Требуется найти значение плотности раствора хлорида кальция (CaCl2) c массовой долей растворенного вещества ω(CaCl2) = 10,2%.
Значения плотности раствора с массовой долей 10,2% в таблице нет. Поэтому, выпишем ближайшие к требуемому значению имеющиеся табличные значения:
ω(CaCl2), % | ρраствора CaCl2, г/см3 |
1,084 | |
1,102 |
Изменение концентрации раствора этого вещества на 12% - 10% = 2% приводит к изменению плотности раствора Δ ρ, равному:
Δ ρ =ρраствора (ω=12%) - ρраствора (ω=10%)=1,102 г/см3-1,084 г/см3 =0,018 г/см3.
Заданное нам значение массовой доли раствора превышает ближайшее меньшее табличное значение на 10,2% – 10% = 0,2%.
Составим пропорцию и найдем, насколько увеличится плотность раствора с ω = 10,2%, по сравнению с плотностью раствора с ω = 10%:
2% ¾¾ 0,018 г/см3
0,2% ¾¾ х х = 0,0018 г/см3
Таким образом, плотность раствора хлорида кальция с ω = 10,2% будет равна:
ρраствора (ω=10,2%) = ρраствора (ω=10%) + х = 1,084 г/см3 + 0,0018 г/см3 =
1,0858 г/см3 ≈ 1,086 г/см3
Массу растворенного вещества определяем по формуле:
|
|
mраств. в-ва = mраствора ∙ ω, где
mраствора – масса раствора
mраств. в-ва – масса растворенного вещества
ω – массовая доля растворенного вещества в растворе, выраженная в долях единицы.
Массу растворителя определим как разность между массами раствора и растворенного вещества.
mрастворителя = mраствора - mраств. в-ва
Так как жидкости удобнее не взвешивать, а отмерять для них определенный объем, то найдем объем, который займет найденная масса растворителя.
Для нахождения объема растворителя, используем формулу:
, где
m растворителя – масса растворителя, [г]
V растворителя – объем растворителя, [см3]
ρ растворителя – плотность растворителя, [г/см3]
Напомним, что плотность воды при 200С ρ(H2O) = 1 г/см3
Приведите расчеты и запишите в табл. 3 все полученные данные.
Таблица 3
Данные для приготовления раствора заданного количественного состава
Величина | Обозначение | Значение | Размерность |
Плотность раствора заданного количественного состава | ρраствора теор. | г/см3 | |
Масса раствора | mраствора | г | |
Масса растворенного вещества | mраств. в-ва | г | |
Масса растворителя | mрастворителя | г | |
Объем растворителя | Vрастворителя | cм3 |
Растворяемое вещество, найденной массы, взвесьте на весах. Необходимый объем дистиллированной воды отмерьте мерным цилиндром.
Приготовьте раствор в химическом стакане, перемешивая стеклянной палочкой. Термометром измерьте температуру раствора. Если температура отличается от 20°С, то раствор необходимо нагреть или охладить.
Перелейте раствор в цилиндр объемом 25 см3 и осторожно опустите в него ареометр. По шкале ареометра (по нижнему мениску жидкости) определите плотность приготовленного раствора.
|
|
Внимание! Необходимо помнить, что во время определения плотности раствора, ареометр не должен касаться стенок цилиндра. После каждого определения ареометр моют, протирают фильтровальной бумагой и осторожно помещают в соответствующее гнездо штатива.
По измеренной плотности rэксп ., используя, в случае необходимости, метод интерполяции по данным табл.2 определите значение массовой доли растворенного вещества в приготовленном растворе (ω эксп.).
Сравните найденное значение (ω эксп.) с заданным значением массовой доли (ω теор.) и определите значение относительной ошибки эксперимента (hотнос.):
hотнос. =
Приведите расчеты и запишите в табл. 4 полученные экспериментальные и расчетные данные.
Таблица 4
Результаты эксперимента по приготовлению раствора заданного количественного состава.
Величина и ее обозначение | Значение | Размерность |
Измеренная плотность приготовленного раствора, ρ эксп. | г/см3 | |
Массовая доля растворенного вещества в приготовленном растворе, ω эксп | - | |
Относительная ошибка эксперимента, hотнос. | - |
Нарисуйте рисунок, изображающий определение плотности раствора ареометром.
Для раствора с заданной массовой долей выразите количественный состав раствора другими способами. Для этого рассчитайте значения массовой, молярной и нормальной концентраций и моляльность этого раствора.
Приведите необходимые расчеты и полученные результаты занесите в таблицу 5:
Таблица 5