Экспериментальная часть Определение плотности раствора

Наиболее быстро плотность раствора определяют с помощью ареометра. Для точных измерений используют набор ареометров, каждый из которых предназначен для узкого интервала измерений плотности.

Для определения плотности раствора следует сухой и чистый цилиндр заполнить на ¾ испытуемым раствором и опустить в него ареометр. Сначала надо опустить ареометр, шкала которого имеет наименьшее значение плотности. Если шкала его не погружается в раствор, то ареометр вынуть, промыть водой, просушить фильтровальной бумагой и поставить на место. Заменить его следующим из набора и так до тех пор, пока ареометр не погрузится на такую глубину, что уровень жидкости в цилиндре окажется в пределах шкалы ареометра. Ареометр не должен касаться стенок цилиндра. Показания шкалы ареометра следует определить по нижнему мениску для прозрачной жидкости и по верхнему для непрозрачной жидкости.

Порядок выполнения работы

Опыт 1. Приготовление раствора с заданной массовой долей из более концентрированного раствора.

Способ применяется, главным образом, для приготовления растворов кислот (серной, соляной, азотной) или аммиака.

1. Получить раствор кислоты или аммиака определенной концентрации.

2. Измерить ареометром плотность исходного концентрированного раствора заданного вещества. Для этого осторожно налить раствор в предназначенный для данного вещества цилиндр. Опустить в него ареометр, следя за тем, чтобы ареометр не касался стенок сосуда.

3. Записать показания ареометра и определить по справочнику концентрацию вещества в исходном растворе.

4. Рассчитать объем раствора, который необходимо приготовить в ходе данного опыта.

5. Рассчитать объем воды, требуемый для приготовления раствора с заданной массовой долей из более концентрированного раствора.

6. Нужный объем воды отмерить мерным цилиндром и перенести в стакан.

7. Отмерить мерным цилиндром объем концентрированного раствора, влить его в воду (в случае серной кислоты выливать тонкой струйкой при помешивании) и тщательно перемешать раствор.

8. Охладить раствор до комнатной температуры, перелить в сухой высокий цилиндр и определить плотность ареометром.

9. Слить полученный раствор в заранее приготовленную склянку с этикеткой, на которой написано название вещества, его концентрация. Сдать раствор лаборанту.

10. По значению плотности полученного раствора найти по справочнику (Значения плотностей растворов приведены в таблице приложения) концентрацию полученного раствора и проверить, таким образом, погрешность выполнения опыта.

11. Вычислить молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента полученного раствора.

Задание к опыту №1: Приготовьте раствор кислоты с массовой долей кислоты из более концентрированного раствора этой же кислоты с (объем исходного раствора V₁).

№ варианта	Кислота	Объем исходного раствора V1, см3	Концентрация конечного раствора,
1	HCl	30	0,024
2	HCl	35	0,044
3	H2SO4	40	0,032
4	H2SO4	35	0,062
5	HCl	20	0,024

Опыт 2. Приготовление раствора молярной концентрации эквивалента из более концентрированного раствора.

Способ применяется, главным образом, для приготовления растворов кислот (серной, соляной, азотной) или аммиака в том случае, когда не требуется особой точности или когда концентрация будет в последствии определена более точно методом титрования.

Выполнение работы следует вести по следующему плану:

1. Получить у лаборанта раствор кислоты или аммиака определенной молярной концентрации или молярной концентрации эквивалента.

2. Измерить ареометром плотность исходного концентрированного раствора заданного вещества. Для этого осторожно (под тягой) налить концентрированный раствор в предназначенный для данного вещества цилиндр. Опустить в него ареометр, следя за тем, чтобы ареометр не касался стенок сосуда.

3. Записать показания ареометра и найти по справочнику массовую долю вещества в процентах.

4. Рассчитать объем данного концентрированного раствора, необходимого для приготовления заданного количества раствора.

5. Отмерить мерным цилиндром рассчитанный объем концентрированного раствора.

6. Налить в заранее приготовленную мерную колбу нужного объема около половины объема воды и влить в нее (в случае кислоты тонкой струей) через воронку раствор кислоты, отмеренный мерным цилиндром.

7. Смыть водой с воронки вещество, взболтать раствор и охладить его до комнатной температуры.

8. Довести объем раствора в колбе дистиллированной водой до метки, закрыть пробкой и хорошо перемешать.

9. Вылить полученный раствор в сухой высокий цилиндр, определить ареометром плотность и затем вылить в приготовленную склянку, сдать лаборанту.

10. Найти массовую долю кислоты в полученном растворе и сравнить ее со значением из справочника.

Задание к опыту №2: Приготовьте раствор кислоты объемом V с молярной концентрацией эквивалента кислоты C_н из более концентрированного раствора этой же кислоты.

