса эквивалента сложных веществ.

3. Способы выражения концентрации растворов. Формулы, единицы измерения.

4. Что такое титриметрический анализ? Назовите его достоинства.

5. Требования к реакциям в титриметрическом анализе.

6. Дайте классификацию титриметрических методов: по типу реакций, по приемам титрования.

7. Что такое стандартный раствор? Способы приготовления стандартных растворов. Требования, предъявляемые к веществам, используемым для приготовления стандартных растворов.

8. Что такое точка эквивалентности? Как она фиксируется?

9. В чем заключается сущность кислотно-основного титрования?

10. Как проводятся вычисления в титриметрическом анализе?

11. Определите молярную концентрацию эквивалента и титр раствора HCl, если на титрование 15 мл 0,5 н раствора NaOH было израсходовано 2 мл этого раствора кислоты.

12. Сколько соли и воды необходимо взять для приготовления 250 мл 15%-ного раствора хлорида натрия плотностью 1,12 г/мл?

13. Определите мольную долю растворенного вещества, а также молярность, нормальность, моляльность и титр следующих растворов: а) 20%-ной фосфорной кислоты (ρ=1,11 г/мл), б) 25%-ного гидроксида калия (ρ=1,24 г/мл).