Лабораторная работа № 5
Тема: Приготовление растворов с заданным содержанием растворенного вещества.
Реактивы: кристаллический пентагидрат сульфата меди (II) CuSO4·5Н2О, концентрированный раствор сульфата меди (II) CuSO4, дистиллированная вода.
Посуда и оборудование: мерная колба на 200 мл, химический стакан на 200 мл, мерный цилиндр на 200 мл, воронка, стеклянная палочка, ареометр, калька, технохимические или электронные весы.
Порядок выполнения работы
Опыт 1. Приготовление раствора с определенной массовой долей
1. Получите у преподавателя индивидуальное задание, например, приготовить 150 г раствора, содержащего 3 % (масс.) сульфата меди (II).
2. Рассчитайте количество соли и воды, необходимое для приготовления раствора, зная, что массовая доля растворенного вещества равна:
где mв-ва – масса растворенного вещества, г; mр-ра – масса раствора, г, равная сумме масс растворенного вещества и воды.
3. Взвесьте на весах с точностью не более 0,01 г рассчитанное количество соли.
4. Отмерьте мерным цилиндром рассчитанный объем воды (плотность воды равна 1 г/мл).
5. Навеску соли перенесите в стакан на 200 мл, смывая её с кальки водой из цилиндра.
6. Добавьте оставшуюся воду и тщательно перемешайте раствор.
7. При помощи ареометра определите плотность полученного раствора. Для этого налейте в мерный цилиндр раствор и осторожно опустите в него ареометр так, чтобы он не касался дна и стенок цилиндра, а свободно плавал в растворе. Деление шкалы ареометра, до которого он погрузился в раствор, покажет плотность раствора (отсчет производится по нижнему краю мениска на уровне глаз).
8. Используя справочные данные, найдите массовое содержание сульфата меди (II) в приготовленном растворе. Если табличные данные точно не совпадают с показанием ареометра, то содержание вещества определите методом интерполяции.
9. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности.
10. Для полученного раствора, зная массовую долю CuSO4 и плотность раствора, рассчитайте молярную и нормальные концентрации, моляльность и мольную долю CuSO4.
Опыт 2. Приготовление раствора с определенной молярной концентрацией
1. Получите у преподавателя индивидуальное задание, например, приготовить 200 мл 0,5 моль/л раствора сульфата меди (II) из имеющегося в лаборатории концентрированного раствора сульфата меди (II).
2. Для определения массового содержания растворенного вещества в концентрированном растворе измерьте ареометром его плотность. По справочным данным найдите массовую долю CuSO4 в исходном растворе. Если табличные данные точно не совпадают с показанием ареометра, то содержание вещества определите методом интерполяции.
3. Рассчитайте объем концентрированного раствора, необходимый для приготовления разбавленного раствора:
- определите количество вещества (в моль), необходимое для приготовления разбавленного раствора:
где С – молярная концентрация, моль/л; n – количество вещества, моль; V – объем раствора, л;
- вычислите массу вещества, соответствующую его количеству:
где М – молярная масса вещества, моль/л;
- определите массу концентрированного раствора, содержащего необходимую массу вещества:
- рассчитайте объем концентрированного раствора, в мл:
где ρ – плотность концентрированного раствора, г/мл.
4. Отмерьте мерным цилиндром рассчитанный объем концентрированного раствора.
5. В мерную колбу необходимого объема налейте небольшое количество воды, через воронку перелейте концентрированный раствор в колбу. Остатки раствора из цилиндра смойте при помощи промывалки в колбу.
6. Содержимое колбы тщательно перемешайте круговыми движениями до полного смещения жидкостей.
7. При достижении раствором комнатной температуры долейте воду до метки (по нижнему краю мениска на уровне глаз).
8. Закройте колбу пробкой и, многократно переворачивая её, перемешайте раствор.
9. При помощи ареометра определите плотность полученного раствора.
10. Используя справочные данные, найдите молярную концентрацию раствора. Если табличные данные точно не совпадают с показанием ареометра, то содержание вещества определите методом интерполяции.
11. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности.
12. Для полученного раствора, зная молярную концентрацию и плотность раствора, рассчитайте нормальную концентрацию, моляльность, массовую и мольную долю CuSO4.
Рекомендуемая литература
1. Практикум по неорганической химии / под ред. Ю.Д. Третьякова. Т. 1. Физико-химические основы неорганической химии. – М.: Академия, 2004.
2. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. – Л.: Химия, 1977.