Лабораторная работа № 2 «Приготовление раствора NaCl с заданной массовой долей путем разбавления концентрированного раствора»

Цель работы:

1. Приготовить заданную массу раствора с заданной массовой долей NaCl из его концентрированного раствора путем разбавления.

2. Овладеть навыками экспериментального измерения плотности раствора при помощи ареометра.

3. Освоить метод интерполяции.

4. Ознакомиться с мерной посудой, овладеть навыками ее использования.

После изучения данной темы вы должны:

- усвоить понятия: раствор, растворитель, растворенное вещество;

- знать особенности структуры воды в жидком и твердом состояниях;

- растворимость твердых веществ, газов в воде; факторы, влияющие на растворимость;

- способы выражения концентрации растворов.

А также знать, что приготовить раствор можно различными способами:

1. по растворению точной навески (объема) сухого вещества, кристаллогидрата, газа;

2. из концентрированного раствора путем его разбавления;

3. из разбавленного раствора путем его концентрирования;

4. из фиксанала.

Для приготовления раствора с заданной массовой долей растворенного вещества из его концентрированного раствора необходимо:

1. знать точную концентрацию исходного раствора и его плотность;

2. рассчитать требуемый объем исходного концентрированного раствора;

3. рассчитать необходимый для растворения объем воды;

4. приготовить заданный раствор, используя соответствующую, наиболее подходящую посуду (пипетки; бюретки; мерные колбы – для точных измерений объемов жидкостей – точность 0,2%; мерные цилиндры; мензурки – точность 2–5%).

5. уметь экспериментально определять плотность раствора при помощи ареометра.

Последовательность выполнения работы:

1. Определение массовой доли NaCl [%] исходного концентрированного раствора по его плотности, измеренной при помощи ареометра.

Применение ареометра основано на том, что плавающее тело погружается в жидкость до тех пор, пока масса вытесненной им жидкости не станет равной массе самого тела.

Ареометр – стеклянная трубка с расширением внизу, частично заполненного дробью (ртутью). В узкой части – шкала с делениями. Наименьшее значение плотности ρ нанесено вверху шкалы, наибольшее – внизу. Глубина погружения ареометра зависит от природы жидкости: с уменьшением плотности жидкости ареометр погружается глубже.

1.1. Пустой чистый цилиндр ополаскивают 3-5 мл концентрированного раствора, затем наливают в него достаточное (для свободного перемещения ареометра) количество раствора, медленно погружают в раствор чистый сухой ареометр со шкалой плотностей, наиболее близкой ожидаемой плотности раствора. При этом тонкая часть ареометра придерживается двумя пальцами до тех пор, пока не будет ощущаться выталкивающая сила (всплывание). Уровень жидкости должен находиться в пределах шкалы ареометра. 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 градуированной шкалы, следует воспользоваться ареометром, рассчитанным на меньшую плотность. Результаты измерений плотности вносят в таблицу.

После употребления промыть ареометр дистиллированной водой, осушить с помощью фильтровальной бумаги и поместить в специальный штатив.

1.2. По измеренной плотности, пользуясь справочной таблицей плотностей растворов поваренной соли, находят значение массовой доли соли в растворе.

Если показания ареометра не совпадают с табличными значениями, то массовую долю определяют методом интерполяции, суть которого сводится к определению промежуточного значения по двум крайним (см. рис. 1).

Допустим, при помощи ареометра определено значение плотности раствора соли ρ_х = 1,195 г/мл, что не соответствует табличным значениям плотностей. Крайние табличные значения плотностей по отношению к измеренному – ρ₁ = 1,180 г/мл и ρ₂ = 1,197 г/мл. Им соответствуют массовые доли соли ω₁=24% и ω₂ = 26%. Считая, что в указанных пределах между плотностью и массовой долей раствора зависимость линейная (рис. 1), составляют пропорцию и рассчитывают массовую долю ω_х приготовленного раствора:

ω2 - ω1	–	ρ2 - ρ1
ωх - ω1	–	ρх - ρ1

, откуда

Таким образом, находят массовую долю соли в концентрированном растворе, равную ω_х.

Рис. 1. Зависимость плотности раствора ρ от массовой доли соли.