Экспериментальная часть

Необходимое оборудование: мерная колба на 100 (200, 250) мл, мерный цилиндр (10 мл).

Необходимые реактивы: 20 % серная кислота, дистиллированная вода.

Методика проведения эксперимента

Рассчитайте объем 20 %-го раствора серной кислоты плотностью 1,14 г/мл, который необходим для приготовления 100 (200, 250) мл раствора серной кислоты заданной молярной концентрации (0.05 – 0.2 М, по указанию преподавателя).

В соответствующую мерную колбу влейте примерно на 1/3 часть ее объема дистиллированной воды и отмеренный при помощи цилиндра рассчитанный объем 20 %-й серной кислоты. Перемешайте раствор и, постепенно приливая дистиллированную воду, доведите объем раствора в колбе до метки, закройте ее пробкой и тщательно перемешайте.

На колбу с готовым раствором наклеивают этикетку с названием и концентрацией раствора.

Работа 4.3. Приготовление раствора заданной молярной концентрации из твердого вещества и его разбавление

Для приготовления растворов обычно смешивают точно рассчитанные массы или объемы растворителя и растворенного вещества.

Рассмотрим пример такого расчета.

Пример 3. Сколько граммов Na₂SO₄ потребуется для приготовления 500 мл раствора: 1) 0,4 М, 2) 0,4 н.

Решение. 1. Молярная масса М (Na₂SO₄) = 142 г/моль. По определению, в 1 л 0.4 М раствора содержится 0,4 моля Na₂SO₄; соответственно, в 500 мл – 0,2 моля соли. Следовательно, для приготовления заданного 0.4 М раствора нужно взять 142×0.2 = 28,4 г Na₂SO₄.

2. Эквивалент сульфата натрия Э (Na₂SO₄) = 1/2Na₂SO₄. Поэтому молярная масса эквивалента соли М (1/2Na₂SO₄) = 1/2×142 = 71 г/моль. По аналогии с предыдущим расчетом масса соли m ₂ = 71×0.2 = 14.2 г, т. е. для приготовления 500 мл 0,4 н. раствора необходимо 14,2 г соли Na₂SO₄.

Рассмотрим также пример вычислений при разбавлении растворов от одной молярности (нормальности) к другой.

Пример 4. Какой объем 2 М раствора Н₂SО₄ требуется для приготовления 400 мл более разбавленного 0,1 н. раствора Н₂SО₄?

Решение. Переведем молярную концентрацию исходного раствора в нормальную. В 1 л 2 М раствора Н₂SО₄ содержится 2 моля Н₂SО₄. Эквивалент серной кислоты Э (Н₂SО₄) = 1/2Н₂SО₄, следовательно, 2 моля серной кислоты содержат 4 моля эквивалента кислоты, т. е. нормальность заданного раствора, составляет 4 н. Далее воспользуемся формулой закона эквивалентов для растворов С _экв1 V ₁ = C _экв2 V ₂ (в первом растворе содержится такое же количество молей эквивалента Н₂SО₄, как и во втором). Пусть первый раствор – более концентрированный, тогда V ₁ = х – искомая величина, а C _экв1 = 4 моль/л. По условию задачи для второго раствора C _экв2 = 0,1 моль/л, V ₂ = 400 мл. Отсюда х = V ₁ = (C _экв2 V ₂)/ C _экв1 = (0,1×400)/4 = 10 мл.