Выполнил: студент группы I-31

Отчёт по лабораторной работе по химии №3.

 

 

Выполнил: студент группы I-31

Скрябин А.С.

Проверил: к.х.н.

Лукина В.Б.

 

 

Иваново 2012 г.

 

Лабораторная работа №2

Концентрация

Цель работы: приобретение навыков приготовления растворов. Приготовление
раствора соли с заданной массовой долей путем разбавления концентрированного раствора водой или менее концентрированным раствором того же вещества.

 

Теоретическая часть:

Концентрация (новолат. concentratio - сосредоточение), отношение числа частиц компонента системы (смеси, раствора, сплава), его кол-ва (молярная концентрация) или массы (массовая концентрация) к объему системы. Единицы измерения - соответственно м^-3, моль/м³ или кг/м³; а также их дольные или кратные производные. Поверхностная концентрация-отношение числа частиц компонента, его кол-ва или массы на поверхности системы к площади этой поверхности; единицы измерения - соотв. м^-2, моль/м² или кг/м². Компонентами системы м. б. частицы одного вида (напр., атомы Н, молекулы О₂, ионы Na⁺, электроны) или одного типа (атомы щелочных элементов, молекулы оксидов РЗЭ, атомы-доноры электронов в полупроводниковых материалах и т. п.) или условные частицы (напр., эквиваленты КМnО₄ при перманганатометрич. титровании в кислой среде; каждый такой эквивалент равен ¹/₅молекулы KMnO₄). Эквивалентом называют реальную или условную частицу вещества X, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону Н⁺ или в данной окислит.-восстановит. реакции одному электрону. В неоднородных системах различают средние (общие) и локальные концентрации компонентов.

Раствор с концентрацией, равной X моль/л, наз. X-молярным (ХМ, например 1М НСl, 0,4М КОН). Р-р, содержащий X моль/л эквивалентов, наз. X-нормальным (Хн.), например 1н. H₂SO₄ содержит 0,5 моль/л H₂SO₄). При этом обязательно указывают конкретную реакцию, для которой рассчитан эквивалент.

До введения системы СИ массовую концентрация раствора, выраженную в г/см³, называли титром раствора, а титром раствора по титруемому компоненту называли массу этого компонента, эквивалентную массе титранта, содержащегося в 1 см³ раствора. Концентрацией называли также любые формы выражения относительного содержания компонента, в частности моляльность - отношение числа молей растворенного компонента к массе растворителя в кг; массовую, объемную или мольную долю компонента - соотв. отношение его массы, объема или числа молей к общей массе, общему объему или общему числу молей всех компонентов системы. Доли компонента обычно выражали в %, а массовую долю примесей - в частях на миллион (млн^-1).

Наряду с температурой и давлением концентрация является термодинамическим параметром состояния системы. Концентрация вещества -физическая величина (размерная или безразмерная), определяющая количественный состав раствора, смеси или расплава.

 

Наиболее распространенными способами выражения состава системы являются:

Молярная концентрация вещества В (C_в - единица моль/л) - представляет собой отношение количества растворенного вещества В к объему раствора

 

 

Термин «молярная концентрация» относится не к реально присутствующему в растворе веществу, а к веществу, использованному для получения раствора.

 

Молярная концентрация эквивалентов вещества В (С_ЭК(В), моль/л) равна отношению количества вещества эквивалентов растворенного вещества В, к объемeраствора

 

 

 

С_ЭК(В)=Z_b C_b, т.е. молярная концентрация эквивалентов вещества в Z_bраз больше его молярной концентрации.

Произведение молярной концентрации эквивалентов вещества В и объема раствора V_p равно количеству эквивалентов этого вещества. Поэтому для реакции, в которой участвуют равные количества эквивалентов веществ А и В,

C_эк(B)V_p(B) = C_эK(A)V_P(A).

 

Моляльность вещества В в растворе (С_т(В),моль/кг) - это количество растворенного вещества В, деленное на массу (m_s) растворителя:

 

С_m(В)=

 

Моляльная концентрация не зависит от температуры, от изменения объема
раствора.

Массовая доля растворенного вещества В (- безразмерная величина) равна отношению массы растворенного вещества в

к массе раствора m_p:

=

 

Если известны плотность (ρ) и объем раствора (V_p), то

=

 

1. Титр раствора вещества (Т_в, г/мл) - концентрация стандартного раствора,
равная массе вещества В, содержащегося в 1 мл раствора:

 

=

 

2. Молярная доля растворенного вещества в (X_B- безразмерная величина)
равна отношению количества этого вещества к суммарному количеству всех
веществ, входящих в состав раствора, включая растворитель:

 

,

 

Сумма молярных долей всех веществ раствора равна единице. Если раствор состоит из растворенного вещества В и растворителя А, то

 

.

 

Экспериментальная часть:

Ход работы:

Методом интерполяции найдём плотность приготовляемого раствора.

 

 

Расчет масс исходных растворов, а также их объемов, необходимых для приготовления раствора заданной концентрации, производится по правилу смешения ("креста"):

a₁

a₂

 

Числа a₁ иa₂ показывают, в каком массовом отношении необходимо взять растворы с и соответственно: a₁₌ и a₂=

V₁,V₂,V_x - объемы соответствующих растворов;

m_x = V_X p_x - масса приготавливаемого раствора.

 

m_х раствора соответствует a₁+a₂.

Отсюда массы исходных растворов соответственно равны

 

,

 

А объёмы:

 

 

 

Исходные растворы налили в бюретки, установили в них уровни растворов на нулевые отметки и налили в колбу найденные объемы растворов. Полученный раствор тщательно перемешали и вылили в мерный цилиндр (у инженера). Ареометром измерили плотность приготовленного раствора.

 

Расчётная часть:

 

Текст задачи:

1. Приготовит 50 мл 2% раствора Na₂SO4 из 5% раствора Na₂SO4

( и H2O.

2. Рассчитать С, Сэк, См и Т Na₂SO₄ в полученном растворе.

 

1. Методом интерполяции найдём плотность приготовляемого раствора.

 

 

Расчет масс исходных растворов, а также их объемов, необходимых для приготовления раствора заданной концентрации, производится по правилу смешения ("креста"):

 

 

a₁=2%

a₂=3%

 

m_x = V_X p_x - масса приготавливаемого раствора.

m_x = 50мл 1.0176г/моль=50.88г.

m_х раствора соответствует a₁+a₂.

Отсюда массы исходных растворов соответственно равны

 

= 30.528г

 

А объёмы:

 

 

 

 

 

Расчёт погрешности:

 

=0.03%

 

2.

 

Вывод: на основе данных опытов приобрели навыки приготовления растворов. Научились приготавлять раствор соли с заданной массовой долей путем разбавления концентрированного раствора водой или менее концентрированным раствором того же вещества.