С.Ф. Дунаев - Практическое пособие по общей и неорганической химии для студентов нехимических специальностей, страница 5

Выполняется ли закон сохранения массы в проведенном опыте?2) Рассчитайте количества вещества продуктов разложения основногокарбоната меди. Занесите их в таблицу 1.5.3) Определите стехиометрические коэффициенты в реакции разложенияисследуемого основного карбоната меди. Запишите их в таблицу 1.5.4) Напишите формулу исследуемого основного карбоната меди и назовите его.1.3.5.

Что должен представить студент преподавателюдля сдачи работы1. Заполненные таблицы 1.4 и 1.5.2. Ответы на вопросы к опытам3. Формулу основного карбоната меди и уравнение реакции его разложения.1.4. Задачио1) Чему равен объем 1 моль идеального газа при 25 С и давлении 1 атм?2) Определите металл, если его навеска 0,11 г вытесняет из кислоты 40 мл воодорода при 22 С и 101,9 кПа.3) Какова масса магния, прореагировавшего с избытком серной кислоты, еслив результате реакции при давлении 89,9 кПа и температуре 20°С выделилось32 мл водорода? Водород был собран над водой.

Давление водяных паровприведено в табл. Приложения.4) Рассчитайте объем CO2, который выделится при разложении 3 г малахитапри температуре 600°С и давлении 1 атм.3При использовании хлоркальциевой трубки вложите с обоих ее концов маленькие кусочкиваты, чтобы поглотитель не высыпался.15Глава 2.

РАСТВОРЫ. ТИТРОВАНИЕ.2.1. Теоретическая частьРаствором называется многокомпонентная гомогенная система.Концентрация раствора — относительное содержание данного компонентав системе. Наиболее распространенными способами выражения концентрации4являются: массовая доля, молярность, моляльность и титр раствора .Массовая доля — отношение массы растворенного вещества (mi) к массераствора (m):w = mi / m(2.1)Массовая доля, выраженная в процентах, называется процентной концентрацией и соответствует числу граммов растворенного вещества в 100 г раствора:(2.2)w(%) = (mi / m)·100 .Молярность, молярная концентрация С — отношение количества растворенного вещества νi (моль) к объему раствора V (л) или количество вещества в1 л раствора:С = νi / V .(2.3)Моляльность, моляльная концентрация Cm — отношение количества растворенного вещества νi (моль) к массе m (кг) растворителя или количество вещества в 1 кг растворителя:(2.4)Cm = νi·/mТитр раствора Т — отношение массы растворенного вещества (г) к объему3раствора (мл), или масса растворенного вещества в 1 см (мл) раствора:Т = mi / V(2.5)Для определения концентраций растворов используется метод титриметрического объемного анализа (титрование).

Сущность титриметрического метода анализа состоит в том, что к раствору известной концентрации (стандартному раствору) добавляют раствор, концентрацию которого нужно определить(титруемый раствор), до того момента, когда определенная система индикациине укажет на конец протекания реакции между веществами в этих растворах.Этот момент называется точкой эквивалентности. Например, если в качествестандартного и титруемого растворов используются кислоты и основания (кислотно-основное титрование), то достижение точки эквивалентности означаетполное прохождение реакции нейтрализации:4Согласно системе СИ к понятиям концентрации следует относить только массовую и молярные концентрации.162NaOH + H2SO4 = 2NaCl + 2H2OДля определения точки эквивалентности используют вспомогательные вещества — индикаторы. При кислотно-основном титровании в качестве индикаторов чаще всего применяют метиловый оранжевый, который меняет свою окраску в слабокислой среде, или фенолфталеин, переходная точка которого находится в слабощелочной среде.Выбор вещества для стандартного раствора определяется в числе другихфакторов устойчивостью веществ и растворов при хранении в обычных условиях.

Нельзя, например, в качестве вещества для стандартного раствора применятьтвердую щелочь, которая взаимодействует с водяными парами и углекислымгазом, всегда содержащимися в воздухе. Поэтому гораздо чаще для приготовления стандартных растворов используются не щелочи, а вещества, растворы которых имеют сильнощелочную реакцию: безводный карбонат натрия Na2CO3(сода), кристаллогидрат карбоната натрия Na2CO3 ⋅10H2O (кристаллическая сода) или кристаллогидрат тетрабората натрия Na2B4O7 ⋅10H2O (бура).Объемы и концентрации стандартного и титруемого растворов при кислотно-основном титровании связаны между собой следующим соотношением:Vк.·nк·Cк = Vо·nо·Cо ,(2.6)где nк и nо – число ионов водорода или гидроксид-ионов соответственно в кислоте или основании, способных принимать участие в реакции нейтрализации.Методом кислотно-основного титрования иногда пользуются для определения молярной массы органических кислот.

Определив по формуле (2.6) молярность титруемого раствора кислоты, ее молярную массу рассчитывают по формуле:М=mк ⋅ nк,Cо ⋅ nо ⋅ Vо(2.7)где mк – навеска исследуемой кислоты, а M — ее молярная массаМетод кислотно-основного титрования находит также применение при определении жесткости воды.2+Жесткость воды определяется присутствием в ней катионов Ca , Mg––2––2+ианионов HCO3 , Cl , SO4 , NO3 и др. Анионы определяют два вида жесткостиводы — временную (карбонатную), обусловленную присутствием гидрокарбонатов магния и кальция, и постоянную (некарбонатную), обусловленную присутствием сульфатов или хлоридов магния и кальция.Количественно жесткость воды выражают числом ммоль катионов кальцияили магния, содержащихся в 1 л воды.По величине жесткости воду характеризуют как:1) мягкую — до 2 ммоль,2) среднюю — 2– 10 ммоль;3) жесткую — более 10 ммоль.172.1.1.