№ варианта	Кислота	V, см3	Сн
1	H2SO4	100	0,2
2	HNO3	45	0,1
3	HCl	50	0,1
4	HCl	100	0,2
5	H2SO4	45	0,3

Опыт 3. Приготовление раствора заданной молярной концентрации эквивалента из навески твердого вещества.

Данный способ применяется главным образом для приготовления растворов солей.

1. Получить задание.

2. Рассчитать массу вещества, необходимую для приготовления раствора.

3. Получить мерную колбу нужного объема и заданное вещество.

4. Взвесить вещество на технических весах с записью результатов взвешивания до 0,01 г.

5. В горлышко мерной колбы вставить воронку и осторожно, стараясь не рассыпать, перенести взятую навеску на воронку.

6. Через воронку в колбу примерно до половины ее объема небольшими порциями налить воду. При этом стараться все кристаллы с воронки смыть в колбу.

7. Закрыть колбу пробкой и встряхнуть несколько раз до полного растворения вещества.

8. Осторожно долить в колбу воды до метки (нижний мениск воды должен касаться метки).

9. Содержимое колбы снова перемешать.

10. Получить у лаборанта ареометр и измерить плотность приготовленного раствора.

Если при растворении соли произошло заметное разогревание или охлаждение раствора, следует выждать, пока раствор остынет до комнатной температуры, и только тогда производить измерение плотности.

11. Рассчитать массовую долю соли в полученном растворе.

Задание к опыту №3: Приготовьте раствор соли объемом V с молярной концентрацией эквивалента соли С_н из навески соли.

№ варианта	Соль	V, см3	Сн
1	KCl	100	0,1
2	NaCl	100	0,3
3	KNO3	50	0,2
4	Na2S2O3	50	0,2
5	NiSO4	100	0,2

Опыт 4. Приготовление раствора с заданной массовой долей из навески твердого вещества

Данный способ применяется, главным образом, для приготовления растворов солей.

1. Получить задание для приготовления раствора соли определенной концентрации.

2. Рассчитать необходимые количества твердого вещества и воды.

3. Взвесить с точностью до 0,01 г навеску соли.

4. Записать полученные результаты.

5. Отмерить с помощью мерного цилиндра нужный объем воды.

6. В приготовленную склянку через воронку осторожно перенести навеску соли и обмыть воронку небольшим количеством дистиллированной воды, отмеренной для растворения.

7. Закрыть пробкой и, встряхивая склянку, перемешивать содержимое до полного растворения соли, постепенно прибавляя отмеренную воду.

8. Измерить плотность приготовленного раствора с помощью ареометра. Если при растворении соли произошло заметное разогревание или охлаждение раствора, следует выждать, пока раствор остынет до комнатной температуры, и только тогда производить измерение плотности.

9. Проверить по справочнику правильность приготовленного раствора сравнением найденной плотности с табличным значением.

10. Рассчитать молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента полученного раствора.

Задание к опыту №4: Приготовьте раствор соли объемом V с массовой долей соли из навески кристаллогидрата (плотность раствора ).

№ варианта	Кристаллогидрат	V, см3
1		100	0,02
2		50	0,02
3		100	0,02
4		50	0,02
5		50	0,02

Опыт 5. Определение формулы кристаллогидрата по плотности и концентрации приготовленного из него раствора соли.

1. Определить состав кристаллогидрата сульфата магния (или другого кристаллогидрата), используя зависимость плотности раствора от массовой доли MgSO₄. Подобный опыт можно проводить с любым кристаллогидратом, для растворов солей которых известны плотности растворов солей.

2. Построить график зависимости плотности раствора кристаллогидрата от массовой доли соли.

2.1. Взвесить порцию кристаллогидрата массой около 7-9 г, записать точное значение массы. Высыпать навеску соли в колбу. Мерным цилиндром отмерить 50 мл воды и приготовить раствор.

2.2. Изучить выданный ареометр, определить цену деления прибора, и измеряемый интервал плотностей. Записать в отчет характеристики прибора с указанием наименований единиц.

2.3. Приготовленный раствор перелить в чистый мерный цилиндр, аккуратно опустить в раствор ареометр. Прибор должен плавать в растворе, не касаясь стенок цилиндра. Записать показание ареометра. Вывести ареометр из равновесия, дать ему снова успокоиться и повторить измерение еще два раза. Все результаты занести в отчет, найти среднее значение.

2.4. Используя график, определить значение массовой доли соли в вашем растворе, рассчитать состав кристаллогидрата . Из-за частичного обезвоживания кристаллогидрата величина n может быть дробной, указать ее значение с точностью до сотых.

2.5. Провести повторный эксперимент с новой навеской кристаллогидрата и сравнить полученные результаты. Найти среднее значение.