Приготовление растворов

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Владимирский  государственный университет

Кафедра химии 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Лабораторная  работа №2

«Приготовление растворов» 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:

Студент группы ИСТуб-109

Макаров О.А.

Проверил:

Савельева А.Д. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Владимир 2010

 

      Введение. 

     Раствором называется твердая или жидкая гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов (составных частей), относительные количества которых могут изменяться в широких пределах. Всякий раствор состоит из растворенного вещества и растворителя, то есть среды, в которой эти вещества равномерно распределены в виде молекул или ионов.

     Состав  раствора (и, в частности, содержание в нем растворенного вещества) может выражаться разными способами – как с помощью единиц (долей или процентов), так и через размерные величины – концентрации.

     В химической практике наиболее употребительны следующие величины, выражающие содержание растворенного вещества в растворе: 

     1. Массовая доля  растворенного вещества (ω) – отношение (обычно – процентное) массы растворенного вещества к общей массе раствора:

     ω_в = m_в / m_р 

     2. Массовая процентная  концентрация (ω%)

     ω_в = 100 m_в / m_р (%) 

     3. Молярная доля растворенного вещества (Х_в) – отношение количества растворенного вещества к суммарному количеству всех веществ, составляющих раствор, включая растворитель:

     Х_в = n_в / ∑ n_i

     Сумма молярных долей всех веществ равна  единице. В случае раствора одного вещества в другом молярная доля растворенного вещества равна:

     Х_в = n_в / (n_в + n_s)

     а молярная доля растворителя (Х_s):

     Х_s = n_s / (n_в + n_s) , где n_s – количество вещества растворителя. 

     4. Молярная концентрация вещества (С_в), (концентрация количества вещества) – отношение количества растворенного вещества к объему раствора:

     С_в = n_в / V_р

     Пользуются  сокращенной формой записи единицы  молярной концентрации  
М ≡ моль/л. 

     5. Молярная концентрация эквивалентов вещества (C_{эк в}) (нормальная концентрация) – отношение количества эквивалентов растворенного вещества к объему раствора:

     C_{эк в} = n_{эк в} / V_р

     Сокращенное обозначение молярной концентрации эквивалентов растворенного вещества н ≡ моль/л. 

     6. Моляльная концентрация (С_m) – отношение количества растворенного вещества к массе растворителя:

     С_{m в} = n_в / m_s

     Единица моляльной концентрации – моль/кг.

 

      Выполнение работы. 

     Цель  работы: научиться определять массовую долю вещества, молярную и  нормальную концентрацию вещества в растворе; приготовлять растворы с заданными условиями.

     Приборы: мерный цилиндр на 50 мл, химический стакан на 100 мл, мерная колба на 50 мл, пипетка на 25 мл, ареометр, стеклянная палочка.

     Реактивы: Сульфат натрия, сульфат алюминия кристаллический Al₂(SO₄)₃*18H₂O.

     Опыт  №1.  Приготовление 10%-ного раствора сульфата натрия.

     Рассчитать, сколько граммов Na₂SO₄ и воды потребуется для приготовления 50 г раствора, в котором массовая доля Na₂SO₄ составляет 10%. Плотность воды принять равной 1 г/мл. 

     Опыт  №2. Приготовление 1.5 н. раствора сульфата алюминия.

     Рассчитать, сколько граммов Al₂(SO₄)₃ * 18 H₂O потребуется для приготовления 50 мл 1,5 н. раствора соли. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

      Обработка экспериментальных  данных. 

     Опыт  №1.  Приготовление 10%-ного раствора Na₂SO₄ . 

     

1. Рассчитал, сколько граммов Na₂SO₄ и воды потребуется для приготовления 50 г раствора, в котором массовая доля Na₂SO₄ составляет 10% (плотность воды равна 1 г/мл):

     m_р-ра = 50 г (100%) ;    m _Na2SO4 = X г (10%)

     m _Na2SO4 = 50 г * 10% / 100% = 5 г

     m_H2O = 50 г – 5 г = 45 г ;  V_H2O = m / q = 45 г / 1 г/мл = 45 мл 

     

2. Взвесил расчётное количество Na₂SO₄ и перенес в 100 мл стакан. Отмерил рассчитанный объём дистиллированной воды и перелил в стакан. Смесь перемешал стеклянной палочкой до полного растворения. Полученный раствор перелил в мерный цилиндр на 50 мл, измерил ареометром плотность:

 

     r _р-ра = 1,091 г/см³ 

     

3. По показаниям ареометра определим массовую долю Na₂SO₄ в приготовленном растворе:

 

     ω_эксп.= ω₁ + (r_эксп. - r₁) * (ω₂  - ω₁) / (r₂ - r₁) = 10% + (1,092 – 1,091) * (11% - 10%) / (1,101 –  

     1,091) = 10,1 % 

     

4. Вычислил молярность раствора:

 

     М_Na2SO4 = 142 г/моль ;    n_Na2SO4 = m_р.в / М _Na2SO4 

     n_Na2SO4 = ω_Na2SO4 * V *r / 100 / М _Na2SO4 =10,1% * 50 * 1,091 / 100 / 142 = 0,0388 моль 

     СM _Na2SO4 = n_Na2SO4 / V_р = m_р.в. / М _Na2SO4 * V_р = 0,0388 / 0,05 = 0,776 моль/л

     Был получен 0,776 М раствор сульфата натрия Na₂SO₄. 

     

5. определил относительную ошибку опыта:

     h =|(ω_теор – ω_практ) * 100%  / ω_теор|=|(10 – 10,1) * 100%  / 10|= 1% 

     Опыт  №2. Приготовление 1.5 н. раствора Al₂(SO₄)₃. 

     

1. Рассчитал сколько граммов Al₂(SO₄)₃ * 18 H₂O потребуется для приготовления 50 мл 1,5 н. раствора соли:

 

     M _Al2(SO4)3  = 342 г/моль ;  М _{Al2(SO4)3 * 18 H2O} = 342 г/моль + 324 г/моль = 666 г/моль 

     M_Э =  M / f_Э = M / n * В 

     M_{Э Al2(SO4)3} = 342 / 2 * 3 = 57 г/моль экв 

     n_Э = С_н * V_р-ра =1,5 * 0,05 = 0,075 моль  

     m_Al2(SO4)3 = n_Э * M_{Э Al2(SO4)3} = 0,075 * 57 = 4,275 г 

     m_{Al2(SO4)3 * 18 H2O} = M_{Al2(SO4)3 * 18 H2O} * m_Al2(SO4)3 / M _Al2(SO4)3 = 666 * 4,275 / 342 = 8,325 г 

     

2. Взял расчётное количество Al₂(SO₄)₃ * 18 H₂O. С помощью микроворонки перенес навеску Al₂(SO₄)₃ в мерную колбу на 50 мл. Наполнил колбу до половины дистиллированной водой. Взболтал воду до полного растворения навески. Затем уровень раствора довел до метки. Приготовленный раствор перелил в цилиндр на 50 мл и измерил ареометром его плотность:

 

     r _р-ра = 1,085г/см³