Вопросы по теме:1) Какие способы выражения концентрации раствора существуют?2) Что такое титр раствора? Чем он отличается от плотности?3) В каких единицах выражается массовая доля, молярная, моляльная концентрации раствора, титр?4) Для чего применяется метод кислотно-основного титрования?5) Какие вещества нельзя использовать для приготовления стандартных растворов в кислотно-основном титровании? Почему?6) Напишите уравнение реакции сильной кислоты с солью слабой кислоты вмолекулярном, ионном и сокращенном ионом виде.7) Что такое жесткость воды? В каких единицах она выражается?2.2. Работа 1. Приготовление растворов заданной концентрации2.2.1.

Цель работыДанная работа позволяет ознакомиться с различными методами приготовления растворов заданной концентрации.Растворы определенной концентрации готовят следующими методами:1) из фиксаналов;2) растворением известной массы твердого вещества в определенноймассе или объеме растворителя или раствора;3) разбавлением концентрированных растворов.Фиксанал (стандарт-титр, первичный стандарт) – точно определенное количество вещества (твердое или раствор), содержащееся в ампуле и предназначенное для приготовления раствора определенной концентрации. Фиксаналы используют для быстрого приготовления растворов с заранее известнойконцентрацией. Использование других методик такой точности не дает, таккак большинство веществ, из которых готовят растворы, трудно получитьхимически чистыми.

Например, серная кислота H2SO4 всегда содержит воду,гидроксид натрия NaOH — гигроскопическую воду и некоторое количествоNa2CO3 вследствие поглощения СО2 из воздуха и т. д.2.2.2. РеактивыКристаллические вещества: NaOH; фиксанал 0,05М Na2CO3;Растворы: фиксанал 0,1 М HCl; 20% H2SO4 (ρ = 1,143 г/мл).2.2.3.

ОборудованиеМерные колбы на 1000 и 100 мл, стеклянная воронка, бойки, промывалка сдистиллированной водой, молоточек для разбивания ампулы фиксанала, мерный цилиндр 10 мл, весы технические, шпатель, бюкс (на ~20 г вещества).182.2.4. Порядок выполнения экспериментаОпыт 1. Приготовление 0,10 М раствора HCl из фиксаналаВ мерную колбу(1) емкостью 1000 мл вставьте воронку(2) диаметром 8-10 см. Вворонку поместите боек(3) (набор бойков есть в каждом наборе ампул с фиксаналами), утолщение которогоне позволяет ему провалиться в воронку. Если боекправильно установлен в воронку, его острый конецдолжен быть направлен вертикально вверх (рис.2.1).Возьмите ампулу(4), в которую запаяно необходимоедля приготовления 1л 0,1 М раствора HCl количествовещества (фиксанал).

Ампула имеет углубления с двухсторон. Ударьте одним из этих углублений об острыйконец бойка. Затем с помощью специального молоточка(5) другим бойком пробейте другое углубление ампулы, как это показано на рис. 2.2.Рис 2.1. Приготовление раствора из фиксаналаНе изменяя положения ампулы, дайте стечь ее содержимому в колбу и тщательно промойте ее изнутри спомощью промывалки(6) дистиллированной водой(объем воды должен быть равен примерно 6-ти кратному объему ампулы).

Затем удалите пустую ампулу.Доведите объем раствора в мерной колбе(7)дистиллированной водой до метки(8), закройте еепробкой и тщательно перемешайте.Рис.2.2. Смыв водой остатков растворяемого веществаиз фиксаналаВопросы и задания:1) Объясните, почему растворы солянойкислоты не используются в качествестандартных?2) Рассчитайте объем 36%-ной соляной кислоты (ρ = 1,183 г/мл), необходимый для приготовления 1000 мл 0,1М раствора.Опыт 2.

Приготовление 0,1 М раствора H2SO4. разбавлениемРассчитайте объем 20%-ного раствора серной кислоты, который необходим дляприготовления 100 мл 0,1 М H2SO4.19В мерную колбу на 100 мл влейте примерно на 1/3 часть ее объема дистиллированной воды и отмеренный при помощи цилиндра рассчитанный объем 20%ной серной кислоты. Перемешайте раствор и, постепенно приливая дистиллированную воду, доведите объем раствора в колбе до метки.Приготовленный раствор используйте в опыте 7.Вопросы и задания1) Рассчитайте объем 96%-ного раствора серной кислоты (ρ = 1,840г/мл) необходимый для приготовления 250 мл 20%-ного раствора (ρ =1,143 г/мл).2) Можно ли использовать раствор серной кислоты в качестве стандартного?Опыт 3.

Приготовление 0,1 М раствора NaOH из кристаллического веществаРассчитайте массу кристаллического NaOH, которая необходима для приготовления 100 мл 0,1 М раствора щелочи.Взвесьте в бюксе (с точностью до 0,01 г) рассчитанную навеску.В мерную колбу на 100 мл налейте дистиллированной воды на 1/3 часть от ееобъема. Осторожно, через воронку перенесите в нее навеску щелочи.

Остаткивещества в воронке смойте в колбу.При непрерывном перемешивании растворите все кристаллы щелочи.Доведите объем раствора в колбе до метки дистиллированной водой и еще разтщательно его перемешайте.Приготовленный раствор используйте в опытах 6, 7.Вопросы и задания1) Почему раствор NaOH нельзя использовать в качестве стандартного?2) Рассчитайте возможное отклонение (%) концентрации приготовленного раствора от заданной, если точность взвешивания составляет±0,04г.Опыт 4.